JP7380726B2 - Light emitting device, light emitting method, exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、光を発する発光デバイス及び発光方法、ターゲットを露光する露光装置及び露光方法、並びに、デバイスを製造するデバイス製造方法の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of, for example, a light emitting device and a light emitting method that emit light, an exposure apparatus and an exposure method that expose a target, and a device manufacturing method that manufactures a device.

近年、光を発する発光デバイスとして、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)等の固体素子光源が提案されている(例えば、特許文献1参照)。固体素子光源では、適切に光を生成することが課題となる。 In recent years, solid-state light sources such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) have been proposed as light-emitting devices that emit light (see, for example, Patent Document 1). With solid-state light sources, the challenge is to generate light appropriately.

国際特許公開第WO99/45558号パンフレットInternational Patent Publication No. WO99/45558 Pamphlet

第1の態様によれば、光射出面から光を射出する発光デバイスであって、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光が入射する第1光学素子と、前記第1光学素子を介して前記光射出面から射出される前記光の広がり角を制御する第2光学素子とを備え、前記第2光学素子に入射する光は、前記発光素子からの前記光の波長分布と異なる波長分布を有する発光デバイスが提供される。 According to a first aspect, there is provided a light emitting device that emits light from a light emitting surface, which includes a light emitting element that emits light, a first optical element into which light from the light emitting element enters, and the first optical element. a second optical element that controls the spread angle of the light emitted from the light exit surface through the light emitting element, and the light that enters the second optical element has a wavelength different from the wavelength distribution of the light from the light emitting element. A light emitting device having a distribution is provided.

第2の態様によれば、光射出面から光を射出する発光デバイスであって、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光を共振させる第1光学素子と、前記光射出面から射出される前記光の広がり角を制御する第2光学素子とを備える発光デバイスが提供される。 According to a second aspect, there is provided a light emitting device that emits light from a light exit surface, the light emitting element that emits light, a first optical element that resonates light from the light emitting element, and a first optical element that emits light from the light exit surface. and a second optical element that controls a spread angle of the light.

第3の態様によれば、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光が入射する第1光学素子と、前記第1光学素子を介した光を回折させる第2光学素子とを備え、前記第2光学素子に入射する光は、前記発光素子からの前記光の波長分布と異なる波長分布を有する発光デバイスが提供される。 According to a third aspect, it includes a light emitting element that emits light, a first optical element into which light from the light emitting element enters, and a second optical element that diffracts the light that has passed through the first optical element, A light emitting device is provided in which light incident on the second optical element has a wavelength distribution different from a wavelength distribution of the light from the light emitting element.

第4の態様によれば、光を発する発光素子と、前記発光素子からの前記光を共振させる第1光学素子と、前記共振された前記光を回折させる第2光学素子とを備える発光デバイスが提供される。 According to a fourth aspect, a light emitting device includes a light emitting element that emits light, a first optical element that resonates the light from the light emitting element, and a second optical element that diffracts the resonated light. provided.

第5の態様によれば、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光が入射する第1光学素子と、前記第1光学素子を介した光を屈折させる第2光学素子とを備え、前記第2光学素子に入射する光は、前記発光素子からの前記光の波長分布と異なる波長分布を有する発光デバイスが提供される。 According to the fifth aspect, it includes a light emitting element that emits light, a first optical element into which the light from the light emitting element enters, and a second optical element that refracts the light that has passed through the first optical element, A light emitting device is provided in which light incident on the second optical element has a wavelength distribution different from a wavelength distribution of the light from the light emitting element.

第6の態様によれば、光を発する発光素子と、前記発光素子からの前記光を共振させる第1光学素子と、前記共振された前記光を屈折させる第2光学素子とを備える発光デバイスが提供される。 According to the sixth aspect, a light emitting device includes a light emitting element that emits light, a first optical element that resonates the light from the light emitting element, and a second optical element that refracts the resonated light. provided.

第7の態様によれば、光射出面から光を射出する発光デバイスであって、光を発する発光素子と、前記発光素子を挟むように設けられた複数の第1光学素子と、前記光射出面に設けられ、前記複数の第1光学素子の間でレーザ発振された光の広がり角を広げる第2光学素子とを備える発光デバイスが提供される。 According to a seventh aspect, it is a light emitting device that emits light from a light emitting surface, which includes a light emitting element that emits light, a plurality of first optical elements provided so as to sandwich the light emitting element, and the light emitting element that emits light. A light emitting device is provided, including a second optical element provided on a surface and widening a spread angle of light emitted by laser between the plurality of first optical elements.

第8の態様によれば、発光素子で光を発生させることと、前記発生された前記光の波長分布を制御することと、前記波長分布が制御された前記光の広がり角を制御することとを含む発光方法が提供される。 According to the eighth aspect, the steps include: generating light with a light emitting element; controlling a wavelength distribution of the generated light; and controlling a spread angle of the light with the controlled wavelength distribution. A method of emitting light is provided.

第9の態様によれば、上述した第1の態様から第7の態様のいずれかによって提供される発光デバイスと、前記発光デバイスが射出する前記光をターゲットに照射する投影光学系とを備える露光装置が提供される。 According to a ninth aspect, exposure comprising the light emitting device provided by any one of the first to seventh aspects described above, and a projection optical system that irradiates a target with the light emitted by the light emitting device. Equipment is provided.

第10の態様によれば、上述した第1の態様から第7の態様のいずれかによって提供される発光デバイスから前記光を放出することと、前記発光デバイスの発光面の像をターゲットに形成することとを含む露光方法が提供される。 According to a tenth aspect, emitting the light from the light emitting device provided by any of the first to seventh aspects described above, and forming an image of the light emitting surface of the light emitting device on a target. An exposure method is provided that includes.

第11の態様によれば、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程は、ターゲット上にラインアンドスペースパターンを形成することと、上述した第10の態様によって提供される露光方方法を用いて、前記ラインアンドスペースパターンを構成するラインパターンの切断を行うこととを含むデバイス製造方法が提供される。 According to an eleventh aspect, there is provided a device manufacturing method including a lithography step, wherein the lithography step includes forming a line-and-space pattern on a target, and the exposure method provided by the tenth aspect described above. There is provided a device manufacturing method including cutting a line pattern constituting the line and space pattern using the method.

図1は、本実施形態の露光装置の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an exposure apparatus according to this embodiment. 図2は、本実施形態の露光装置における制御系のブロック構造を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the block structure of the control system in the exposure apparatus of this embodiment. 図3(a)は、電子ビーム生成装置の第1の構造を示す断面図であり、図3(b)は、電子ビーム生成装置の第2の構造を示す断面図である。FIG. 3(a) is a cross-sectional view showing a first structure of the electron beam generating device, and FIG. 3(b) is a cross-sectional view showing a second structure of the electron beam generating device. 図4は、本実施形態の発光デバイスの構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device of this embodiment. 図5(a)及び図5(b)のそれぞれは、光の波長に関するスペクトル分布を示すグラフである。Each of FIGS. 5(a) and 5(b) is a graph showing the spectral distribution regarding the wavelength of light. 図6(a)は、本実施形態の発光デバイスが射出する光(つまり、回折層によって配光特性が制御された光)を示す断面図であり、図6(b)は、回折層を備えていないという点で本実施形態の発光デバイスとは異なる比較例の発光デバイスが射出する光(つまり、回折層によって配光特性が制御されていない光)を示す断面図である。FIG. 6(a) is a cross-sectional view showing light emitted by the light emitting device of this embodiment (that is, light whose light distribution characteristics are controlled by the diffraction layer), and FIG. 6(b) is a cross-sectional view showing the light emitted by the light emitting device of this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing light emitted by a light-emitting device of a comparative example that is different from the light-emitting device of the present embodiment in that the light-emitting device of the present embodiment is not controlled (that is, light whose light distribution characteristics are not controlled by a diffraction layer). 図7(a)は、フォトニック結晶構造の表面を示す平面図であり、図7(b)は、図7(a)に示すフォトニック結晶構造層のVII-VII’断面を示す断面図である。FIG. 7(a) is a plan view showing the surface of the photonic crystal structure, and FIG. 7(b) is a cross-sectional view showing the VII-VII' cross section of the photonic crystal structure layer shown in FIG. 7(a). be. 図8は、電子ビーム光学系の構造を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the electron beam optical system. 図9は、第1変形例の発光デバイスの構造を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device of the first modification. 図10は、第1変形例の発光デバイスの構造の他の例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the structure of the light emitting device of the first modification. 図11は、第1変形例の発光デバイスの構造の他の例を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of the structure of the light emitting device of the first modification. 図12は、第2変形例の発光デバイスの構造を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device according to a second modification. 図13は、第3変形例の発光デバイスの構造を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device according to a third modification. 図14は、第4変形例の発光デバイスの構造を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device according to a fourth modification. 図15は、第5変形例の発光デバイスの構造を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device according to a fifth modification. 図16は、第6変形例の発光デバイスの構造を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device according to a sixth modification. 図17(a)は、第6変形例の発光デバイスが射出する光を示す断面図であり、図17(b)は、回折層を備えていないという点で第6変形例の発光デバイスとは異なる比較例の発光デバイスが射出する光を示す断面図である。FIG. 17(a) is a cross-sectional view showing light emitted by the light emitting device of the sixth modification, and FIG. 17(b) is different from the light emitting device of the sixth modification in that it does not include a diffraction layer. FIG. 7 is a cross-sectional view showing light emitted by light emitting devices of different comparative examples. 図18(a)及び図18(b)のそれぞれは、第6変形例の発光デバイスの構造の他の例を示す断面図である。Each of FIGS. 18(a) and 18(b) is a cross-sectional view showing another example of the structure of the light emitting device of the sixth modification. 図19は、第7変形例の露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view showing the overall schematic configuration of an exposure apparatus according to a seventh modification. 図20は、第7変形例の露光装置の投影光学装置を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a projection optical device of an exposure apparatus according to a seventh modification. 図21は、第7変形例の露光装置の各投影光学装置の配列を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing the arrangement of each projection optical device of the exposure apparatus of the seventh modification. 図22は、デバイス製造方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing the flow of the device manufacturing method.

以下、図面を参照しながら、発光デバイス、発光方法、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法の実施形態について説明する。以下では、電子ビームEBをウェハWに照射して当該ウェハWを露光する露光装置(つまり、電子ビーム露光装置)EXを用いて、発光デバイス、発光方法、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法の実施形態を説明する。露光装置EXは、例えば、コンプリメンタリ・リソグラフィに用いられる。 Hereinafter, embodiments of a light emitting device, a light emitting method, an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method will be described with reference to the drawings. In the following, a light emitting device, a light emitting method, an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method will be described using an exposure apparatus (that is, an electron beam exposure apparatus) EX that irradiates the wafer W with an electron beam EB to expose the wafer W. An embodiment will be described. The exposure apparatus EX is used, for example, in complementary lithography.

また、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、露光装置EXを構成する各種構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向(つまり、水平面内の所定方向)であり、Z軸方向が鉛直方向(つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向)であるものとする。尚、Z軸方向は、露光装置EXが備える後述の複数の電子ビーム光学系8のそれぞれの光軸AXに平行な方向でもある。更に、Y軸方向は、Z軸に垂直な平面内で後述する露光時にウェハWが移動する走査方向である。また、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転方向(言い換えれば、傾斜方向)を、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と称する。 Further, in the following description, the positional relationships of various components constituting the exposure apparatus EX will be described using an XYZ orthogonal coordinate system defined by X, Y, and Z axes that are orthogonal to each other. In the following explanation, for convenience of explanation, each of the X-axis direction and the Y-axis direction is a horizontal direction (that is, a predetermined direction within a horizontal plane), and the Z-axis direction is a vertical direction (that is, a direction perpendicular to the horizontal plane). (and substantially in the vertical direction). Note that the Z-axis direction is also a direction parallel to each optical axis AX of a plurality of electron beam optical systems 8, which will be described later, provided in the exposure apparatus EX. Further, the Y-axis direction is a scanning direction in which the wafer W moves during exposure, which will be described later, within a plane perpendicular to the Z-axis. Further, the rotation directions (in other words, the tilt directions) around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are referred to as the θX direction, the θY direction, and the θZ direction, respectively.

(1)露光装置EXの構造
(1-1)露光装置EXの全体構造
初めに、図1及び図2を参照しながら、本実施形態の露光装置EXの全体構造について説明する。図1は、本実施形態の露光装置EXの全体構造を示す断面図である。図2は、本実施形態の露光装置EXにおける制御系のブロック構造を示すブロック図である。
(1) Structure of exposure device EX
(1-1) Overall structure of exposure apparatus EX First, the overall structure of exposure apparatus EX of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a sectional view showing the overall structure of the exposure apparatus EX of this embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the block structure of the control system in the exposure apparatus EX of this embodiment.

図1及び図2に示すように、露光装置EXは、ステージチャンバ1(但し、図2では不図示)と、ステージシステム2と、光学システム3と、制御装置4(但し、図1では不図示)とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the exposure apparatus EX includes a stage chamber 1 (not shown in FIG. 2), a stage system 2, an optical system 3, and a control device 4 (not shown in FIG. 1). ).

ステージチャンバ1は、その内部に形成される露光室14を真空引き可能な真空チャンバである。尚、図1では、図面の簡略化のために、ステージチャンバ1のX軸方向の両端部の図示が省略されている。ステージチャンバ1は、図1に示すように、底壁11と、側壁12と、フレーム13とを備える。底壁11と側壁12とフレーム13とによって囲まれた空間が、露光室14となる。 The stage chamber 1 is a vacuum chamber in which an exposure chamber 14 formed therein can be evacuated. Note that in FIG. 1, illustration of both ends of the stage chamber 1 in the X-axis direction is omitted to simplify the drawing. The stage chamber 1 includes a bottom wall 11, a side wall 12, and a frame 13, as shown in FIG. A space surrounded by the bottom wall 11, side wall 12, and frame 13 becomes an exposure chamber 14.

底壁11は、床面F上に配置されている。底壁11は、例えば、XY平面に平行な壁状(或いは、板状)の部材である。底壁11は、ステージチャンバ1の底部を構成する部材である。 The bottom wall 11 is arranged on the floor surface F. The bottom wall 11 is, for example, a wall-shaped (or plate-shaped) member parallel to the XY plane. The bottom wall 11 is a member that constitutes the bottom of the stage chamber 1 .

側壁12は、底壁11上に形成されている。側壁12は、例えば、底壁11の外縁に沿って底壁11を取り囲むように形成されている。側壁12は、例えば、XY平面に交差する筒状(例えば、円筒状又は角筒状)の部材である。 Side wall 12 is formed on bottom wall 11. The side wall 12 is formed, for example, to surround the bottom wall 11 along the outer edge of the bottom wall 11. The side wall 12 is, for example, a cylindrical (for example, cylindrical or rectangular) member that intersects the XY plane.

フレーム13は、側壁12上に形成されている。この場合、側壁12は、フレーム13を下方から支持している。フレーム13は、例えば、XY平面に平行な板状の部材である。フレーム13は、ステージチャンバ1の天井壁(つまり、上壁)を構成する部材である。フレーム13には、円形の(或いは、その他の形状の)開口131が形成されている。開口131内には、光学システム3(特に、光学システム3が備える筐体6)が配置されている。具体的には、筐体6は、筐体6の上端部に、他の部分よりも外側に突き出たフランジ部611を備えている。フランジ部611の下面は、光学システム3が上方から開口131に挿入された状態において、フレーム13の上面に接触する。その結果、フランジ部611は、フレーム13によって下方から支持される。つまり、光学システム3は、フランジ部611を介して、フレーム13によって支持される。尚、開口131の内周面と筐体6の外周面との間は、シール部材によってシールされていてもよい。 A frame 13 is formed on the side wall 12. In this case, the side wall 12 supports the frame 13 from below. The frame 13 is, for example, a plate-shaped member parallel to the XY plane. The frame 13 is a member that constitutes the ceiling wall (that is, the upper wall) of the stage chamber 1. A circular (or other shaped) opening 131 is formed in the frame 13 . The optical system 3 (particularly the housing 6 included in the optical system 3) is arranged within the opening 131. Specifically, the casing 6 includes a flange portion 611 at the upper end of the casing 6 that protrudes more outward than other portions. The lower surface of the flange portion 611 contacts the upper surface of the frame 13 when the optical system 3 is inserted into the opening 131 from above. As a result, the flange portion 611 is supported by the frame 13 from below. That is, the optical system 3 is supported by the frame 13 via the flange portion 611. Note that the space between the inner circumferential surface of the opening 131 and the outer circumferential surface of the housing 6 may be sealed with a sealing member.

ステージシステム2は、ステージチャンバ1の内部の露光室14に配置される。ステージシステム2は、ステージチャンバ1の底壁11上に配置される。ステージシステム2は、図1及び図2に示すように、定盤21(但し、図2では不図示)と、ウェハステージ22(但し、図2では不図示)と、ステージ駆動系23(但し、図1では不図示)と、位置計測装置24(但し、図1では不図示)とを備える。 Stage system 2 is arranged in exposure chamber 14 inside stage chamber 1 . The stage system 2 is arranged on the bottom wall 11 of the stage chamber 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the stage system 2 includes a surface plate 21 (not shown in FIG. 2), a wafer stage 22 (not shown in FIG. 2), and a stage drive system 23 (not shown in FIG. 2). (not shown in FIG. 1), and a position measuring device 24 (not shown in FIG. 1).

定盤21は、底壁11上に配置される。定盤21は、複数の防振装置25を介して底壁11によって下方から支持されている。 The surface plate 21 is arranged on the bottom wall 11. The surface plate 21 is supported from below by the bottom wall 11 via a plurality of vibration isolators 25 .

ウェハステージ22は、ウェハWを保持可能である。ウェハステージ22は、保持したウェハWをリリース可能である。ウェハWを保持するために、ウェハステージ22は、ウェハWを吸着可能な静電チャックを備えていてもよい。 The wafer stage 22 can hold the wafer W. The wafer stage 22 is capable of releasing the held wafer W. In order to hold the wafer W, the wafer stage 22 may include an electrostatic chuck that can attract the wafer W.

ウェハステージ22は、定盤21上に配置される。ウェハステージ22は、重量キャンセル装置26を介して定盤21によって下方から支持されている。重量キャンセル装置26は、例えば、金属製のベローズ型空気バネ261と、板状のベーススライダ262とを備える。空気ばね261の上端は、ウェハステージ22の下面に接続されている。空気ばね261の下端は、ベーススライダ262に接続されている。ベーススライダ262には、空気ばね261内部の空気を定盤22上に噴出する不図示の軸受部が形成されている。加圧空気を噴出する軸受部と定盤22の上面との間における静圧(つまり、隙間内圧力)により、重量キャンセル装置26、ウェハステージ22及びウェハWの自重が支持されている。尚、ベーススライダ262は、例えば差動排気型の空気静圧軸受を介して定盤22上に非接触で支持される。 The wafer stage 22 is arranged on the surface plate 21. The wafer stage 22 is supported from below by the surface plate 21 via a weight canceling device 26. The weight canceling device 26 includes, for example, a metal bellows-type air spring 261 and a plate-shaped base slider 262. The upper end of the air spring 261 is connected to the lower surface of the wafer stage 22. The lower end of the air spring 261 is connected to the base slider 262. The base slider 262 is formed with a bearing portion (not shown) that blows the air inside the air spring 261 onto the surface plate 22 . The weight of the weight canceling device 26, the wafer stage 22, and the wafer W is supported by the static pressure (that is, the pressure within the gap) between the bearing section that blows out pressurized air and the upper surface of the surface plate 22. The base slider 262 is supported on the surface plate 22 in a non-contact manner via, for example, a differential pump type aerostatic bearing.

ウェハWは、例えば、半導体デバイスを製造するための半導体基板である。一例として、ウェハWは、電子線レジストが塗布された直径300mmの円形の半導体基板である。もちろん、ウェハWは、半導体基板に限らず、電子ビームEBの照射対象となり得る限りは、どのような基板であってもよい。 The wafer W is, for example, a semiconductor substrate for manufacturing semiconductor devices. As an example, the wafer W is a circular semiconductor substrate with a diameter of 300 mm coated with an electron beam resist. Of course, the wafer W is not limited to a semiconductor substrate, and may be any substrate as long as it can be irradiated with the electron beam EB.

ステージ駆動系23は、制御装置4の制御下でウェハステージ22を移動させるための駆動系である。ステージ駆動系23は、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに沿ってウェハステージ22を移動させる。例えば、ステージ駆動系23は、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに沿って、所定のストローク(例えば、50mmのストローク)でウェハステージ22を移動させてもよい。ステージ駆動系23は、X軸方向及びY軸方向の少なくとも一方に加えて又は代えて、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿ってウェハステージ22を移動させてもよい。この場合、ステージ駆動系23は、X軸方向及びY軸方向の少なくとも一方においてウェハステージ22が移動するストロークよりも短いストロークで、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿ってウェハステージ22を移動させてもよい。ステージ駆動系23は、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿ってウェハステージ22を微動させてもよい。ウェハステージ22を移動させるために、ステージ駆動系23は、モータ(例えば、ムービングマグネット型のモータ又は超音波モータ)を備えていてもよい。尚、ステージ駆動系23がモータを備える場合、モータからの磁束漏れに起因する磁場変動(特に、ウェハWの上方の空間における磁場変動)が電子ビームEBの位置決めに与える影響は、無視できるレベルである。 The stage drive system 23 is a drive system for moving the wafer stage 22 under the control of the control device 4. The stage drive system 23 moves the wafer stage 22 along each of the X-axis direction and the Y-axis direction. For example, the stage drive system 23 may move the wafer stage 22 along each of the X-axis direction and the Y-axis direction with a predetermined stroke (for example, a stroke of 50 mm). The stage drive system 23 may move the wafer stage 22 along at least one of the Z-axis direction, the θX direction, the θY direction, and the θZ direction in addition to or instead of at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction. good. In this case, the stage drive system 23 moves in at least one of the Z-axis direction, the θX direction, the θY direction, and the θZ direction with a stroke shorter than the stroke of the wafer stage 22 in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction. The wafer stage 22 may be moved along the line. The stage drive system 23 may slightly move the wafer stage 22 along at least one of the Z-axis direction, the θX direction, the θY direction, and the θZ direction. In order to move the wafer stage 22, the stage drive system 23 may include a motor (for example, a moving magnet type motor or an ultrasonic motor). Note that when the stage drive system 23 includes a motor, the influence of magnetic field fluctuations caused by magnetic flux leakage from the motor (particularly magnetic field fluctuations in the space above the wafer W) on the positioning of the electron beam EB is negligible. be.

位置計測装置24は、ウェハステージ22の位置を計測するための計測装置である。具体的には、位置計測装置24は、X軸方向及びY軸方向のそれぞれにおけるウェハステージ22の位置を計測可能である。位置計測装置24は、X軸方向及びY軸方向の少なくとも一方におけるウェハステージ22の位置に加えて又は代えて、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つにおけるウェハステージ22の位置を計測可能であってもよい。ウェハステージ22の位置を計測するために、位置計測装置24は、例えば、エンコーダ及びレーザ干渉計のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。位置計測装置24の計測結果は、制御装置4に出力される。 The position measuring device 24 is a measuring device for measuring the position of the wafer stage 22. Specifically, the position measuring device 24 can measure the position of the wafer stage 22 in each of the X-axis direction and the Y-axis direction. In addition to or in place of the position of the wafer stage 22 in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction, the position measurement device 24 measures the position of the wafer stage 22 in at least one of the Z-axis direction, the θX direction, the θY direction, and the θZ direction. It may also be possible to measure the position. In order to measure the position of the wafer stage 22, the position measuring device 24 may include, for example, at least one of an encoder and a laser interferometer. The measurement results of the position measuring device 24 are output to the control device 4.

光学システム3は、ステージシステム2の上方(特に、ウェハステージ22の上方)に配置されている。光学システム3は、ステージシステム2がウェハWを保持している状態でウェハWに対向可能な位置に配置されている。光学システム3は、図1に示すように、複数の(例えば、45個の)電子ビーム装置5と、筐体6とを備える。 The optical system 3 is arranged above the stage system 2 (particularly above the wafer stage 22). The optical system 3 is arranged at a position where it can face the wafer W while the stage system 2 is holding the wafer W. As shown in FIG. 1, the optical system 3 includes a plurality of (for example, 45) electron beam devices 5 and a housing 6.

各電子ビーム装置5は、電子ビームEBを射出可能である。以下の説明では、各電子ビーム装置5は、複数の電子ビームEBを射出可能である例を用いて説明を進める。つまり、以下の説明では、各電子ビーム装置5が、複数の電子ビームEBを用いてウェハWを露光するマルチビーム型の電子ビーム装置である例を用いて説明を進める。電子ビーム装置5は、射出した複数の電子ビームEBをウェハWに照射可能である。 Each electron beam device 5 is capable of emitting an electron beam EB. In the following description, each electron beam device 5 will be described using an example in which it is capable of emitting a plurality of electron beams EB. That is, in the following description, each electron beam device 5 is a multi-beam type electron beam device that exposes the wafer W using a plurality of electron beams EB. The electron beam device 5 can irradiate the wafer W with a plurality of emitted electron beams EB.

複数の電子ビームEBをウェハWに照射するために、電子ビーム装置5は、図1及び図2に示すように、電子ビーム生成装置7と、電子ビーム光学系8とを備える。電子ビーム生成装置7は、制御装置4の制御下で、複数の電子ビームEBを生成可能である。電子ビーム光学系8は、制御装置4の制御下で、電子ビーム生成装置7が生成した複数の電子ビームEBがウェハWに照射されるように、複数の電子ビームEBをウェハWに向けて射出する。尚、電子ビーム生成装置7及び電子ビーム光学系8のそれぞれの構造については、図3から図8を参照しながら後に詳述するため、ここでの説明を省略する。 In order to irradiate the wafer W with a plurality of electron beams EB, the electron beam device 5 includes an electron beam generation device 7 and an electron beam optical system 8, as shown in FIGS. 1 and 2. The electron beam generation device 7 can generate a plurality of electron beams EB under the control of the control device 4. The electron beam optical system 8 emits a plurality of electron beams EB toward the wafer W under the control of the control device 4 so that the wafer W is irradiated with the plurality of electron beams EB generated by the electron beam generation device 7. do. Note that the respective structures of the electron beam generation device 7 and the electron beam optical system 8 will be described in detail later with reference to FIGS. 3 to 8, and therefore will not be described here.

筐体6は、ベースプレート61と、周壁部62と、クーリングプレート63とを備える。ベースプレート61は、例えば、XY平面に平行な板状の部材である。ベースプレート61は、筐体6の天井壁(つまり、上壁)を構成する部材である。尚、ベースプレート61は、その外縁に、上述したフランジ部611を備えている。周壁部62は、ベースプレート61の外縁に沿ってベースプレート61を取り囲むように形成されている。周壁部62の上端は、ベースプレート61の下面に接続されている。周壁部62は、例えば、XY平面に交差する円筒状(或いは、角筒状)の部材である。周壁部62は、筐体6の側壁を構成する部材である。クーリングプレート63は、周壁部62の下端に接続されている。クーリングプレート63は、筐体6の底壁を構成する部材である。ベースプレート61と周壁部62とクーリングプレート63とによって囲まれた空間は、複数の電子ビーム装置5(特に、複数の電子ビーム光学系8)が配置される真空室64となる。尚、クーリングプレート63は、冷却機能を有していてもよいし、有していなくてもよい。クーリングプレート63は、ウェハWに塗布された電子線レジストの表面からの反射電子がクーリングプレート63等の下面で反射することで周辺にドーズを加える現象であるフォギングを抑制する機能を有していてもよいし、有していなくてもよい。 The housing 6 includes a base plate 61, a peripheral wall portion 62, and a cooling plate 63. The base plate 61 is, for example, a plate-shaped member parallel to the XY plane. The base plate 61 is a member that constitutes the ceiling wall (that is, the upper wall) of the housing 6. Note that the base plate 61 includes the above-mentioned flange portion 611 on its outer edge. The peripheral wall portion 62 is formed to surround the base plate 61 along the outer edge of the base plate 61. The upper end of the peripheral wall portion 62 is connected to the lower surface of the base plate 61. The peripheral wall portion 62 is, for example, a cylindrical (or rectangular cylindrical) member that intersects the XY plane. The peripheral wall portion 62 is a member that constitutes a side wall of the housing 6. The cooling plate 63 is connected to the lower end of the peripheral wall portion 62. The cooling plate 63 is a member that constitutes the bottom wall of the housing 6. A space surrounded by the base plate 61, the peripheral wall 62, and the cooling plate 63 becomes a vacuum chamber 64 in which a plurality of electron beam devices 5 (in particular, a plurality of electron beam optical systems 8) are arranged. Note that the cooling plate 63 may or may not have a cooling function. The cooling plate 63 has a function of suppressing fogging, which is a phenomenon in which reflected electrons from the surface of the electron beam resist applied to the wafer W are reflected on the lower surface of the cooling plate 63 etc., adding a dose to the surrounding area. It may or may not have one.

ベースプレート61には、Z軸方向に沿ってベースプレート61を貫通する複数の貫通孔612が形成されている。複数の貫通孔612の数は、複数の電子ビーム装置5の数と同一である。複数の貫通孔612は、ベースプレート61の表面において、例えばマトリクス状に分布していてもよい。例えば、上述したように光学システム3が45個の電子ビーム装置5を備えている場合には、45個の貫通孔612が、ベースプレート61の表面において、7行×7列のマトリクスの4隅を除いた配列で分布していてもよい。複数の貫通孔612には、それぞれ、複数の電子ビーム装置5がそれぞれ備える複数の電子ビーム生成装置7が配置されている。この場合、貫通孔612と電子ビーム生成装置7との間が、シール部材によってシールされていてもよい。更に、ベースプレート61の下面には、複数の貫通孔612を取り囲むように、複数の電子ビーム装置5がそれぞれ備える複数の電子ビーム光学系8が配置されている。 A plurality of through holes 612 are formed in the base plate 61 and extend through the base plate 61 along the Z-axis direction. The number of the plurality of through holes 612 is the same as the number of the plurality of electron beam devices 5. The plurality of through holes 612 may be distributed, for example, in a matrix on the surface of the base plate 61. For example, when the optical system 3 includes 45 electron beam devices 5 as described above, the 45 through holes 612 cover the four corners of the 7 rows x 7 columns matrix on the surface of the base plate 61. It may be distributed in the excluded sequence. A plurality of electron beam generating devices 7 included in a plurality of electron beam devices 5 are arranged in each of the plurality of through holes 612 . In this case, the space between the through hole 612 and the electron beam generating device 7 may be sealed with a sealing member. Further, on the lower surface of the base plate 61, a plurality of electron beam optical systems 8, which are included in each of the plurality of electron beam devices 5, are arranged so as to surround the plurality of through holes 612.

クーリングプレート63には、Z軸方向に沿ってベースプレート61を貫通する複数の貫通孔631が形成されている。複数の貫通孔631の数は、複数の電子ビーム装置5の数と同一である。複数の貫通孔631は、クーリングプレート63の表面において、例えばマトリクス状に分布していてもよい。例えば、上述したように光学システム3が45個の電子ビーム装置5を備えている場合には、45個の貫通孔631が、クーリングプレート63の表面において、7行×7列のマトリクスの4隅を除いた配列で分布していてもよい。各電子ビーム装置5が射出した複数の電子ビームEBは、各電子ビーム装置5に対応する貫通孔612を通過する。つまり、各電子ビーム装置5は、各電子ビーム装置5に対応する貫通孔612を介して、複数の電子ビームEBをウェハWに照射する。このため、各貫通孔612は、各貫通孔612に対応する電子ビーム装置5が射出する複数の電子ビームEBが通過できる程度のサイズ(特に、径)を有している。 A plurality of through holes 631 are formed in the cooling plate 63 and extend through the base plate 61 along the Z-axis direction. The number of the plurality of through holes 631 is the same as the number of the plurality of electron beam devices 5. The plurality of through holes 631 may be distributed, for example, in a matrix on the surface of the cooling plate 63. For example, when the optical system 3 includes 45 electron beam devices 5 as described above, the 45 through holes 631 are arranged at the four corners of a matrix of 7 rows and 7 columns on the surface of the cooling plate 63. It may be distributed in an arrangement excluding . The plurality of electron beams EB emitted by each electron beam device 5 pass through the through hole 612 corresponding to each electron beam device 5. That is, each electron beam device 5 irradiates the wafer W with a plurality of electron beams EB through the through hole 612 corresponding to each electron beam device 5. Therefore, each through hole 612 has a size (particularly, a diameter) that allows a plurality of electron beams EB emitted from the electron beam device 5 corresponding to each through hole 612 to pass through.

制御装置4は、露光装置EX全体の動作を制御する。例えば、制御装置4は、ウェハWが適切に露光されるように、位置計測装置24の計測結果に基づいてステージ駆動系23を制御してもよい。例えば、制御装置4は、ウェハWが適切に露光されるように、複数の電子ビーム装置5を制御してもよい。尚、図2に示す例では、露光装置EXは、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置4を備えているが、露光装置EXは、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置4に加えて、複数の電子ビーム装置5をそれぞれ制御する複数のサブ制御装置を備えていてもよい。この場合、複数のサブ制御装置は、制御装置4の制御下で、複数の電子ビーム装置5をそれぞれ制御してもよい。また、制御装置4が露光装置EXの外部に設けられていてもよい。この場合、制御装置4は、露光装置EXとネットワークを介して接続されていてもよい。 Control device 4 controls the entire operation of exposure device EX. For example, the control device 4 may control the stage drive system 23 based on the measurement results of the position measurement device 24 so that the wafer W is appropriately exposed. For example, the control device 4 may control a plurality of electron beam devices 5 so that the wafer W is appropriately exposed. In the example shown in FIG. 2, the exposure apparatus EX is equipped with a control device 4 that controls the entire operation of the exposure apparatus EX; In addition, a plurality of sub-control devices may be provided to control the plurality of electron beam devices 5, respectively. In this case, the plurality of sub-control devices may each control the plurality of electron beam devices 5 under the control of the control device 4. Further, the control device 4 may be provided outside the exposure device EX. In this case, the control device 4 may be connected to the exposure device EX via a network.

(1-2)電子ビーム生成装置7の構造
続いて、図3(a)及び図3(b)を参照しながら、電子ビーム生成装置7の構造について更に説明する。図3(a)は、電子ビーム生成装置7の第1の構造を示す断面図である。図3(b)は、電子ビーム生成装置7の第2の構造を示す断面図である。
(1-2) Structure of the electron beam generating device 7 Next, the structure of the electron beam generating device 7 will be further explained with reference to FIGS. 3(a) and 3(b). FIG. 3(a) is a cross-sectional view showing the first structure of the electron beam generating device 7. As shown in FIG. FIG. 3(b) is a sectional view showing the second structure of the electron beam generating device 7. As shown in FIG.

図3(a)に示すように、電子ビーム生成装置7は、複数の発光デバイス71と、複数の投影レンズ72と、光電変換素子73とを備える。 As shown in FIG. 3A, the electron beam generation device 7 includes a plurality of light emitting devices 71, a plurality of projection lenses 72, and a photoelectric conversion element 73.

複数の発光デバイス71は、不図示の1枚の基板(例えば、半導体基板)上に形成される。但し、複数の発光デバイス71の一部が形成される基板と、複数の発光デバイス71の他の一部が形成される基板とが別体であってもよい。複数の発光デバイス71は、基板上において、所定の配列パターンで配列されている。例えば、複数の発光デバイス71は、基板上において、2次元アレイ状に(或いは、1次元アレイ状に)配列されていてもよい。この場合、複数の発光デバイス71は、発光デバイスアレイと称してもよい。尚、発光デバイス71の数は任意であるが、一例として、電子ビーム生成装置7は、72000個の発光デバイス71を備えていてもよい。この場合、72000個の発光デバイス71は、基板上において、6000行×12列の2次元アレイ状に配列されていてもよい。 The plurality of light emitting devices 71 are formed on a single substrate (for example, a semiconductor substrate) not shown. However, the substrate on which some of the plurality of light emitting devices 71 are formed and the substrate on which other parts of the plurality of light emitting devices 71 are formed may be separate bodies. The plurality of light emitting devices 71 are arranged in a predetermined arrangement pattern on the substrate. For example, the plurality of light emitting devices 71 may be arranged in a two-dimensional array (or in a one-dimensional array) on the substrate. In this case, the plurality of light emitting devices 71 may be referred to as a light emitting device array. Note that the number of light emitting devices 71 is arbitrary, but as an example, the electron beam generation device 7 may include 72,000 light emitting devices 71. In this case, 72,000 light emitting devices 71 may be arranged in a two-dimensional array of 6,000 rows and 12 columns on the substrate.

このような複数の発光デバイス71は、例えば、以下のように製造可能である。まず、エピタキシャル成長技術等を用いて、基板上に、発光デバイス71を構成する構造物(例えば、後述する量子井戸層711等の構造層)が形成される。その後、エッチング技術等を用いて、基板上に形成した構造物が複数の発光デバイス71の配列パターンに応じて選択的に除去される。この場合の構造物の除去は、各発光デバイス71を構成する構造体をメサ構造として残したり、構造物として一体化されている複数の発光デバイス71を分離したりするために行われる。 Such a plurality of light emitting devices 71 can be manufactured, for example, as follows. First, a structure (for example, a structural layer such as a quantum well layer 711 described later) constituting the light emitting device 71 is formed on a substrate using an epitaxial growth technique or the like. Thereafter, the structures formed on the substrate are selectively removed according to the arrangement pattern of the plurality of light emitting devices 71 using an etching technique or the like. Removal of the structure in this case is performed in order to leave the structure forming each light emitting device 71 as a mesa structure or to separate a plurality of light emitting devices 71 that are integrated as a structure.

各発光デバイス71は、光ELを射出可能である。各発光デバイス71は、例えば、自発光型の発光デバイスである。この場合、各発光デバイス71は、自発光によって生じた光ELを、各発光デバイス71の外部に向けて(例えば、各発光デバイス71に対応する投影レンズ72に向けて)射出する。 Each light emitting device 71 is capable of emitting light EL. Each light emitting device 71 is, for example, a self-emitting type light emitting device. In this case, each light emitting device 71 emits light EL generated by self-emission toward the outside of each light emitting device 71 (for example, toward the projection lens 72 corresponding to each light emitting device 71).

複数の発光デバイス71の発光態様は、制御装置4の制御下で個別に制御可能である。例えば、制御装置4は、複数の発光デバイス71の状態を、光ELを射出している発光状態と光ELを射出していない非発光状態との間で個別に制御可能である。例えば、制御装置4は、複数の発光デバイス71がそれぞれ射出する複数の光ELの強度を個別に制御可能である。 The light emission mode of the plurality of light emitting devices 71 can be individually controlled under the control of the control device 4. For example, the control device 4 can individually control the states of the plurality of light emitting devices 71 between a light emitting state in which light EL is emitted and a non-light emitting state in which light EL is not emitted. For example, the control device 4 can individually control the intensity of the plurality of lights EL emitted by the plurality of light emitting devices 71, respectively.

LED(Light Emitting Diode)は、自発光型の発光デバイスの一例である。従って、各発光デバイス71は、LED(一例として、マイクロLED)を含んでいてもよい。但し、各発光デバイス71は、マイクロLEDに限らず、他の種類のLEDを含んでいてもよい。他の種類のLEDの一例として、有機LED及び高分子LEDがあげられる。 A light emitting diode (LED) is an example of a self-luminous light emitting device. Therefore, each light emitting device 71 may include an LED (for example, a micro LED). However, each light emitting device 71 is not limited to micro LEDs, and may include other types of LEDs. Examples of other types of LEDs include organic LEDs and polymer LEDs.

複数の発光デバイス71の発光態様は、制御装置4の制御下で個別に制御可能である。例えば、制御装置4は、複数の発光デバイス71の状態を、光ELを射出している発光状態と光ELを射出していない非発光状態との間で個別に制御可能である。例えば、制御装置4は、複数の発光デバイス71がそれぞれ射出する複数の光ELの強度を個別に制御可能である。 The light emission mode of the plurality of light emitting devices 71 can be individually controlled under the control of the control device 4. For example, the control device 4 can individually control the states of the plurality of light emitting devices 71 between a light emitting state in which light EL is emitted and a non-light emitting state in which light EL is not emitted. For example, the control device 4 can individually control the intensity of the plurality of lights EL emitted by the plurality of light emitting devices 71, respectively.

本実施形態では、各発光デバイス71は、射出する光ELの特性を制御可能であるという点で、既存のLEDとは異なる。以下、射出する光ELの特性を制御可能であるという点で既存のLEDとは異なる本実施形態の発光デバイス71の構造について、図4を参照しながら説明する。図4は、本実施形態の発光デバイス71の構造を示す断面図である。 In this embodiment, each light emitting device 71 differs from existing LEDs in that the characteristics of the emitted light EL can be controlled. The structure of the light emitting device 71 of this embodiment, which is different from existing LEDs in that the characteristics of the emitted light EL can be controlled, will be described below with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the light emitting device 71 of this embodiment.

図4に示すように、発光デバイス71は、量子井戸層(活性層)711と、クラッド層712と、クラッド層713と、反射層714と、反射層715と、回折層716とを備える。発光デバイス71は、発光デバイス71が光ELを外部に向けて射出する光射出面719から見て、回折層716、反射層715、クラッド層713、量子井戸層711、クラッド層712及び反射層714がこの順に積層された積層構造を有している。つまり、量子井戸層711、クラッド層712及び713、反射層714及び715、並びに、回折層716は、一体化されている。発光デバイス71は、量子井戸層711、クラッド層712及び713、反射層714及び715、並びに、回折層716が一体化されている構造体である。尚、発光デバイス71は、量子井戸層711、クラッド層712及び713、反射層714及び715、並びに、回折層716とは異なる層を更に備えていてもよい。 As shown in FIG. 4, the light emitting device 71 includes a quantum well layer (active layer) 711, a cladding layer 712, a cladding layer 713, a reflective layer 714, a reflective layer 715, and a diffraction layer 716. The light emitting device 71 includes a diffraction layer 716, a reflective layer 715, a cladding layer 713, a quantum well layer 711, a cladding layer 712, and a reflective layer 714 when viewed from a light exit surface 719 from which the light emitting device 71 emits light EL to the outside. It has a laminated structure in which these are laminated in this order. That is, the quantum well layer 711, cladding layers 712 and 713, reflective layers 714 and 715, and diffraction layer 716 are integrated. The light emitting device 71 is a structure in which a quantum well layer 711, cladding layers 712 and 713, reflective layers 714 and 715, and a diffraction layer 716 are integrated. Note that the light emitting device 71 may further include a layer different from the quantum well layer 711, the cladding layers 712 and 713, the reflective layers 714 and 715, and the diffraction layer 716.

量子井戸層711は、クラッド層712及び713と比較して、バンドギャップが小さい半導体層(例えば、AlGaAs及びGaAsの少なくとも一方を含む半導体層)である。クラッド層712及び713のそれぞれは、量子井戸層711と比較して、バンドギャップが大きい半導体層(例えば、AlGaAs、AlGaInP又はInGaNを含む半導体層)である。クラッド層712及び713のうちの一方は、p型半導体層である。クラッド層712及び713のうちの他方は、n型半導体層である。 The quantum well layer 711 is a semiconductor layer having a smaller band gap than the cladding layers 712 and 713 (for example, a semiconductor layer containing at least one of AlGaAs and GaAs). Each of the cladding layers 712 and 713 is a semiconductor layer having a larger band gap than the quantum well layer 711 (for example, a semiconductor layer containing AlGaAs, AlGaInP, or InGaN). One of the cladding layers 712 and 713 is a p-type semiconductor layer. The other of the cladding layers 712 and 713 is an n-type semiconductor layer.

量子井戸層711は、電子の移動方向が束縛されたポテンシャルの井戸(つまり、量子井戸(QW:Ouantum Well))を形成可能な層である。つまり、発光デバイス71は、量子井戸を利用したダブルへテロ構造を有する発光デバイスである。量子井戸層711は、この量子井戸を形成するための層が複数積層された多重量子井戸構造(MQW:Multi Quantum Well)を有する。但し、量子井戸層711は、量子井戸を形成するための層をただ一つ備える単一量子井戸構造を有していてもよい。 The quantum well layer 711 is a layer capable of forming a potential well (that is, a quantum well (QW)) in which the moving direction of electrons is restricted. In other words, the light emitting device 71 is a light emitting device having a double heterostructure using quantum wells. The quantum well layer 711 has a multi-quantum well structure (MQW) in which a plurality of layers for forming quantum wells are laminated. However, the quantum well layer 711 may have a single quantum well structure including only one layer for forming a quantum well.

不図示の電極を介してクラッド層712とクラッド層713との間に電圧が印加されると、量子井戸層711層において電子と正孔とが再結合する。その結果、再結合に起因したエネルギーが光として放出される。つまり、量子井戸層711において光EL0が発生する。 When a voltage is applied between the cladding layer 712 and the cladding layer 713 via an electrode (not shown), electrons and holes recombine in the quantum well layer 711 layer. As a result, energy due to recombination is released as light. That is, light EL0 is generated in the quantum well layer 711.

反射層714及び715は、量子井戸層711を間に挟みこむように配置される。図4に示す例では、反射層714は、量子井戸層711から見て光射出面719とは反対側に配置されており、反射層715は、量子井戸層711から見て光射出面719側に配置されている。 Reflective layers 714 and 715 are arranged with quantum well layer 711 sandwiched therebetween. In the example shown in FIG. 4, the reflective layer 714 is placed on the opposite side of the light exit surface 719 when viewed from the quantum well layer 711, and the reflective layer 715 is placed on the side of the light exit surface 719 when viewed from the quantum well layer 711. It is located in

反射層714には、量子井戸層711において発生した光EL0が、クラッド層712を介して入射する。反射層714は、反射層714に入射してきた光EL0の少なくとも一部を反射する。反射層715には、量子井戸層711において発生した光EL0が、クラッド層713を介して入射する。反射層715は、反射層715に入射してきた光ELの少なくとも一部を反射する。反射層714が反射した光EL0は、クラッド層712、量子井戸層711及びクラッド層713を介して、反射層715に入射する。このため、反射層714が反射した光EL0の少なくとも一部は、反射層715によって再度反射される。反射層715が反射した光EL0は、クラッド層713、量子井戸層711及びクラッド層712を介して、反射層714に入射する。このため、反射層715が反射した光EL0の少なくとも一部は、反射層714によって再度反射される。 Light EL0 generated in the quantum well layer 711 enters the reflective layer 714 via the cladding layer 712. The reflective layer 714 reflects at least a portion of the light EL0 that has entered the reflective layer 714. Light EL0 generated in the quantum well layer 711 enters the reflective layer 715 via the cladding layer 713. The reflective layer 715 reflects at least a portion of the light EL that has entered the reflective layer 715. The light EL0 reflected by the reflective layer 714 enters the reflective layer 715 via the cladding layer 712, the quantum well layer 711, and the cladding layer 713. Therefore, at least a portion of the light EL0 reflected by the reflective layer 714 is reflected again by the reflective layer 715. The light EL0 reflected by the reflective layer 715 enters the reflective layer 714 via the cladding layer 713, the quantum well layer 711, and the cladding layer 712. Therefore, at least a portion of the light EL0 reflected by the reflective layer 715 is reflected again by the reflective layer 714.

このように、量子井戸層711において発生した光EL0は、反射層714及び715において繰り返し反射される。その結果、反射層714及び715において繰り返し反射された光EL0は、定在波を形成することになる。従って、反射層714及び715において繰り返し反射された光EL0は、反射層714及び715において繰り返し反射されていない光EL0(つまり、量子井戸層711において発生したばかりの光EL0)と比較して、共振した状態にあると言う点で異なる。つまり、反射層714及び715の間に位置する量子井戸層711並びにクラッド層712及び713の内部を進行する光EL0は、共振する。反射層714及び715は、反射層714と回折層716との間において(或いは、反射層714と光射出面719との間において)、光EL0を共振させる。 In this way, the light EL0 generated in the quantum well layer 711 is repeatedly reflected by the reflective layers 714 and 715. As a result, the light EL0 repeatedly reflected on the reflective layers 714 and 715 forms a standing wave. Therefore, the light EL0 that has been repeatedly reflected on the reflective layers 714 and 715 has a higher resonance than the light EL0 that has not been repeatedly reflected on the reflective layers 714 and 715 (that is, the light EL0 that has just been generated in the quantum well layer 711). The difference is that it is in a state of That is, the light EL0 traveling inside the quantum well layer 711 and the cladding layers 712 and 713 located between the reflective layers 714 and 715 resonates. The reflective layers 714 and 715 cause the light EL0 to resonate between the reflective layer 714 and the diffraction layer 716 (or between the reflective layer 714 and the light exit surface 719).

光EL0が共振した結果、反射層714及び715において繰り返し反射された光EL0は、反射層714及び715において繰り返し反射されていない光EL0と比較して、特定の波長範囲(以降、“共振波長範囲”と称する)の光成分が相対的に増幅された状態にあると言う点で異なる。反射層714及び715において繰り返し反射された光EL0は、反射層714及び715において繰り返し反射されていない光EL0と比較して、共振波長範囲以外の波長範囲の光成分の強度(例えば、平均値)に対する共振波長範囲の光成分の強度(例えば、ピーク値)の比率が高くなっていると言う点で異なる。つまり、反射層714及び715は、光EL0を共振させる共振器として機能することが可能である。反射層714及び715は、光EL0を共振させる共振器を構成する。 As a result of the resonance of the light EL0, the light EL0 that is repeatedly reflected on the reflective layers 714 and 715 has a specific wavelength range (hereinafter referred to as "resonant wavelength range") compared to the light EL0 that is not repeatedly reflected on the reflective layers 714 and 715. The difference is that the light component (referred to as ")" is in a relatively amplified state. The light EL0 that is repeatedly reflected on the reflective layers 714 and 715 has a lower intensity (e.g., average value) of the light component in the wavelength range other than the resonant wavelength range, compared to the light EL0 that is not repeatedly reflected on the reflective layers 714 and 715. The difference is that the ratio of the intensity (for example, peak value) of the light component in the resonant wavelength range to the wavelength range is higher. In other words, the reflective layers 714 and 715 can function as a resonator that resonates the light EL0. The reflective layers 714 and 715 constitute a resonator that resonates the light EL0.

このような反射層714及び715の一例として、分布反射型の反射層(いわゆる、DBR(Distributed Brag Reflector)層)があげられる。DBR層は、屈折率の異なる複数の半導体層が積層された積層構造を有する。半導体層の特性(例えば、材料、厚み、屈折率及び積層数等)は、共振波長範囲に応じて適宜設定される。反射層714及び715の配置位置(特に、量子井戸層711に対する相対位置であり、典型的には距離)もまた、共振波長範囲に応じて適宜設定される。もちろん、反射層714及び715として、DBR層とは異なるタイプの反射層が用いられてもよい。 An example of such reflective layers 714 and 715 is a distributed reflection type reflective layer (so-called DBR (Distributed Brag Reflector) layer). The DBR layer has a stacked structure in which a plurality of semiconductor layers having different refractive indexes are stacked. The characteristics of the semiconductor layer (for example, material, thickness, refractive index, number of laminated layers, etc.) are appropriately set according to the resonant wavelength range. The arrangement positions of the reflective layers 714 and 715 (particularly the relative positions with respect to the quantum well layer 711, typically the distances) are also appropriately set according to the resonant wavelength range. Of course, a different type of reflective layer than the DBR layer may be used as the reflective layers 714 and 715.

尚、共振波長範囲は、発光デバイス71が射出するべき光ELの波長(つまり、発光デバイス71が設計上射出するべきであると設定されている光ELの波長)に応じて設定されてもよい。例えば、共振波長範囲は、発光デバイス71が射出するべき光ELの波長を中心とする波長範囲として設定されてもよい。また、本実施形態における「波長範囲」は、一の波長から他の波長までの範囲を意味するものであるが、一の波長と他の波長とが異なっていてもよいし、一の波長と他の波長とが同一であってもよい。一の波長と他の波長とが同一である場合には、波長範囲は、実質的には、ある特定の波長を示すことになる。 Note that the resonant wavelength range may be set according to the wavelength of the light EL that the light emitting device 71 should emit (that is, the wavelength of the light EL that the light emitting device 71 is designed to emit). . For example, the resonant wavelength range may be set as a wavelength range centered on the wavelength of the light EL that the light emitting device 71 should emit. Further, the "wavelength range" in this embodiment means the range from one wavelength to another wavelength, but one wavelength and another wavelength may be different, or one wavelength and another wavelength may be different. The other wavelengths may be the same. When one wavelength and another wavelength are the same, the wavelength range essentially refers to a particular wavelength.

共振した光EL0は、反射層715を介して回折層716に入射する。このため、反射層715の反射率は、100%未満(例えば、50%乃至60%)である。ここで、反射層715の反射率は、発光デバイス71が射出するべき光ELの波長に対する反射率であってもよい。尚、反射層715は、いわゆるハーフミラーを構成していてもよい。共振した光EL0が回折層716に入射した結果、回折層716に入射する光EL0の波長分布は、量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とは異なるものとなっている。このため、回折層716に入射する光EL0は、量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布を制御することで得られる光と等価である。従って、発光デバイス71は、実質的には、少なくとも反射層714及び715を用いて、量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布を制御しているとも言える。発光デバイス71は、実質的には、量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布を制御するための光学素子として、少なくとも反射層714及び715を含む光学素子を備えているとも言える。以降、回折層716に入射する光EL0を、“光EL1”と称し、回折層716に入射する前の光EL0(例えば、量子井戸層711において発生した光EL0)と区別する。 The resonant light EL0 enters the diffraction layer 716 via the reflection layer 715. Therefore, the reflectance of the reflective layer 715 is less than 100% (eg, 50% to 60%). Here, the reflectance of the reflective layer 715 may be the reflectance for the wavelength of the light EL that the light emitting device 71 should emit. Note that the reflective layer 715 may constitute a so-called half mirror. As a result of the resonant light EL0 entering the diffraction layer 716, the wavelength distribution of the light EL0 entering the diffraction layer 716 is different from the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. Therefore, the light EL0 incident on the diffraction layer 716 is equivalent to the light obtained by controlling the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. Therefore, it can be said that the light emitting device 71 substantially controls the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711 using at least the reflective layers 714 and 715. It can also be said that the light emitting device 71 substantially includes an optical element including at least the reflective layers 714 and 715 as an optical element for controlling the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. Hereinafter, the light EL0 incident on the diffraction layer 716 will be referred to as "light EL1" to distinguish it from the light EL0 before incident on the diffraction layer 716 (for example, the light EL0 generated in the quantum well layer 711).

ここで、図5(a)及び図5(b)を参照しながら、回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布との違いについて説明する。図5(a)は、光EL1の波長に関するスペクトル分布を示すグラフである。図5(b)は、光EL0の波長に関するスペクトル分布を示すグラフである。 Here, the difference between the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711 will be explained with reference to FIGS. 5(a) and 5(b). FIG. 5(a) is a graph showing the spectral distribution regarding the wavelength of the light EL1. FIG. 5(b) is a graph showing the spectral distribution regarding the wavelength of the light EL0.

図5(a)及び図5(b)に示すように、光EL1は、光EL0と比較して、狭帯域化された光となっていてもよい。具体的には、光EL1は、光EL0と比較して、波長分布が狭帯域化された光となっていてもよい。この場合、反射層714及び715は、光EL0よりも狭帯域化された光ELを発光デバイス71が射出するように、光EL0を反射してもよい。反射層714及び715の特性(例えば、上述した半導体層の特性や、反射層714及び715の配置位置)は、光EL0よりも狭帯域化された光ELを発光デバイス71が射出する状態を実現可能な所望特性に設定されていてもよい。その結果、狭帯域化された(つまり、狭帯域化されるように波長分布が制御された)光EL1が回折層716に入射する。尚、ここで言う「狭帯域化」は、強度が所定値以上となる波長範囲が狭くなることを意味していてもよい。「狭帯域化」は、ピーク値と比較して強度が特定の割合の値(例えば、1/2や1/10の値等)となる波長範囲(いわゆる、スペクトル線幅)が狭くなることを意味していてもよい。また、「狭帯域化」は、95%エネルギー純度幅E95%が狭くなることを意味していてもよい。ここで、95%エネルギー純度幅E95%は、その幅内の強度分布の積分値がそのスペクトルの強度分布の全積分値に対して95%になるときの幅であるとすることができる。 As shown in FIGS. 5(a) and 5(b), the light EL1 may have a narrower band than the light EL0. Specifically, the light EL1 may have a wavelength distribution narrower than that of the light EL0. In this case, the reflective layers 714 and 715 may reflect the light EL0 so that the light emitting device 71 emits light EL having a narrower band than the light EL0. The characteristics of the reflective layers 714 and 715 (for example, the characteristics of the semiconductor layer described above and the arrangement positions of the reflective layers 714 and 715) realize a state in which the light emitting device 71 emits light EL having a narrower band than the light EL0. It may be set to a possible desired characteristic. As a result, the light EL1 whose band has been narrowed (that is, whose wavelength distribution has been controlled to be narrow band) enters the diffraction layer 716. Note that "narrowing the band" here may mean that the wavelength range in which the intensity is equal to or greater than a predetermined value becomes narrower. "Narrowing the band" refers to narrowing the wavelength range (so-called spectral linewidth) in which the intensity is a specific percentage value (for example, 1/2 or 1/10 value) compared to the peak value. It may mean something. Moreover, "narrowing the band" may mean that the 95% energy purity width E95% becomes narrower. Here, the 95% energy purity width E95% can be defined as the width when the integral value of the intensity distribution within the width becomes 95% of the total integral value of the intensity distribution of the spectrum.

図5(a)及び図5(b)に示すように、光EL1は、光EL0と比較して、スペクトル分布の半値幅が小さくなっていてもよい。この場合、反射層714及び715は、光EL0よりもスペクトル分布の半値幅が小さい光ELを発光デバイス71が射出するように、光EL0を反射してもよい。反射層714及び715の特性は、光EL0よりもスペクトル分布の半値幅が小さい光ELを発光デバイス71が射出する状態を実現可能な所望特性に設定されていてもよい。その結果、スペクトル分布の半値幅が小さくなった(つまり、スペクトル分布の半値幅が小さくなるように波長分布が制御された)光EL1が回折層716に入射する。尚、半値幅は、半値全幅(FWHM:Full Width at Half Maximum)であってもよいし、半値半幅(HWHM:Half Width at Half Maximum)であってもよい。尚、上述した「狭帯域化」は、半値幅が小さくなることを意味していてもよい。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the light EL1 may have a smaller half-value width of the spectral distribution than the light EL0. In this case, the reflective layers 714 and 715 may reflect the light EL0 so that the light emitting device 71 emits the light EL whose spectral distribution half width is smaller than that of the light EL0. The characteristics of the reflective layers 714 and 715 may be set to desired characteristics that enable the light emitting device 71 to emit light EL whose half width of spectral distribution is smaller than that of the light EL0. As a result, the light EL1 whose half-width of the spectral distribution is reduced (that is, the wavelength distribution is controlled so that the half-width of the spectral distribution is small) enters the diffraction layer 716. Note that the half-width may be Full Width at Half Maximum (FWHM) or Half Width at Half Maximum (HWHM). Note that the above-mentioned "narrowing of the band" may also mean that the half-width becomes smaller.

図5(a)及び図5(b)に示すように、光EL1は、光EL0と比較して、強度のピーク値Ipが大きくなっていてもよい。つまり、光EL1の強度のピーク値Ip1は、光EL0の強度のピーク値Ip0よりも大きくなっていてもよい。この場合、反射層714及び715は、光EL0よりも強度のピーク値Ipが大きい光ELを発光デバイス71が射出するように、光EL0を反射してもよい。反射層714及び715の特性は、光EL0よりも強度のピーク値Ipが大きい光ELを発光デバイス71が射出する状態を実現可能な所望特性に設定されていてもよい。その結果、強度のピーク値Ipが大きくなった(つまり、強度のピーク値Ipが大きくなるように波長分布が制御された)光EL1が回折層716に入射する。尚、上述した「狭帯域化」は、強度のピーク値が大きくなることを意味していてもよい。また、強度がピーク値Ipとなる波長は、共振波長範囲に含まれる可能性が高い。特に、強度がピーク値Ipとなる波長は、共振波長範囲の中心波長λc又はその近傍の波長と一致する可能性が高い。このため、上述した「狭帯域化」は、強度がピーク値Ipとなる中心波長λcを中心とする波長範囲であって且つ強度が所定値以上となる若しくはピーク値と比較して強度が特定の割合の値となる波長範囲が狭くなることを意味していてもよい。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the light EL1 may have a larger intensity peak value Ip than the light EL0. That is, the peak value Ip1 of the intensity of the light EL1 may be larger than the peak value Ip0 of the intensity of the light EL0. In this case, the reflective layers 714 and 715 may reflect the light EL0 so that the light emitting device 71 emits the light EL whose intensity peak value Ip is larger than that of the light EL0. The characteristics of the reflective layers 714 and 715 may be set to desired characteristics that enable the light emitting device 71 to emit light EL having a larger intensity peak value Ip than the light EL0. As a result, the light EL1 whose intensity peak value Ip is increased (that is, the wavelength distribution is controlled so that the intensity peak value Ip is increased) enters the diffraction layer 716. Note that the above-mentioned "narrowing of the band" may also mean that the peak value of the intensity becomes larger. Further, the wavelength at which the intensity reaches the peak value Ip is likely to be included in the resonant wavelength range. In particular, the wavelength at which the intensity reaches the peak value Ip is likely to coincide with the center wavelength λc of the resonant wavelength range or a wavelength in the vicinity thereof. For this reason, the above-mentioned "narrowing" refers to a wavelength range centered on the center wavelength λc where the intensity is the peak value Ip, and where the intensity is a predetermined value or more, or where the intensity is a specific value compared to the peak value. It may also mean that the wavelength range that is the value of the ratio becomes narrower.

再び図4において、回折層716は、発光デバイス71から射出された光ELが伝搬する空間と発光デバイス71との界面に配置される。このため、発光デバイス71は、回折層716から発光デバイス71の外部の空間に向けて、光ELを射出する。このため、回折層716の表面(特に、投影レンズ72側を向いた下面)の少なくとも一部は、光ELが射出される光射出面719を構成する。回折層716の表面(特に、投影レンズ72側を向いた下面)は、光射出面719を含む。尚、図4に示す例では、光射出面719は、XY平面に平行な面を含んでいる。 Referring again to FIG. 4, the diffraction layer 716 is arranged at the interface between the light emitting device 71 and the space through which the light EL emitted from the light emitting device 71 propagates. Therefore, the light emitting device 71 emits light EL from the diffraction layer 716 toward the space outside the light emitting device 71. Therefore, at least a portion of the surface of the diffraction layer 716 (particularly the lower surface facing the projection lens 72 side) constitutes a light exit surface 719 from which the light EL is emitted. The surface of the diffraction layer 716 (particularly the lower surface facing the projection lens 72 side) includes a light exit surface 719. Note that in the example shown in FIG. 4, the light exit surface 719 includes a surface parallel to the XY plane.

回折層716は、回折層716に入射してきた光を回折させる。回折層716は、回折層716に入射してきた光を回折させることで、回折層716を通過する光を偏向する。このとき、回折層716を通過する光の偏向角度は、光の波長によって異なる。例えば、回折層716は、第1の波長の光に第1の偏向角度を付与し、第1の波長とは異なる第2の波長の光に第1の偏向角度とは異なる第2の偏向角度を付与してもよい。この場合、第1の波長の光と第2の波長の光とは異なる方向に進む。つまり、回折層716は、実質的には、異なる波長の光を分離可能である。なお、偏向角度は、入射光の進行方向に沿った軸に対する偏向された後の光の進行方向に沿った軸のなす角度とすることができる。 The diffraction layer 716 diffracts the light incident on the diffraction layer 716. The diffraction layer 716 deflects the light passing through the diffraction layer 716 by diffracting the light incident on the diffraction layer 716. At this time, the deflection angle of the light passing through the diffraction layer 716 differs depending on the wavelength of the light. For example, the diffraction layer 716 imparts a first deflection angle to light of a first wavelength, and imparts a second deflection angle different from the first deflection angle to light of a second wavelength different from the first wavelength. may be given. In this case, the first wavelength light and the second wavelength light travel in different directions. That is, the diffraction layer 716 can substantially separate light of different wavelengths. Note that the deflection angle can be an angle formed by an axis along the traveling direction of the deflected light with respect to an axis along the traveling direction of the incident light.

上述したように、回折層716には、反射層715を介して光EL1が入射してくる。このため、回折層716は、反射層715を介して回折層716に入射してくる光EL1を回折させる。従って、発光デバイス71からは、回折層716が回折させた光EL1が光ELとして射出される。尚、発光デバイス71がLEDである場合には、光射出面719の第1位置から光ELの一部として射出される第1光の位相と、光射出面719の第1位置とは異なる第2位置から光ELの他の一部として射出される第2光の位相とが互いに異なっていてもよい。別の言い方をすると、光射出面719の第1位置からの第1光と、光射出面719の第2位置からの第2光とが互いにインコヒーレントであってもよい。 As described above, the light EL1 enters the diffraction layer 716 via the reflective layer 715. Therefore, the diffraction layer 716 diffracts the light EL1 that is incident on the diffraction layer 716 via the reflection layer 715. Therefore, the light EL1 diffracted by the diffraction layer 716 is emitted from the light emitting device 71 as light EL. Note that when the light emitting device 71 is an LED, the phase of the first light emitted as part of the light EL from the first position of the light exit surface 719 is different from the first position of the light exit surface 719. The phases of the second light emitted from the two positions as another part of the light EL may be different from each other. In other words, the first light from the first position of the light exit surface 719 and the second light from the second position of the light exit surface 719 may be incoherent with each other.

本実施形態では特に、回折層716は、光EL1を回折させて、発光デバイス71からの光ELの配光特性(具体的には、配光分布)を制御する。つまり、回折層716は、光EL1の回折を利用して光ELの配光特性を制御するための光学素子として機能することが可能である。以下、図6(a)及び図6(b)を参照しながら、回折層716による光ELの配光特性の制御について説明する。図6(a)は、本実施形態の発光デバイス71が射出する光EL(つまり、回折層716によって配光特性が制御された光EL)を示す断面図である。図6(b)は、回折層716を備えていないという点で本実施形態の発光デバイス71とは異なる比較例の発光デバイスC71が射出する光EL(つまり、回折層716によって配光特性が制御されていない光EL)を示す断面図である。 Particularly in this embodiment, the diffraction layer 716 diffracts the light EL1 to control the light distribution characteristics (specifically, the light distribution) of the light EL from the light emitting device 71. That is, the diffraction layer 716 can function as an optical element for controlling the light distribution characteristics of the light EL by utilizing the diffraction of the light EL1. Hereinafter, control of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 will be described with reference to FIGS. 6(a) and 6(b). FIG. 6A is a cross-sectional view showing the light EL emitted by the light emitting device 71 of this embodiment (that is, the light EL whose light distribution characteristics are controlled by the diffraction layer 716). FIG. 6B shows the light EL emitted by the light emitting device C71 of the comparative example, which is different from the light emitting device 71 of the present embodiment in that it does not include the diffraction layer 716 (that is, the light distribution characteristics are controlled by the diffraction layer 716). FIG.

図6(a)及び図6(b)に示すように、発光デバイス71が射出する光ELの広がり角θ1は、発光デバイスC71が射出する光ELの広がり角θ2よりも小さくてもよい。つまり、回折層716は、光EL1を回折させない場合と比較して光ELの広がり角θが小さくなるように、光EL1を回折させてもよい。回折層716は、光EL1を回折させない場合と比較して光ELの広がり角θが小さくなるように、光EL1を偏向してもよい。回折層716の特性は、光EL1を回折させない場合と比較して光ELの広がり角θが小さくなるように光EL1を回折させる(その結果、偏向する)ことができる所望特性に設定されていてもよい。尚、ここで言う「広がり角θ」は、発光デバイス71が射出する光ELの発散角を意味していてもよい。また、「広がり角θ」は、発光デバイス71が射出する光ELのうち、最大放射強度の光線が進行する軸と、放射強度が所定値となる光線が進行する軸とのなす角度の2倍の値とすることができる。尚、放射強度の所定値は、最大放射強度の1/2としてもよい。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the spread angle θ1 of the light EL emitted by the light emitting device 71 may be smaller than the spread angle θ2 of the light EL emitted by the light emitting device C71. That is, the diffraction layer 716 may diffract the light EL1 so that the spread angle θ of the light EL is smaller than that in the case where the light EL1 is not diffracted. The diffraction layer 716 may deflect the light EL1 so that the spread angle θ of the light EL is smaller than that in the case where the light EL1 is not diffracted. The characteristics of the diffraction layer 716 are set to desired characteristics that allow the light EL1 to be diffracted (as a result, deflected) so that the spread angle θ of the light EL is smaller than when the light EL1 is not diffracted. Good too. Note that the "spread angle θ" herein may mean the divergence angle of the light EL emitted by the light emitting device 71. In addition, the "spread angle θ" is twice the angle between the axis of the light EL emitted by the light emitting device 71, along which the light beam with the maximum radiant intensity travels, and the axis along which the light ray with the radiant intensity of a predetermined value travels. can be the value of Note that the predetermined value of the radiation intensity may be 1/2 of the maximum radiation intensity.

特に、回折層716は、光ELの広がり角θを小さくして光ELの広がり角θが所望の角度となるように、光EL1を回折させてもよい。回折層716は、光ELの広がり角θを小さくして光ELの広がり角θが所望の角度となるように、光EL1を偏向してもよい。回折層716の特性は、光ELの広がり角θを小さくして光ELの広がり角θが所望の角度となるように光EL1を回折させる(その結果、偏向する)ことができる所望特性に設定されていてもよい。 In particular, the diffraction layer 716 may diffract the light EL1 by reducing the spread angle θ of the light EL so that the spread angle θ of the light EL becomes a desired angle. The diffraction layer 716 may deflect the light EL1 so that the spread angle θ of the light EL becomes smaller and the spread angle θ of the light EL becomes a desired angle. The characteristics of the diffraction layer 716 are set to desired characteristics that allow the light EL1 to be diffracted (as a result, deflected) by reducing the spread angle θ of the light EL so that the spread angle θ of the light EL becomes a desired angle. may have been done.

上述したように、回折層716が光EL1を回折させて偏向する際には、回折層716を通過する光の偏向角度は、光の波長によって異なる。このため、回折層716は、ある特定の波長範囲(以降、“回折波長範囲”と称する)の光成分を回折させることで回折波長範囲の光成分の広がり角θを相対的に小さくしやすい一方で、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分を回折させても回折波長範囲以外の波長範囲の光成分の広がり角θを相対的に小さくしにくいという特性を有している場合がある。回折層716は、回折波長範囲の光成分を回折させることで回折波長範囲の光成分の広がり角θを所望の角度に設定しやすい一方で、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分を回折させても回折波長範囲以外の波長範囲の光成分の広がり角θを所望の角度に設定しにくい(例えば、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分を回折させても、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分の広がり角θが所望の角度とは異なる角度に設定されてしまう)という特性を有している場合がある。このため、回折層716に入射してくる光EL1の波長範囲と回折波長範囲との重複率が高くなればなるほど、回折層716による光ELの配光特性の制御効率が向上するはずである。つまり、回折層716に入射してくる光EL1の波長範囲と回折波長範囲との重複率が高くなればなるほど、回折層716は、光EL1を回折させて光ELの広がり角θを所望の角度に設定しやすくなるはずである。 As described above, when the diffraction layer 716 diffracts and deflects the light EL1, the deflection angle of the light passing through the diffraction layer 716 differs depending on the wavelength of the light. Therefore, the diffraction layer 716 can easily make the spread angle θ of the light component in the diffraction wavelength range relatively small by diffracting the light component in a certain specific wavelength range (hereinafter referred to as "diffraction wavelength range"). In some cases, even if a light component in a wavelength range other than the diffraction wavelength range is diffracted, it is difficult to relatively reduce the spread angle θ of the light component in a wavelength range other than the diffraction wavelength range. The diffraction layer 716 makes it easy to set the spread angle θ of the light components in the diffraction wavelength range to a desired angle by diffracting the light components in the diffraction wavelength range, while diffracting the light components in the wavelength range other than the diffraction wavelength range. However, it is difficult to set the spread angle θ of a light component in a wavelength range outside the diffraction wavelength range to a desired angle (for example, even if a light component in a wavelength range outside the diffraction wavelength range is diffracted, it is difficult to set the spread angle θ of a light component in a wavelength range outside the diffraction wavelength range In some cases, the spread angle θ of the light component is set to a different angle from the desired angle. Therefore, the higher the overlap rate between the wavelength range of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the diffraction wavelength range, the more efficient the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 should be. In other words, the higher the overlap rate between the wavelength range of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the diffraction wavelength range, the more the diffraction layer 716 diffracts the light EL1 and adjusts the spread angle θ of the light EL to a desired angle. It should be easier to set.

ここで、回折層716に入射してくる光EL1は、反射層714及び715によって共振させられた光EL0(つまり、共振波長範囲の光成分が相対的に増幅された状態にある光EL0)である。この場合、回折層716による光ELの配光特性の制御効率を向上させる観点から、共振波長範囲は、回折波長範囲と少なくとも部分的に重複していてもよい。逆に、共振波長範囲と回折波長範囲とが少なくとも部分的に重複するように反射層714及び715並びに回折層716の特性が設定されれば、共振波長範囲と回折波長範囲とが重複していない場合と比較して、回折層716による光ELの配光特性の制御効率の向上が期待できる。この場合、反射層714及び715は、光ELの配光特性の制御効率が向上するように、光EL0を共振させているとも言える。 Here, the light EL1 incident on the diffraction layer 716 is the light EL0 that has been resonated by the reflective layers 714 and 715 (that is, the light EL0 in which the light component in the resonant wavelength range is relatively amplified). be. In this case, from the viewpoint of improving the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716, the resonant wavelength range may at least partially overlap with the diffraction wavelength range. Conversely, if the characteristics of the reflective layers 714 and 715 and the diffraction layer 716 are set so that the resonant wavelength range and the diffraction wavelength range at least partially overlap, then the resonant wavelength range and the diffraction wavelength range do not overlap. Compared to the case, it is expected that the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 will be improved. In this case, it can be said that the reflective layers 714 and 715 resonate the light EL0 so that the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL is improved.

反射層714及び715が存在しなければ回折層716には量子井戸層711において発生した光EL0が入射することになるが、この場合、回折層EL0に入射する光EL0の波長範囲が回折波長範囲と少なくとも部分的に重複するとは限らない。このため、回折波長範囲の光成分の強度がそれほど高くない(例えば、回折波長範囲とは異なる波長範囲の光成分の強度が相対的に高い)光EL0が回折層716に入射する可能性がある。その結果、反射層714及び715が存在しなければ、回折層716による光ELの配光特性の制御効率が悪化する可能性がある。一方で、本実施形態では、共振波長範囲の光成分が相対的に増幅された状態にある光EL0(例えば、共振波長範囲以外の波長範囲の光成分の強度(例えば、平均値)に対する共振波長範囲の光成分の強度(例えば、ピーク値)の比率が高くない状態にある光EL0)が、回折層716に入射する。このため、共振波長範囲と回折波長範囲とが少なくとも部分的に重複していれば、回折波長範囲の光成分の強度がそれほど高くない(例えば、回折波長範囲とは異なる波長範囲の光成分の強度が相対的に高い)光EL0が回折層716に入射する可能性は低くなる。つまり、回折波長範囲の光成分の強度が相対的に高い(例えば、回折波長範囲とは異なる波長範囲の光成分の強度が相対的に低い)光EL0が回折層716に入射する可能性が高い。その結果、反射層714及び715が存在するがゆえに、回折層716による光ELの配光特性の制御効率が向上する。 If the reflective layers 714 and 715 were not present, the light EL0 generated in the quantum well layer 711 would be incident on the diffraction layer 716, but in this case, the wavelength range of the light EL0 incident on the diffraction layer EL0 is the diffraction wavelength range. does not necessarily overlap, at least in part. Therefore, the light EL0 may enter the diffraction layer 716, where the intensity of the light component in the diffraction wavelength range is not so high (for example, the intensity of the light component in a wavelength range different from the diffraction wavelength range is relatively high). . As a result, if the reflective layers 714 and 715 are not present, the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 may deteriorate. On the other hand, in this embodiment, the light EL0 in which the light component in the resonant wavelength range is relatively amplified (e.g., the resonant wavelength with respect to the intensity (e.g., average value) of the light component in the wavelength range other than the resonant wavelength range) The light EL0) in which the ratio of the intensities (eg, peak values) of the light components in the range is not high is incident on the diffraction layer 716. Therefore, if the resonant wavelength range and the diffraction wavelength range at least partially overlap, the intensity of the light component in the diffraction wavelength range is not very high (e.g., the intensity of the light component in a wavelength range different from the diffraction wavelength range). (relatively high) light EL0 is less likely to enter the diffraction layer 716. In other words, there is a high possibility that the light EL0, in which the intensity of the light component in the diffraction wavelength range is relatively high (for example, the intensity of the light component in a wavelength range different from the diffraction wavelength range is relatively low), will be incident on the diffraction layer 716. . As a result, since the reflective layers 714 and 715 are present, the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 is improved.

尚、回折波長範囲は、共振波長範囲と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。回折波長範囲の中心波長は、共振波長範囲の中心波長と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。但し、回折波長範囲が共振波長範囲と一致している場合は、回折波長範囲が共振波長範囲と一致していない場合と比較して、回折層716による光ELの配光特性の制御効率がより一層向上する可能性が高い。回折波長範囲の中心波長が共振波長範囲の中心波長と一致している場合は、回折波長範囲の中心波長が共振波長範囲の中心波長と一致していない場合と比較して、回折層716による光ELの配光特性の制御効率がより一層向上する可能性が高い。 Note that the diffraction wavelength range may or may not match the resonant wavelength range. The center wavelength of the diffraction wavelength range may or may not match the center wavelength of the resonant wavelength range. However, when the diffraction wavelength range matches the resonant wavelength range, the efficiency of controlling the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 is higher than when the diffraction wavelength range does not match the resonant wavelength range. There is a high possibility that it will improve further. When the center wavelength of the diffraction wavelength range matches the center wavelength of the resonant wavelength range, compared to the case where the center wavelength of the diffraction wavelength range does not match the center wavelength of the resonant wavelength range, the light generated by the diffraction layer 716 is There is a high possibility that the control efficiency of the light distribution characteristics of EL will be further improved.

光ELの広がり角θが小さくなるほど、光ELの指向性は高くなる。このため、発光デバイス71が射出する光ELの指向性は、発光デバイスC71が射出する光ELの指向性よりも高くなるとも言える。従って、回折層716は、光EL1を回折させない場合と比較して光ELの指向性が高くなるように、光EL1を回折させてもよい。 The smaller the spread angle θ of the light EL, the higher the directivity of the light EL. Therefore, it can be said that the directivity of the light EL emitted by the light emitting device 71 is higher than the directivity of the light EL emitted by the light emitting device C71. Therefore, the diffraction layer 716 may diffract the light EL1 so that the directivity of the light EL is higher than when the light EL1 is not diffracted.

本実施形態では、回折層716は、フォトニック結晶構造を利用して光EL1を回折させてもよい。つまり、回折層716は、フォトニック結晶構造を有する層であってもよい。フォトニック結晶構造は、内部に周期的な誘電率分布を有する(その結果、内部に周期的な屈折率分布もまた有する)微小構造体を含む構造である。以下、図7(a)及び図7(b)を参照しながら、回折層716の構造の一例について説明する。図7(a)は、回折層716の表面(特に、投影レンズ72側を向いた下面)を示す平面図である。図7(b)は、図7(a)に示す回折層716のVII-VII’断面を示す断面図である。 In this embodiment, the diffraction layer 716 may diffract the light EL1 using a photonic crystal structure. That is, the diffraction layer 716 may be a layer having a photonic crystal structure. A photonic crystal structure is a structure that includes a microstructure that has an internal periodic dielectric constant distribution (as a result, it also has an internal periodic refractive index distribution). An example of the structure of the diffraction layer 716 will be described below with reference to FIGS. 7(a) and 7(b). FIG. 7A is a plan view showing the surface of the diffraction layer 716 (in particular, the bottom surface facing the projection lens 72 side). FIG. 7(b) is a sectional view showing the VII-VII' cross section of the diffraction layer 716 shown in FIG. 7(a).

図7(a)及び図7(b)に示すように、回折層716は、基板7161を備える。基板7161は、XY平面に沿って広がる板状の部材である。基板7161は、例えば半導体基板である。基板7161には、複数の孔7162が形成されている。複数の孔7162は、X軸方向及びY軸方向のそれぞれ(或いは、互いに直交する共にXY平面に含まれる2つの方向のそれぞれ)に沿って周期的に分布する。 As shown in FIGS. 7A and 7B, the diffraction layer 716 includes a substrate 7161. The substrate 7161 is a plate-shaped member that extends along the XY plane. The substrate 7161 is, for example, a semiconductor substrate. A plurality of holes 7162 are formed in the substrate 7161. The plurality of holes 7162 are periodically distributed along each of the X-axis direction and the Y-axis direction (or each of two directions that are perpendicular to each other and both included in the XY plane).

複数の孔7162には、基板7161を構成する材料が含まれていない。このため、複数の孔7162を構成する領域(ここでは、空間)の誘電率は、基板7161の誘電率とは異なる。ここで、複数の孔7162を構成する領域(空間)の誘電率は、当該領域(空間)に媒質が存在する場合にはその媒質の誘電率とすることができ、当該領域(空間)が真空である場合には真空の誘電率とすることができる。このため、フォトニック結晶構造素子716では、第1の誘電率を有する領域部分(つまり、複数の孔7162)が、第1の誘電率とは異なる誘電率を有する領域部分(つまり、基板7161)内において周期的に分布していると言える。特に、複数の孔7162がX軸方向及びY軸方向のそれぞれに沿って周期的に形成されている。このため、図7(a)に示す回折層716は、誘電率が2次元平面に沿って周期的に変化する2次元フォトニック結晶構造を有する層である。 The plurality of holes 7162 do not contain the material forming the substrate 7161. Therefore, the dielectric constant of the region (here, space) constituting the plurality of holes 7162 is different from the dielectric constant of the substrate 7161. Here, the dielectric constant of the region (space) constituting the plurality of holes 7162 can be the dielectric constant of the medium if a medium exists in the region (space), and if the region (space) is in a vacuum In this case, it can be taken as the dielectric constant of vacuum. Therefore, in the photonic crystal structure element 716, the region portion having the first dielectric constant (that is, the plurality of holes 7162) is different from the region portion having a dielectric constant different from the first dielectric constant (that is, the substrate 7161). It can be said that there is a periodic distribution within the range. In particular, a plurality of holes 7162 are periodically formed along each of the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, the diffraction layer 716 shown in FIG. 7A is a layer having a two-dimensional photonic crystal structure in which the dielectric constant changes periodically along a two-dimensional plane.

複数の孔7162の誘電率と基板7161の誘電率が異なる場合には、複数の孔7162の屈折率(具体的には、光に対する屈折率)は、基板7161の屈折率とは異なる。このため、フォトニック結晶構造素子716では、第1の屈折率を有する領域部分(つまり、複数の孔7162)が、第1の屈折率とは異なる屈折率を有する領域部分(つまり、基板7161)内において周期的に分布しているとも言える。図7(a)に示す回折層716は、屈折率が2次元平面に沿って周期的に変化する2次元フォトニック結晶構造を有する層であるとも言える。 When the dielectric constants of the plurality of holes 7162 and the dielectric constant of the substrate 7161 are different, the refractive index of the plurality of holes 7162 (specifically, the refractive index for light) is different from the refractive index of the substrate 7161. Therefore, in the photonic crystal structure element 716, the area portion having the first refractive index (that is, the plurality of holes 7162) is different from the area portion having a refractive index different from the first refractive index (that is, the substrate 7161). It can be said that there is a periodic distribution within the range. The diffraction layer 716 shown in FIG. 7A can also be said to be a layer having a two-dimensional photonic crystal structure in which the refractive index changes periodically along a two-dimensional plane.

複数の孔7162には、基板7161とは異なる誘電率を有する材料(例えば、半導体材料)が埋め込まれていてもよい。この場合であっても、フォトニック結晶構造素子716では、第1の誘電率を有する領域部分(つまり、複数の孔7162にそれぞれ埋め込まれた複数の材料)が、第1の誘電率とは異なる誘電率を有する領域部分(つまり、基板7161)内において周期的に分布していると言える。 The plurality of holes 7162 may be filled with a material having a dielectric constant different from that of the substrate 7161 (for example, a semiconductor material). Even in this case, in the photonic crystal structure element 716, the region portion having the first dielectric constant (that is, the plurality of materials respectively embedded in the plurality of holes 7162) has a different dielectric constant from the first dielectric constant. It can be said that it is distributed periodically within the region having a dielectric constant (that is, the substrate 7161).

このようなフォトニック結晶構造を回折層716が有する場合には、回折層716の特性は、主としてフォトニック結晶構造の特性に依存する。このため、フォトニック結晶構造の特性は、回折層716が上述した特性(つまり、光ELの配光特性を制御するという観点から定まる特性)を有するように適切に設定されていてもよい。 When the diffraction layer 716 has such a photonic crystal structure, the characteristics of the diffraction layer 716 mainly depend on the characteristics of the photonic crystal structure. Therefore, the characteristics of the photonic crystal structure may be appropriately set so that the diffraction layer 716 has the above-mentioned characteristics (that is, the characteristics determined from the viewpoint of controlling the light distribution characteristics of the light EL).

フォトニック結晶構造の特性の一例として、複数の孔7162の配列ピッチP(つまり、複数の孔7162の周期)があげられる。配列ピッチPは、例えば、発光デバイス71が射出するべき光ELの波長に基づいて設定されていてもよい。例えば、配列ピッチPは、光ELの波長と同じであってもよい。例えば、配列ピッチPは、光ELの波長よりも大きくてもよい。例えば、配列ピッチPは、光ELの波長よりも所定長さだけ大きくてもよい。例えば、配列ピッチPは、光ELの波長よりも所定割合だけ大きくてもよい。例えば、配列ピッチPは、光ELの波長よりも小さくてもよい。例えば、配列ピッチPは、光ELの波長よりも所定長さだけ小さくてもよい。例えば、配列ピッチPは、光ELの波長よりも所定割合だけ小さくてもよい。いずれの場合においても、配列ピッチPは、回折層716による光ELの配光特性の制御効率を向上させることが可能な値に設定されてもよい。配列ピッチPは、回折波長範囲と共振波長範囲とを少なくとも部分的に重複させることが可能な値に設定されてもよい。 An example of the characteristics of the photonic crystal structure is the arrangement pitch P of the plurality of holes 7162 (that is, the period of the plurality of holes 7162). The arrangement pitch P may be set, for example, based on the wavelength of the light EL that the light emitting device 71 should emit. For example, the arrangement pitch P may be the same as the wavelength of the light EL. For example, the arrangement pitch P may be larger than the wavelength of the light EL. For example, the arrangement pitch P may be larger than the wavelength of the light EL by a predetermined length. For example, the arrangement pitch P may be larger than the wavelength of the light EL by a predetermined percentage. For example, the arrangement pitch P may be smaller than the wavelength of the light EL. For example, the arrangement pitch P may be smaller than the wavelength of the light EL by a predetermined length. For example, the arrangement pitch P may be smaller than the wavelength of the light EL by a predetermined percentage. In either case, the arrangement pitch P may be set to a value that can improve the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716. The arrangement pitch P may be set to a value that allows the diffraction wavelength range and the resonant wavelength range to at least partially overlap.

尚、図7に示すように複数の孔7162が第1方向(例えば、X方向)に沿って第1の配列ピッチで配列され、第1方向と交差する第2方向(例えば、Y方向)に沿って第2の配列ピッチで配列される場合、第1の配列ピッチと第2の配列ピッチとは同じピッチであってもよいし、異なるピッチであってもよい。一例として、第1の配列ピッチが第2の配列ピッチよりも大きなピッチであってもよい。 Note that, as shown in FIG. 7, the plurality of holes 7162 are arranged at a first arrangement pitch along a first direction (for example, the X direction), and in a second direction (for example, the Y direction) that intersects the first direction. When arranged at a second arrangement pitch along the line, the first arrangement pitch and the second arrangement pitch may be the same pitch or may be different pitches. As an example, the first arrangement pitch may be larger than the second arrangement pitch.

フォトニック結晶構造の特性の一例として、複数の孔7162の深さDがあげられる。深さDは、回折層716による光ELの配光特性の制御効率を向上させることが可能な値に設定されてもよい。尚、深さDが大きくなるほど、回折層716による光ELの配光特性の制御効率がより向上する可能性が高い。但し、深さDが過度に大きくなると、Z軸方向に沿って孔7162が回折層716(例えば、基板7161)を貫通してしまう可能性がある。その結果、回折層716に隣接する他の層(図4に示す例では、反射層715)が影響を受ける可能性がある。このため、深さDは、Z軸方向に沿って孔7162が回折層716を貫通しない程度の値に設定されていてもよい。もちろん、回折層716に隣接する他の層に対する影響が小さければ、Z軸方向に沿って孔7162が回折層716を貫通していてもよい。 An example of the characteristics of the photonic crystal structure is the depth D of the plurality of holes 7162. The depth D may be set to a value that allows the diffraction layer 716 to improve the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL. Note that as the depth D becomes larger, the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 is more likely to improve. However, if the depth D becomes too large, the hole 7162 may penetrate the diffraction layer 716 (for example, the substrate 7161) along the Z-axis direction. As a result, other layers adjacent to the diffractive layer 716 (in the example shown in FIG. 4, the reflective layer 715) may be affected. Therefore, the depth D may be set to such a value that the hole 7162 does not penetrate the diffraction layer 716 along the Z-axis direction. Of course, the hole 7162 may penetrate the diffraction layer 716 along the Z-axis direction as long as the influence on other layers adjacent to the diffraction layer 716 is small.

尚、複数の孔7162の深さDは、発光デバイス71の発光面上の異なる位置で異なる深さであってもよく、発光デバイス71の発光面上の異なる位置で同じ深さであってもよい。 Note that the depth D of the plurality of holes 7162 may be different at different positions on the light emitting surface of the light emitting device 71, or may be the same depth at different positions on the light emitting surface of the light emitting device 71. good.

フォトニック結晶構造の特性の一例として、複数の孔7162の形状があげられる。複数の孔7162の形状は、回折層716による光ELの配光特性の制御効率を向上させることが可能な所望形状に設定されてもよい。図7(a)及び図7(b)に示す例では、複数の孔7162は、円柱形状の孔となっている。つまり、複数の孔7162は、XY平面に沿った断面の形状が円形となり且つZ軸を含む断面の形状が矩形の形状となる孔となっている。しかしながら、複数の孔7162は、図7(a)及び図7(b)に示す形状とは異なる形状を有していてもよい。例えば、複数の孔7162は、角柱形状の孔(つまり、XY平面に沿った断面の形状及びZ軸を含む断面の形状の双方が矩形の形状となる孔)であってもよい。例えば、複数の孔7162は、テーパ柱形状の孔であってもよい。複数の孔7162の形状は互いに同一であってもよい。 An example of the characteristics of the photonic crystal structure is the shape of the plurality of holes 7162. The shape of the plurality of holes 7162 may be set to a desired shape that can improve the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716. In the example shown in FIGS. 7(a) and 7(b), the plurality of holes 7162 are cylindrical holes. In other words, the plurality of holes 7162 have a circular cross-sectional shape along the XY plane and a rectangular cross-sectional shape including the Z axis. However, the plurality of holes 7162 may have a shape different from that shown in FIGS. 7(a) and 7(b). For example, the plurality of holes 7162 may be prismatic holes (that is, holes whose cross-sectional shape along the XY plane and the cross-sectional shape including the Z axis are both rectangular shapes). For example, the plurality of holes 7162 may be tapered columnar holes. The shapes of the plurality of holes 7162 may be the same.

フォトニック結晶構造の特性の一例として、複数の孔7162の配列パターンがあげられる。複数の孔7162の配列パターンは、回折層716による光ELの配光特性の制御効率を向上させることが可能な所望パターンに設定されてもよい。図7(a)及び図7(b)に示す例では、複数の孔7162は、基板7161の表面上において(つまり、XY平面上において)、平面格子状の配列パターンで配列している。特に、図7(a)及び図7(b)に示す例では、複数の孔7162は、三角格子状(つまり、六角格子状)の配列パターンで配列している。しかしながら、複数の孔7162は、図7(a)及び図7(b)に示す配列パターンとは異なる配列パターンで配列していてもよい。例えば、複数の孔7162は、斜方格子状(つまり、二等辺三角格子状)の配列パターン、矩形格子状の配列パターン又は平行体格子状の配列パターンで配列していてもよい。 An example of the characteristics of the photonic crystal structure is the arrangement pattern of a plurality of holes 7162. The arrangement pattern of the plurality of holes 7162 may be set to a desired pattern that can improve the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716. In the example shown in FIGS. 7A and 7B, the plurality of holes 7162 are arranged in a planar lattice pattern on the surface of the substrate 7161 (that is, on the XY plane). In particular, in the examples shown in FIGS. 7A and 7B, the plurality of holes 7162 are arranged in a triangular lattice-like (that is, hexagonal lattice-like) arrangement pattern. However, the plurality of holes 7162 may be arranged in an arrangement pattern different from the arrangement pattern shown in FIGS. 7(a) and 7(b). For example, the plurality of holes 7162 may be arranged in an orthorhombic lattice pattern (that is, an isosceles triangular lattice pattern), a rectangular lattice pattern, or a parallel body lattice pattern.

再び図3(a)において、複数の投影レンズ72は、複数の発光デバイス71にそれぞれ対応するように配置される光学レンズである。このため、複数の投影レンズ72の数は、複数の発光デバイス71の数と同じである。つまり、電子ビーム生成装置7が72000個の発光デバイス71を備えている場合には、電子ビーム生成装置7は、72000個の投影レンズ72を備えていてもよい。 Referring again to FIG. 3A, the plurality of projection lenses 72 are optical lenses arranged to correspond to the plurality of light emitting devices 71, respectively. Therefore, the number of multiple projection lenses 72 is the same as the number of multiple light emitting devices 71. That is, when the electron beam generation device 7 includes 72,000 light emitting devices 71, the electron beam generation device 7 may include 72,000 projection lenses 72.

但し、図3(b)に示すように、電子ビーム生成装置7は、2つ以上の発光デバイス71に対応する投影レンズ720を一つ又は複数備えていてもよい。図3(b)に示す例では、電子ビーム生成装置7が、電子ビーム生成装置7が備える複数の発光デバイス71にまとめて対応する一つの投影レンズ720を備えている。もちろん、電子ビーム生成装置7は、電子ビーム生成装置7が備える複数の発光デバイス71のうちの2つ以上の発光デバイス71から構成される第1群の発光デバイス群に対応する一つの投影レンズ720と、第2群の発光デバイス群に対応する一つの投影レンズ720と、・・・、第K群の発光デバイス群に対応する一つの投影レンズ720とを備えていてもよい。この場合、投影レンズ720の数は、複数の発光デバイス71の数よりも少なくてもよい。 However, as shown in FIG. 3(b), the electron beam generation device 7 may include one or more projection lenses 720 corresponding to two or more light emitting devices 71. In the example shown in FIG. 3B, the electron beam generation device 7 includes one projection lens 720 that collectively corresponds to the plurality of light emitting devices 71 included in the electron beam generation device 7. Of course, the electron beam generating device 7 has one projection lens 720 corresponding to a first group of light emitting devices that is composed of two or more light emitting devices 71 among the plurality of light emitting devices 71 included in the electron beam generating device 7. , one projection lens 720 corresponding to the second light emitting device group, and one projection lens 720 corresponding to the Kth light emitting device group. In this case, the number of projection lenses 720 may be less than the number of light emitting devices 71.

図3(a)において、各投影レンズ72には、各投影レンズ72に対応する発光デバイス71が射出した光ELが入射する。各投影レンズ72は、例えばマイクロレンズであるが、その他の光学素子であってもよい。各投影レンズ72は、各投影レンズ72に対応する発光デバイス71が射出した光ELを、光電変換素子73(特に、光電変換素子73のうち各投影レンズ72に対応する特定領域)に照射する。各投影レンズ72は、各投影レンズ72に対応する発光デバイス71の発光面(例えば、光射出面719)の像を、光電変換素子73(特に、光電変換素子73のうち各投影レンズ72に対応する特定領域)に形成する。 In FIG. 3A, the light EL emitted from the light emitting device 71 corresponding to each projection lens 72 is incident on each projection lens 72. In FIG. Each projection lens 72 is, for example, a microlens, but may be any other optical element. Each projection lens 72 irradiates the photoelectric conversion element 73 (in particular, a specific area of the photoelectric conversion element 73 corresponding to each projection lens 72) with the light EL emitted by the light emitting device 71 corresponding to each projection lens 72. Each projection lens 72 transmits an image of a light emitting surface (for example, light exit surface 719) of a light emitting device 71 corresponding to each projection lens 72 to a photoelectric conversion element 73 (particularly, a photoelectric conversion element 73 corresponding to each projection lens 72 of the photoelectric conversion elements 73). (specified area).

図3(b)においては、投影レンズ720には、複数の発光デバイス71が射出した複数の光ELが入射する。投影レンズ720は、複数の発光デバイス71が射出した複数の光ELを、光電変換素子73(特に、光電変換素子73のうち各発光デバイス71に対応する特定領域)に照射する。投影レンズ720は、複数の発光デバイス71の発光面(例えば、光射出面719)の像を、光電変換素子73(特に、光電変換素子73のうち各発光デバイスに対応する特定領域)に形成する。 In FIG. 3B, a plurality of lights EL emitted from a plurality of light emitting devices 71 enter the projection lens 720. The projection lens 720 irradiates the plurality of lights EL emitted by the plurality of light emitting devices 71 onto the photoelectric conversion element 73 (in particular, a specific area corresponding to each light emitting device 71 among the photoelectric conversion elements 73). The projection lens 720 forms an image of the light emitting surface (for example, the light exit surface 719) of the plurality of light emitting devices 71 on the photoelectric conversion element 73 (in particular, a specific area corresponding to each light emitting device among the photoelectric conversion elements 73). .

各投影レンズ72及び投影レンズ720のそれぞれは、縮小倍率を有する縮小光学系である。この場合、各投影レンズ72は、各投影レンズ72に対応する発光デバイス71の発光面の縮小像を、光電変換素子73に形成する。また、投影レンズ720は、複数の発光デバイス71の発光面の縮小像を光電変換素子73に形成する。各投影レンズ72および投影レンズ720のそれぞれは、等倍(つまり、±1倍)の倍率を有する等倍光学系であってもよい。各投影レンズ72及び投影レンズ720のそれぞれは、拡大倍率を有する拡大光学系であってもよい。 Each of the projection lenses 72 and 720 is a reduction optical system having a reduction magnification. In this case, each projection lens 72 forms a reduced image of the light emitting surface of the light emitting device 71 corresponding to each projection lens 72 on the photoelectric conversion element 73. Furthermore, the projection lens 720 forms reduced images of the light emitting surfaces of the plurality of light emitting devices 71 on the photoelectric conversion element 73. Each of the projection lenses 72 and 720 may be an equal-magnification optical system having equal-magnification (that is, ±1 times) magnification. Each of the projection lenses 72 and 720 may be a magnification optical system having magnification.

各投影レンズ72の発光デバイス71側の開口数は、各投影レンズ72の光電変換素子73側の開口数よりも小さい。但し、各投影レンズ72の発光デバイス71側の開口数は、各投影レンズ72の光電変換素子73側の開口数よりも大きくてもよい。各投影レンズ72の発光デバイス71側の開口数は、各投影レンズ72の光電変換素子73側の開口数と同じであってもよい。 The numerical aperture of each projection lens 72 on the light emitting device 71 side is smaller than the numerical aperture of each projection lens 72 on the photoelectric conversion element 73 side. However, the numerical aperture of each projection lens 72 on the light emitting device 71 side may be larger than the numerical aperture of each projection lens 72 on the photoelectric conversion element 73 side. The numerical aperture of each projection lens 72 on the light emitting device 71 side may be the same as the numerical aperture of each projection lens 72 on the photoelectric conversion element 73 side.

同様に、投影レンズ720の発光デバイス71側の開口数は、投影レンズ720の光電変換素子73側の開口数よりも小さい。但し、投影レンズ720の発光デバイス71側の開口数は、投影レンズ720の光電変換素子73側の開口数よりも大きくてもよい。投影レンズ720の発光デバイス71側の開口数は、投影レンズ720の光電変換素子73側の開口数と同じであってもよい。 Similarly, the numerical aperture of the projection lens 720 on the light emitting device 71 side is smaller than the numerical aperture of the projection lens 720 on the photoelectric conversion element 73 side. However, the numerical aperture of the projection lens 720 on the light emitting device 71 side may be larger than the numerical aperture of the projection lens 720 on the photoelectric conversion element 73 side. The numerical aperture of the projection lens 720 on the light emitting device 71 side may be the same as the numerical aperture of the projection lens 720 on the photoelectric conversion element 73 side.

光電変換素子73は、複数の投影レンズ72又は投影レンズ720からの複数の光ELを、複数の電子ビームEBに変換可能である。光電変換素子73は、複数の投影レンズ72又は投影レンズ720からの複数の光ELから、複数の電子ビームEBを生成可能である。複数の光ELを複数の電子ビームEBに変換するために、光電変換素子73は、板部材731と、遮光膜732と、アルカリ光電層733とを備える。光電変換素子73は、板部材731と遮光膜732とアルカリ光電層733とが一体化された構造体である。 The photoelectric conversion element 73 can convert a plurality of lights EL from a plurality of projection lenses 72 or a projection lens 720 into a plurality of electron beams EB. The photoelectric conversion element 73 can generate a plurality of electron beams EB from a plurality of lights EL from the plurality of projection lenses 72 or the projection lens 720. In order to convert a plurality of lights EL into a plurality of electron beams EB, the photoelectric conversion element 73 includes a plate member 731, a light shielding film 732, and an alkali photoelectric layer 733. The photoelectric conversion element 73 is a structure in which a plate member 731, a light shielding film 732, and an alkaline photoelectric layer 733 are integrated.

板部材731は、複数の光ELが通過可能な板状の部材である。板部材731は、例えば石英ガラスから構成される部材であるが、その他の材料から構成される部材であってもよい。 The plate member 731 is a plate-shaped member through which a plurality of lights EL can pass. The plate member 731 is a member made of quartz glass, for example, but may be made of other materials.

遮光膜732は、板部材731の下面に形成されている。遮光膜732は、複数の光ELを遮光可能である。遮光膜732は、例えば、クロム等の膜である。図3(a)の例では、遮光膜732には、複数の投影レンズ72にそれぞれ対応する複数のアパーチャ7321が形成されている。このため、複数のアパーチャ7321の数は、複数の投影レンズ72の数と同一である。つまり、電子ビーム生成装置7が72000個の投影レンズ72を備えている場合には、遮光膜732には、72000個のアパーチャ7321が形成されていてもよい。また、図3(b)の例では、遮光膜732には、複数の発光デバイス71にそれぞれ対応する複数のアパーチャ7321が形成されている。このため、複数のアパーチャ7321の数は、複数の発光デバイス71の数と同一である。つまり、電子ビーム生成装置7が72000個の発光デバイス71を備えている場合には、遮光膜732には、72000個のアパーチャ7321が形成されていてもよい。 The light shielding film 732 is formed on the lower surface of the plate member 731. The light shielding film 732 can shield a plurality of lights EL. The light shielding film 732 is, for example, a film made of chromium or the like. In the example of FIG. 3A, a plurality of apertures 7321 corresponding to the plurality of projection lenses 72 are formed in the light shielding film 732. Therefore, the number of apertures 7321 is the same as the number of projection lenses 72. That is, when the electron beam generation device 7 includes 72,000 projection lenses 72, 72,000 apertures 7321 may be formed in the light shielding film 732. Further, in the example of FIG. 3B, a plurality of apertures 7321 corresponding to the plurality of light emitting devices 71 are formed in the light shielding film 732. Therefore, the number of apertures 7321 is the same as the number of light emitting devices 71. That is, when the electron beam generation device 7 includes 72,000 light emitting devices 71, 72,000 apertures 7321 may be formed in the light shielding film 732.

図3(a)に戻って、各アパーチャ7321は、各アパーチャ7321に対応する投影レンズ72からの光ELが入射する位置に形成される。その結果、各投影レンズ72からの光ELは、板部材731を介して各投影レンズ72に対応するアパーチャ7321に入射する。つまり、各投影レンズ72は、各投影レンズ72からの光ELが各投影レンズ72に対応するアパーチャ7321に入射するように、光ELを光電変換素子73に投影する。この際、各投影レンズ72は、パーチャ7321よりも一回り大きい断面を有する光ELがアパーチャ7321に入射するように、光ELを光電変換素子73に投影する。 Returning to FIG. 3A, each aperture 7321 is formed at a position where the light EL from the projection lens 72 corresponding to each aperture 7321 is incident. As a result, the light EL from each projection lens 72 enters the aperture 7321 corresponding to each projection lens 72 via the plate member 731. That is, each projection lens 72 projects the light EL onto the photoelectric conversion element 73 so that the light EL from each projection lens 72 is incident on the aperture 7321 corresponding to each projection lens 72. At this time, each projection lens 72 projects the light EL onto the photoelectric conversion element 73 so that the light EL having a cross section one size larger than the aperture 7321 is incident on the aperture 7321.

但し、図3(b)に示したように1つの投影レンズ720が2つ以上の発光デバイス71に対応している場合には、1つの投影レンズ720からの2つ以上の光ELが、2つ以上のアパーチャ7321にそれぞれ入射してもよい。或いは、1つの投影レンズ72又は720が1つの発光デバイス71に対応している場合であっても、1つの投影レンズ72又は720からの1つの光ELが、2つ以上のアパーチャ7321のそれぞれに入射してもよい。この場合、各投影レンズ72又は投影レンズ720は、各投影レンズ72又は投影レンズ720からの光ELが、2つ以上のアパーチャ7321にまたがるビームスポットを形成するように、光ELを光電変換素子73に投影してもよい。これらの場合、複数のアパーチャ7321の数は、複数の投影レンズ72又は投影レンズ720の数よりも多くてもよい。 However, when one projection lens 720 corresponds to two or more light emitting devices 71 as shown in FIG. 3(b), two or more lights EL from one projection lens 720 The light may enter each of two or more apertures 7321. Alternatively, even if one projection lens 72 or 720 corresponds to one light emitting device 71, one light EL from one projection lens 72 or 720 may be applied to each of two or more apertures 7321. It may be incident. In this case, each projection lens 72 or projection lens 720 transfers the light EL to the photoelectric conversion element 73 such that the light EL from each projection lens 72 or projection lens 720 forms a beam spot spanning two or more apertures 7321. It may be projected onto. In these cases, the number of apertures 7321 may be greater than the number of projection lenses 72 or projection lenses 720.

アルカリ光電層733は、板部材731の下面のうちアパーチャ7321が形成されている部分(つまり、遮光膜732が形成されていない部分)及び遮光膜732の下面に形成されている。アルカリ光電層733は、2種類以上のアルカリ金属を用いたマルチアルカリフォトカソードである。マルチアルカリフォトカソードは、耐久性が高く、波長が500nm帯の緑色光で電子を発生可能であり、光電効果の量子効率QEが高い(例えば、10%程度)フォトカソードである。本実施形態では、アルカリ光電層733は、光ELによる光電効果によって電子ビームEBを生成する電子銃として用いられるため、変換効率が10[mA/W]程度になる高効率のものが用いられてもよい。アルカリ光電層733の電子放出面は、アルカリ光電層733の下面(つまり、板部材731に対向する側の面とは逆側の面)である。 The alkaline photoelectric layer 733 is formed on a portion of the lower surface of the plate member 731 where the aperture 7321 is formed (that is, a portion where the light shielding film 732 is not formed) and on the lower surface of the light shielding film 732. The alkaline photoelectric layer 733 is a multi-alkali photocathode using two or more types of alkali metals. The multi-alkali photocathode is a photocathode that is highly durable, can generate electrons with green light having a wavelength of 500 nm, and has a high photoelectric effect quantum efficiency QE (for example, about 10%). In this embodiment, the alkali photoelectric layer 733 is used as an electron gun that generates the electron beam EB by the photoelectric effect of light EL, so a highly efficient one with a conversion efficiency of about 10 [mA/W] is used. Good too. The electron emitting surface of the alkaline photoelectric layer 733 is the lower surface of the alkaline photoelectric layer 733 (that is, the surface opposite to the surface facing the plate member 731).

各投影レンズ72又は投影レンズ720からの光ELは、板部材731及び各投影レンズ72に対応するアパーチャ7321を介して、アルカリ光電層733に入射する。このとき、各投影レンズ72は、各投影レンズ72に対応する発光デバイス71の発光面(例えば、光射出面719)の像を、板部材731及び各投影レンズ72に対応するアパーチャ7321を介して、アルカリ光電層733に形成する。その結果、光電効果(つまり、光電変換)により、アパーチャ7321の形状に対応する断面を有する電子ビームEBが、アルカリ光電層733から下方に向けて放出される。このとき、アルカリ光電層733が複数のアパーチャ7321を備え且つ複数のアパーチャ7321のそれぞれに光ELが照射されるため、アルカリ光電層733は、複数の電子ビームEBを放出可能である。つまり、アルカリ光電層733の電子放出面(実質的には、光電変換面)7330には、複数のアパーチャ7321にそれぞれ対応する位置において、複数の電子ビームEBをそれぞれ放出可能な複数の電子放出領域7331が設定される。電子放出面7330には、それぞれが電子ビーム源として機能可能な複数の電子放出領域7331が設定される。例えば、72000個のアパーチャ7321が形成されている場合には、72000個の電子放出領域7331が電子放出面7330に設定されていてもよい。この場合、第1のアパーチャ7321に対応する電子放出面7330上の第1の位置に第1の電子放出領域7331が設定され、第2のアパーチャ7321に対応する電子放出面7330上の第2の位置(つまり、第1の位置とは異なる(つまり、離れた)位置)に第2の電子放出領域7331が設定され、第3のアパーチャ7321に対応する電子放出面7330上の第2の位置(つまり、第1から第2の位置とは異なる(つまり、離れた)位置)に第3の電子放出領域7331が設定され、・・・、第K(但し、Kは、アパーチャ7321の数を示す)のアパーチャ7321に対応する電子放出面7330上の第Kの位置(つまり、第1から第K-1の位置とは異なる(つまり、離れた)位置)に第Kの電子放出領域7331が設定される。 The light EL from each projection lens 72 or 720 enters the alkaline photoelectric layer 733 via the plate member 731 and the aperture 7321 corresponding to each projection lens 72 . At this time, each projection lens 72 transmits an image of the light emitting surface (for example, light exit surface 719) of the light emitting device 71 corresponding to each projection lens 72 through the plate member 731 and the aperture 7321 corresponding to each projection lens 72. , is formed on the alkaline photoelectric layer 733. As a result, an electron beam EB having a cross section corresponding to the shape of the aperture 7321 is emitted downward from the alkali photoelectric layer 733 due to the photoelectric effect (that is, photoelectric conversion). At this time, since the alkali photoelectric layer 733 includes a plurality of apertures 7321 and each of the plurality of apertures 7321 is irradiated with light EL, the alkali photoelectric layer 733 can emit a plurality of electron beams EB. That is, the electron emitting surface (substantially, the photoelectric conversion surface) 7330 of the alkaline photoelectric layer 733 has a plurality of electron emitting regions that can respectively emit a plurality of electron beams EB at positions corresponding to the plurality of apertures 7321. 7331 is set. A plurality of electron emission regions 7331, each of which can function as an electron beam source, are set on the electron emission surface 7330. For example, when 72,000 apertures 7321 are formed, 72,000 electron emission regions 7331 may be set on the electron emission surface 7330. In this case, the first electron emitting region 7331 is set at a first position on the electron emitting surface 7330 corresponding to the first aperture 7321, and the first electron emitting region 7331 is set at a first position on the electron emitting surface 7330 corresponding to the second aperture 7321. A second electron emitting region 7331 is set at a position (that is, a position different from (that is, distant from) the first position), and a second position (that is, a second position on the electron emitting surface 7330 corresponding to the third aperture 7321) is set. In other words, the third electron emission region 7331 is set at a position different (that is, distant) from the first to second positions, ..., Kth (where K indicates the number of apertures 7321). ) The Kth electron emission region 7331 is set at the Kth position on the electron emission surface 7330 corresponding to the aperture 7321 of be done.

各電子放出領域7331は、各電子放出領域7331に対応する発光デバイス71が光ELを射出している場合には、電子ビームEBを放出する。一方で、各電子放出領域7331は、各電子放出領域7331に対応する発光デバイス71が光ELを射出していない場合には、電子ビームEBを放出しない。従って、制御装置4が複数の発光デバイス71の発光状態を個別に制御すれば、複数の電子ビームEBのオン・オフ状態が個別に制御可能となる。 Each electron emission region 7331 emits an electron beam EB when the light emitting device 71 corresponding to each electron emission region 7331 emits light EL. On the other hand, each electron emission region 7331 does not emit the electron beam EB when the light emitting device 71 corresponding to each electron emission region 7331 does not emit light EL. Therefore, if the control device 4 individually controls the light emitting states of the plurality of light emitting devices 71, the on/off states of the plurality of electron beams EB can be individually controlled.

(1-3)電子ビーム光学系8の構造
続いて、図8を参照しながら、電子ビーム光学系8の構造について説明する。図8は、電子ビーム光学系8の構造を示す断面図である。
(1-3) Structure of the electron beam optical system 8 Next, the structure of the electron beam optical system 8 will be explained with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the electron beam optical system 8. As shown in FIG.

図8に示すように、電子ビーム光学系8は、筐体81と、加速器82と、集束レンズ83と、アパーチャ板84と、対物レンズ85と、反射電子検出装置86とを備える。 As shown in FIG. 8, the electron beam optical system 8 includes a housing 81, an accelerator 82, a focusing lens 83, an aperture plate 84, an objective lens 85, and a backscattered electron detection device 86.

筐体81は、電磁場を遮蔽可能な円筒状の筐体(言い換えれば、カラムセル)である。筐体81の上端は、ベースプレート61の下面に接続されている。筐体81の内部空間811には、加速器82と、集束レンズ83と、アパーチャ板84と、対物レンズ85とが収容されている。但し、加速器82、集束レンズ83、アパーチャ板84及び対物レンズ85の少なくとも一部が筐体81の外部に配置されていてもよい。 The housing 81 is a cylindrical housing (in other words, a column cell) that can shield electromagnetic fields. The upper end of the housing 81 is connected to the lower surface of the base plate 61. An accelerator 82 , a focusing lens 83 , an aperture plate 84 , and an objective lens 85 are housed in an internal space 811 of the housing 81 . However, at least a portion of the accelerator 82, the focusing lens 83, the aperture plate 84, and the objective lens 85 may be arranged outside the housing 81.

筐体81の内部空間811には、上述した電子ビーム生成装置7の少なくとも一部(特に、アルカリ光電層733)が配置されている。更に、内部空間811は、電子ビーム生成装置7が放出する複数の電子ビームEBが伝搬する空間となる。このため、筐体81の内部空間811は、アルカリ光電層73及び電子ビームEBが大気圧環境下に暴露されないように、真空空間となっている。内部空間811の真空度は、筐体81の外部の真空室64の真空度よりも高くてもよい。内部空間811の真空引きと、真空室64の真空引きとが別々に行われてもよい。尚、ベースプレート61の貫通孔612に配置される電子ビーム生成装置7が、内部空間811と筐体81の外部空間(特に、ステージチャンバ1の外部空間であって、非真空空間)との真空隔壁としても用いられてもよい。 In the internal space 811 of the housing 81, at least a portion of the electron beam generating device 7 (in particular, the alkaline photoelectric layer 733) is arranged. Furthermore, the internal space 811 becomes a space through which a plurality of electron beams EB emitted by the electron beam generation device 7 propagate. Therefore, the internal space 811 of the housing 81 is a vacuum space so that the alkaline photoelectric layer 73 and the electron beam EB are not exposed to the atmospheric pressure environment. The degree of vacuum in the internal space 811 may be higher than the degree of vacuum in the vacuum chamber 64 outside the housing 81 . Evacuation of the internal space 811 and evacuation of the vacuum chamber 64 may be performed separately. Note that the electron beam generating device 7 disposed in the through hole 612 of the base plate 61 forms a vacuum partition between the internal space 811 and the external space of the casing 81 (in particular, the external space of the stage chamber 1, which is a non-vacuum space). It may also be used as

加速器82は、電子ビーム生成装置7が放出する複数の電子ビームEBを加速するための引き出し電極である。但し、複数の電子ビームEBを加速させなくてもよい場合には、電子ビーム光学系8は、加速器82を備えていなくてもよい。 The accelerator 82 is an extraction electrode for accelerating the plurality of electron beams EB emitted by the electron beam generation device 7. However, if it is not necessary to accelerate the plurality of electron beams EB, the electron beam optical system 8 does not need to include the accelerator 82.

集束レンズ83は、複数の電子ビームEBを収束させるための電子レンズである。集束レンズ83は、複数の電子ビームEBに電場を作用させる電場レンズであってもよいし、複数の電子ビームEBに磁場を作用させる磁場レンズであってもよい。 The focusing lens 83 is an electron lens for converging the plurality of electron beams EB. The focusing lens 83 may be an electric field lens that applies an electric field to the plurality of electron beams EB, or may be a magnetic field lens that applies a magnetic field to the plurality of electron beams EB.

アパーチャ板84は、集束レンズ83によって収束した複数の電子ビームEBが通過可能な開口841が形成された絞り機構である。 The aperture plate 84 is a diaphragm mechanism in which an aperture 841 through which a plurality of electron beams EB converged by the focusing lens 83 can pass is formed.

対物レンズ85は、複数の電子ビームEBを所定の縮小倍率でウェハWの表面に結像可能な電子レンズである。その結果、複数の電子ビームEBは、筐体81の下方端に形成される射出口811を介して電子ビーム光学系8からウェハWに向けて射出される。電子ビーム光学系8が射出した複数の電子ビームEBは、クーリングプレート63の貫通孔631を介してウェハWに照射される。尚、対物レンズ85は、複数の電子ビームEBに電場を作用させる電場レンズであってもよいし、複数の電子ビームEBに磁場を作用させる磁場レンズであってもよい。対物レンズ85を含む電子ビーム光学系8の縮小倍率は任意であるが、例えば、1/200、1/120又は1/80であってもよい。 The objective lens 85 is an electron lens capable of focusing a plurality of electron beams EB on the surface of the wafer W at a predetermined reduction magnification. As a result, the plurality of electron beams EB are emitted from the electron beam optical system 8 toward the wafer W via the exit port 811 formed at the lower end of the housing 81 . The plurality of electron beams EB emitted by the electron beam optical system 8 are irradiated onto the wafer W through the through holes 631 of the cooling plate 63. Note that the objective lens 85 may be an electric field lens that applies an electric field to the plurality of electron beams EB, or may be a magnetic field lens that applies a magnetic field to the plurality of electron beams EB. The reduction magnification of the electron beam optical system 8 including the objective lens 85 is arbitrary, and may be, for example, 1/200, 1/120, or 1/80.

反射電子検出装置86は、筐体81の射出口811の下方において、複数の電子ビームEBの経路とは重複しない位置に配置される。図8に示す例では、反射電子検出装置86は、クーリングプレート63の貫通孔631の内部に配置されている。反射電子検出装置86は、pn接合やpin接合の半導体を使用した半導体形反射電子検出装置である。反射電子検出装置86は、例えば、ウェハWのアライメントを行うために、ウェハW上に形成されたアライメントマーク等から発生する反射電子を検出する。反射電子検出装置86の検出結果は、制御装置4に出力される。 The backscattered electron detection device 86 is arranged below the exit port 811 of the housing 81 at a position that does not overlap with the paths of the plurality of electron beams EB. In the example shown in FIG. 8, the backscattered electron detection device 86 is arranged inside the through hole 631 of the cooling plate 63. The backscattered electron detection device 86 is a semiconductor type backscattered electron detection device using a pn junction or pin junction semiconductor. The reflected electron detection device 86 detects reflected electrons generated from alignment marks formed on the wafer W, for example, in order to align the wafer W. The detection results of the backscattered electron detection device 86 are output to the control device 4.

尚、電子ビーム光学系8は、電子ビームEBが所定の光学面(例えば、電子ビームEBの光路に交差する光学面)上に形成する像の回転量(つまり、θZ方向の位置)、当該像の倍率、及び、結像位置に対応する焦点位置のいずれか一つを調整可能な調整器(例えば、電磁レンズ)を含んでいてもよい。電子ビーム光学系8は、例えば、電子ビームEBを偏向可能な偏向器を備えていてもよい。 Note that the electron beam optical system 8 controls the amount of rotation (that is, the position in the θZ direction) of an image formed by the electron beam EB on a predetermined optical surface (for example, an optical surface intersecting the optical path of the electron beam EB), and the image The image forming apparatus may include an adjuster (for example, an electromagnetic lens) that can adjust any one of the magnification of the lens and the focal position corresponding to the imaging position. The electron beam optical system 8 may include, for example, a deflector capable of deflecting the electron beam EB.

本実施形態では、光学システム3は複数の電子ビーム装置5を備えている(つまり、複数の電子ビーム光学系8)を備えているため、電子ビームEBの照射が、複数の電子ビーム装置5によって並列して行われる。ここで、複数の電子ビーム装置5は、ウェハW上の複数のショット領域に1対1で対応している。但し、電子ビーム装置5の数は、ショット領域Sの数よりも多くてもよいし、少なくてもよい。各電子ビーム装置5は、複数の電子ビームEBを、矩形の(或いは、その他の形状の)照射領域内に照射可能である。このため、複数の電子ビーム装置5は、ウェハW上の複数のショット領域上にそれぞれ設定される複数の照射領域に対して、複数の電子ビームEBを同時に照射可能である。このような照射領域に対してウェハWを相対的に移動させながら、複数の電子ビーム装置5のそれぞれが電子ビームEBを照射すれば、ウェハW上の複数のショット領域が並列に露光される。その結果、露光装置EXは、相対的に高いスループットでウェハWを露光することができる。 In this embodiment, since the optical system 3 includes a plurality of electron beam devices 5 (that is, a plurality of electron beam optical systems 8), the irradiation of the electron beam EB is performed by the plurality of electron beam devices 5. done in parallel. Here, the plurality of electron beam devices 5 correspond to the plurality of shot areas on the wafer W on a one-to-one basis. However, the number of electron beam devices 5 may be greater or less than the number of shot areas S. Each electron beam device 5 can irradiate a rectangular (or other shaped) irradiation area with a plurality of electron beams EB. Therefore, the plurality of electron beam devices 5 can simultaneously irradiate a plurality of electron beams EB onto a plurality of irradiation areas respectively set on a plurality of shot areas on the wafer W. If each of the plurality of electron beam devices 5 irradiates the electron beam EB while moving the wafer W relative to such an irradiation region, a plurality of shot regions on the wafer W are exposed in parallel. As a result, the exposure apparatus EX can expose the wafer W with a relatively high throughput.

一例として、上述したように、露光装置EXが、45個の電子ビーム装置5を備えており、且つ、直径が300mmのウェハWを露光対象としている場合には、電子ビーム装置5の光軸(つまり、電子ビーム光学系8の光軸AX)の配置間隔は、43mmであってもよい。この場合、1つの電子ビーム装置5が露光するショット領域は、最大で43mm×43mmの矩形領域となる。このため、上述したように、ウェハステージ22の移動ストロークが50mmもあれば、全てのショット領域を適切に露光可能となる。但し、電子ビーム装置5の数は、45個に限られず、ウェハWの直径及びウェハステージ22のストローク等に基づいて設定されてもよい。 As an example, as described above, when the exposure apparatus EX includes 45 electron beam devices 5 and exposes a wafer W having a diameter of 300 mm, the optical axis of the electron beam device 5 ( That is, the arrangement interval of the optical axis AX) of the electron beam optical system 8 may be 43 mm. In this case, the shot area exposed by one electron beam device 5 is a rectangular area measuring 43 mm x 43 mm at most. Therefore, as described above, if the movement stroke of the wafer stage 22 is as long as 50 mm, all shot areas can be appropriately exposed. However, the number of electron beam devices 5 is not limited to 45, and may be set based on the diameter of the wafer W, the stroke of the wafer stage 22, and the like.

(2)露光装置EXによる露光動作
続いて、露光装置EXによる露光動作(つまり、露光方法)について説明する。上述したように、露光装置EXは、コンプリメンタリ・リソグラフィに用いられる。このため、露光装置EXによるウェハWの露光に先立って、光を用いてウェハWを露光する露光装置(例えば、ArF光源、KrF光源若しくはその他の光源からの光を用いてウェハWを露光する液浸露光装置又はドライ露光装置)等によって、ウェハWにラインアンドスペースパターン(以降、“L/Sパターン”と称する)が形成される。その後、コータ等によって、L/Sパターンが形成されたウェハWに、電子線レジストが塗布される。露光装置EXは、このL/Sパターンが形成され且つ電子線レジストが塗布されたウェハWを露光対象としている。
(2) Exposure operation by exposure device EX Next, the exposure operation (that is, the exposure method) by exposure device EX will be explained. As described above, the exposure apparatus EX is used for complementary lithography. For this reason, prior to the exposure of the wafer W by the exposure device A line-and-space pattern (hereinafter referred to as an "L/S pattern") is formed on the wafer W using an immersion exposure device or a dry exposure device). Thereafter, an electron beam resist is applied to the wafer W on which the L/S pattern is formed using a coater or the like. The exposure apparatus EX targets the wafer W on which the L/S pattern is formed and coated with the electron beam resist.

ウェハWを露光するにあたって、まず、ステージチャンバ1内において、ウェハステージ22がウェハWをロードされる。ウェハステージ22は、ロードしたウェハWを保持(例えば、吸着)する。 To expose the wafer W, first, the wafer W is loaded onto the wafer stage 22 in the stage chamber 1 . The wafer stage 22 holds (for example, sucks) the loaded wafer W.

その後、ウェハW上の複数のショット領域のそれぞれに対応してスクライブライン(つまり、ストリートライン)に形成された少なくとも1つのアライメントマークに対して、各ショット領域に対応する電子ビーム装置5が電子ビームEBを照射する。その後、反射電子検出装置86は、少なくとも1つのアライメントマークからの反射電子を検出する。その後、制御装置4は、反射電子検出装置86の検出結果(つまり、アライメントマークの検出結果)に基づいて、ウェハWの全点アライメント計測を行う。露光装置EXは、この全点アライメント計測の結果に基づいて、ウェハW上の複数のショット領域に対する複数の電子ビーム装置5による露光を開始する。つまり、露光装置EXは、ウェハW上に形成されたL/Sパターンにカットパターンを形成してL/Sパターンを切断するための露光を開始する。例えば、ウェハW上に形成されたX軸方向を周期方向とするL/Sパターンに対するカットパターンを形成する際に、露光装置EXは、制御装置4の制御下で、ウェハWをY軸方向に走査しつつ、複数の電子ビームEBの照射タイミングを制御する。尚、露光装置EXは、全点アライメント計測を行わずに、ウェハWの一部のショット領域に対応して形成されたアライメントマークの検出を行い、その結果に基づいて複数のショット領域の露光を開始してもよい。また、ステージチャンバ1の外部でアライメントマークの検出が行われてもよい。この場合、露光装置EXは、ステージチャンバ1の内部でアライメントマークの検出を行わなくてもよい。 Thereafter, the electron beam device 5 corresponding to each shot area performs an electron beam on at least one alignment mark formed on a scribe line (that is, a street line) corresponding to each of a plurality of shot areas on the wafer W. Irradiate EB. Thereafter, the reflected electron detection device 86 detects reflected electrons from at least one alignment mark. Thereafter, the control device 4 performs all-point alignment measurement on the wafer W based on the detection result of the backscattered electron detection device 86 (that is, the detection result of the alignment mark). The exposure apparatus EX starts exposing a plurality of shot areas on the wafer W using a plurality of electron beam devices 5 based on the results of this all-point alignment measurement. That is, the exposure apparatus EX starts exposure for forming a cut pattern on the L/S pattern formed on the wafer W and cutting the L/S pattern. For example, when forming a cut pattern for an L/S pattern formed on a wafer W with the periodic direction in the X-axis direction, the exposure apparatus EX moves the wafer W in the Y-axis direction under the control of the control device 4. While scanning, the irradiation timing of the plurality of electron beams EB is controlled. Note that the exposure apparatus EX does not perform all-point alignment measurement, but instead detects alignment marks formed corresponding to some shot areas on the wafer W, and performs exposure of multiple shot areas based on the results. You may start. Alternatively, the alignment mark may be detected outside the stage chamber 1. In this case, the exposure apparatus EX does not need to detect the alignment mark inside the stage chamber 1.

ここで、電子ビーム生成装置7(特に、複数の発光デバイス71)を用いた露光シーケンスについて説明する。ここでは、ウェハW上のある領域内に互いに隣接してX軸方向及びY軸方向のそれぞれに沿って並ぶように2次元配置された多数の画素領域(例えば、各アパーチャ7321を介した光ELに起因した電子ビームEBの照射領域と一致する領域であって、例えば10nm角の領域)の画素領域を仮想的に設定し、その全ての画素領域を露光対象とする露光シーケンスについて説明する。また、ここでは、電子ビーム生成装置7が72000個の発光デバイス71を備えており、且つ、X軸方向に所定ピッチで並ぶ6000個の発光デバイス71を含む発光デバイスアレイがY軸方向に所定ピッチで12個並ぶように72000個の発光デバイス71が配列されている例を用いて説明を進める。尚、以下では、12個の発光デバイスアレイを、それぞれ、発光デバイスアレイA、発光デバイスアレイB、・・・、及び、発光デバイスアレイLと称する。 Here, an exposure sequence using the electron beam generator 7 (particularly the plurality of light emitting devices 71) will be described. Here, a large number of pixel regions (for example, light EL through each aperture 7321) are two-dimensionally arranged in a certain region on the wafer W so as to be adjacent to each other and lined up along the X-axis direction and the Y-axis direction. An exposure sequence will be described in which a pixel area (for example, a 10 nm square area) that coincides with the irradiation area of the electron beam EB caused by is set, and all of the pixel areas are exposed. Further, here, the electron beam generation device 7 includes 72,000 light emitting devices 71, and the light emitting device array including 6,000 light emitting devices 71 arranged at a predetermined pitch in the X-axis direction is arranged at a predetermined pitch in the Y-axis direction. The explanation will proceed using an example in which 72,000 light emitting devices 71 are arranged so that 12 light emitting devices are arranged. Note that, hereinafter, the 12 light-emitting device arrays are respectively referred to as a light-emitting device array A, a light-emitting device array B, . . . , and a light-emitting device array L.

発光デバイスアレイAに着目して説明すると、ウェハW上にX軸方向に並ぶある行(第k行とする)の連続した6000個の画素領域に対して発光デバイスアレイAを用いた露光が開始される。この露光開始の時点では、発光デバイスアレイAからの光ELに対応する電子ビームEBは、ホームポジションにあるものとする。そして、露光装置EXは、露光開始からウェハステージ22の+Y方向(或いは、-Y方向、以下同じ)の移動(つまり、スキャン)に追従させて、電子ビームEBをホームポジションから+Y方向に偏向しながら同一の6000個の画素領域に対する露光を続行する。その結果、例えばTa秒で6000個の画素領域の露光が完了したとすると、その間にウェハステージ22は、秒速Vナノメートルで、例えばTa×Vナノメートルだけ進んでいる。ここで、説明の簡略化のため、Ta×V=96ナノメートルであるものとする。 Focusing on the light-emitting device array A, exposure using the light-emitting device array A starts for 6000 consecutive pixel regions in a certain row (referred to as the k-th row) lined up in the X-axis direction on the wafer W. be done. At the time of starting this exposure, it is assumed that the electron beam EB corresponding to the light EL from the light emitting device array A is at the home position. Then, the exposure apparatus EX deflects the electron beam EB from the home position in the +Y direction by following the movement (that is, scanning) of the wafer stage 22 in the +Y direction (or -Y direction, the same applies hereinafter) from the start of exposure. At the same time, exposure for the same 6000 pixel areas is continued. As a result, if exposure of 6,000 pixel areas is completed in Ta seconds, for example, the wafer stage 22 has advanced by, for example, Ta×V nanometers at a speed of V nanometers per second. Here, to simplify the explanation, it is assumed that Ta×V=96 nanometers.

続いて、ウェハステージ22が秒速Vナノメートルで+Y方向に24ナノメートルだけ移動している間に、露光装置EXは、電子ビームEBをホームポジションに戻す。このとき、実際にウェハWに塗布された電子線レジストが感光しないように、電子ビーム装置5は、電子ビームEBを実際には照射しない。 Subsequently, while the wafer stage 22 is moving by 24 nanometers in the +Y direction at a speed of V nanometers per second, the exposure apparatus EX returns the electron beam EB to the home position. At this time, the electron beam device 5 does not actually irradiate the electron beam EB so that the electron beam resist actually applied to the wafer W is not exposed to light.

このとき、露光開始時点からウェハステージ22は+Y方向に120ナノメートル進んでいるので、この時点で、第(k+12)行の連続した6000個の画素領域が、露光開始時点における第k行の6000個の画素領域と同じ位置にある。そこで、露光装置EXは、第k行の6000個の画素領域を露光する場合と同様に、第(k+12)行の連続した6000個の画素領域を露光する。 At this time, since the wafer stage 22 has advanced 120 nanometers in the +Y direction from the time of starting exposure, at this point, the 6000 consecutive pixel areas of the (k+12)th row are It is located at the same position as the pixel area. Therefore, the exposure apparatus EX exposes 6000 consecutive pixel regions in the (k+12)th row, in the same way as in the case of exposing the 6000 pixel regions in the kth row.

発光デバイスアレイAによる第k行の6000個の画素領域の露光と並行して、第(k+1)行から第(k+11)行のそれぞれの6000個の画素領域は、発光デバイスアレイBから発光デバイスアレイLによってそれぞれ露光される。デバイスアレイAによる第(k+12)行の6000個の画素領域の露光と並行して、第(k+13)行から第(k+23)行のそれぞれの6000個の画素領域は、発光デバイスアレイBから発光デバイスアレイLによってそれぞれ露光される。 In parallel with the exposure of the 6000 pixel regions in the kth row by the light emitting device array A, the 6000 pixel regions in each of the (k+1)th row to the (k+11)th row are exposed from the light emitting device array B to the light emitting device array B. They are each exposed by L. In parallel with the exposure of the 6000 pixel regions in the (k+12)th row by the device array A, each of the 6000 pixel regions in the (k+13)th row to the (k+23)th row is exposed to light emitting devices from the light emitting device array B. Each of the arrays L is exposed to light.

このようにして、露光装置EXは、ウェハW上のX軸方向の長さ60マイクロメートルの幅の領域(つまり、6000個の画素領域が分布する領域)については、ウェハステージ22をY軸方向にスキャンさせながらの露光することができる。その後、露光装置EXは、ウェハステージ22を60マイクロメートルだけX軸方向にステップ移動させた後に同様のスキャン露光を行えば、露光済みの長さ60マイクロメートルの幅の領域に対してX軸方向に隣接する新たな長さ60マイクロメートルの幅の領域を露光することができる。従って、露光装置EXは、ウェハステージ22をY軸方向に移動させながら電子ビームEBを偏向することでウェハWを露光するスキャン露光と、ウェハステージ22をX軸方向に移動させるステッピングとを交互に繰り返すことで、ウェハW上の1つのショット領域の露光を、1つの電子ビーム装置5を用いて行うことができる。また、実際には、複数の電子ビーム装置5が並行してウェハW上の互いに異なるショット領域を露光しているため、露光装置EXは、ウェハW全面を露光することができる。 In this way, the exposure apparatus EX moves the wafer stage 22 in the Y-axis direction for a region having a length in the X-axis direction and a width of 60 micrometers on the wafer W (that is, a region in which 6000 pixel regions are distributed). It is possible to perform exposure while scanning. Thereafter, if the exposure apparatus EX performs a similar scan exposure after moving the wafer stage 22 stepwise by 60 micrometers in the X-axis direction, A new length and width of 60 micrometers adjacent to the area can be exposed. Therefore, the exposure apparatus EX alternately performs scanning exposure in which the wafer W is exposed by deflecting the electron beam EB while moving the wafer stage 22 in the Y-axis direction, and stepping in which the wafer stage 22 is moved in the X-axis direction. By repeating this, one shot area on the wafer W can be exposed using one electron beam device 5. Furthermore, since the plurality of electron beam devices 5 are actually exposing mutually different shot areas on the wafer W in parallel, the exposure device EX can expose the entire surface of the wafer W.

更にスキャン露光中には、露光装置EXは、複数の発光デバイス71のそれぞれの発光状態(つまり、オン・オフ)を適宜切り替えることで、L/Sパターンに対してカットパターンを形成するべき箇所に電子ビームEBを照射する一方で、L/Sパターンに対してカットパターンを形成しなくてもよい箇所に電子ビームEBを照射しない。つまり、複数の電子放出領域7331のうちカットパターンを形成するべき箇所に対応する電子放出領域7331が電子ビームEBを放出する一方で、複数の電子放出領域7331のうちカットパターンを形成しなくてもよい箇所に対応する電子放出領域7331が電子ビームEBを放出しない。その結果、露光装置EXは、ウェハW上に形成されたL/Sパターンに対してカットパターンを適切に形成することができる。つまり、露光装置EXは、ウェハW上に形成されたL/Sパターンを適切に切断することができる。 Furthermore, during scan exposure, the exposure apparatus EX switches the light emitting state (that is, on/off) of each of the plurality of light emitting devices 71 as appropriate to place the cut pattern on the L/S pattern at the location where the cut pattern is to be formed. While the electron beam EB is irradiated, the electron beam EB is not irradiated to a portion of the L/S pattern where a cut pattern does not need to be formed. In other words, while an electron emission region 7331 corresponding to a location where a cut pattern is to be formed among the plurality of electron emission regions 7331 emits an electron beam EB, even if a cut pattern is not formed among the plurality of electron emission regions 7331. Electron emitting regions 7331 corresponding to good locations do not emit electron beams EB. As a result, the exposure apparatus EX can appropriately form a cut pattern with respect to the L/S pattern formed on the wafer W. That is, the exposure apparatus EX can appropriately cut the L/S pattern formed on the wafer W.

(3)露光装置EXの技術的効果
本実施形態では、露光装置EXは、複数の発光デバイス71のオン・オフを切り替えることで、複数の電子ビームEBのオン・オフを切り替えることができる。このため、露光装置EXは、ウェハW上に形成されたL/Sパターンに対してカットパターンを適切に形成することができる。例えば、露光装置EXは、ウェハW上に設定された複数のショット領域のそれぞれに形成されたL/Sパターンのうちの所望のライン上の所望の位置にカットパターンを適切に形成することができる。
(3) Technical Effects of Exposure Apparatus EX In this embodiment, the exposure apparatus EX can turn on and off a plurality of electron beams EB by turning on and off a plurality of light emitting devices 71. Therefore, the exposure apparatus EX can appropriately form a cut pattern with respect to the L/S pattern formed on the wafer W. For example, the exposure apparatus EX can appropriately form a cut pattern at a desired position on a desired line of the L/S patterns formed in each of a plurality of shot areas set on the wafer W. .

更に、本実施形態では、露光装置EXは、ブランキング・アパーチャを用いて複数の電子ビームEBを偏向させることで複数の電子ビームEBのオン・オフを切り替えなくてもよい。このため、ブランキング・アパーチャにおける不要な電子(例えば、ウェハWの露光に寄与しない電子)の生成が抑制される。更に、チャージアップや磁化による複雑なディストーションの発生源となり得るブランキング・アパーチャが根本的になくなる。このため、露光装置EXから、ブランキング・アパーチャが存在することで生ずる長期的な不安定要素が排除される。 Furthermore, in this embodiment, the exposure apparatus EX does not have to turn on and off the plurality of electron beams EB by deflecting the plurality of electron beams EB using a blanking aperture. Therefore, generation of unnecessary electrons (for example, electrons that do not contribute to exposure of the wafer W) in the blanking aperture is suppressed. Furthermore, the blanking aperture, which can be a source of complex distortion due to charge-up and magnetization, is fundamentally eliminated. Therefore, long-term unstable factors caused by the presence of the blanking aperture are eliminated from the exposure apparatus EX.

更に、本実施形態では、露光装置EXが備える発光デバイス71は、回折層716を用いて、射出する光ELの配光特性(特に、広がり角θ)を制御することができる。より具体的には、発光デバイス71は、広がり角θを制御しない場合と比較して広がり角θを小さくすることで、適切な広がり角θで光ELを射出することができる。このため、電子ビーム生成装置7は、光ELの配光特性が制御されない場合(具体的には、発光デバイス71が回折層716を備えていない場合)と比較して、複数の電子ビームEBを適切に(例えば、効率的に)生成することができる。以下、その理由について説明する。 Furthermore, in this embodiment, the light emitting device 71 included in the exposure apparatus EX can control the light distribution characteristics (particularly the spread angle θ) of the emitted light EL using the diffraction layer 716. More specifically, the light emitting device 71 can emit light EL at an appropriate spread angle θ by making the spread angle θ smaller than when the spread angle θ is not controlled. Therefore, the electron beam generation device 7 generates a plurality of electron beams EB compared to a case where the light distribution characteristics of the light EL are not controlled (specifically, a case where the light emitting device 71 does not include the diffraction layer 716). can be generated appropriately (eg, efficiently). The reason for this will be explained below.

まず、発光デバイス71が適切な広がり角θよりも大きい広がり角θで光ELを射出する場合には、発光デバイス71が適切な広がり角θで光ELを射出する場合と比較して、光電変換素子73の所望の領域(例えば、アパーチャ7321に対応する領域)に照射されなくなる光ELの割合が多くなる可能性が高い。なぜならば、発光デバイス71が適切な広がり角θよりも大きい広がり角θで光ELを射出する場合には、発光デバイス71が適切な広がり角θで光ELを射出する場合と比較して、投影レンズ72又は720が光ELを取りこむことができない方向に向けて射出される光ELの割合が多くなる可能性が高いからである。また、発光デバイス71と光電変換素子73との間に投影レンズ72又は720(或いは、投影光学系等の集光光学系)が介在しない場合には、発光デバイス71が適切な広がり角θよりも大きい広がり角θで光ELを射出すると、発光デバイス71が適切な広がり角θで光ELを射出する場合と比較して、光電変換素子73の所望の領域が存在しない方向に向けて射出される光ELの割合が多くなる可能性が高くなる。従って、発光デバイス71が適切な広がり角θよりも大きい広がり角θで光ELを射出する場合には、アルカリ光電層733に照射されなくなる光ELの割合が多くなる可能性が高くなる。つまり、発光デバイス71が適切な広がり角θよりも大きい広がり角θで光ELを射出する場合には、電子ビームEBの生成に寄与しない光ELの割合が多くなる可能性が高くなる。逆に言えば、発光デバイス71が適切な広がり角θで光ELを射出すれば、電子ビームEBの生成に寄与する光ELの割合が多くなるはずである。電子ビームEBの生成に寄与する光ELの割合が多くなればなるほど、電子ビームEBの生成効率が高くなる。このため、露光装置EXは、複数の電子ビームEBを適切に(例えば、効率的に)生成することができる。 First, when the light emitting device 71 emits light EL at a spread angle θ larger than the appropriate spread angle θ, the photoelectric conversion is There is a high possibility that the proportion of the light EL that will not be irradiated onto a desired region of the element 73 (for example, the region corresponding to the aperture 7321) will increase. This is because when the light emitting device 71 emits the light EL at a spread angle θ larger than the appropriate spread angle θ, the projection This is because there is a high possibility that a large proportion of the light EL is emitted in a direction in which the lens 72 or 720 cannot take in the light EL. Furthermore, when the projection lens 72 or 720 (or a condensing optical system such as a projection optical system) is not interposed between the light emitting device 71 and the photoelectric conversion element 73, the light emitting device 71 is When the light EL is emitted with a large spread angle θ, the light EL is emitted in a direction where the desired area of the photoelectric conversion element 73 does not exist, compared to when the light emitting device 71 emits the light EL with a suitable spread angle θ. There is a high possibility that the proportion of optical EL will increase. Therefore, when the light emitting device 71 emits the light EL at a spread angle θ larger than the appropriate spread angle θ, there is a high possibility that the proportion of the light EL that will not be irradiated onto the alkaline photoelectric layer 733 will increase. That is, when the light emitting device 71 emits the light EL at a spread angle θ larger than the appropriate spread angle θ, there is a high possibility that the proportion of the light EL that does not contribute to the generation of the electron beam EB increases. Conversely, if the light emitting device 71 emits the light EL with an appropriate spread angle θ, the proportion of the light EL contributing to the generation of the electron beam EB should increase. The higher the proportion of the light EL that contributes to the generation of the electron beam EB, the higher the generation efficiency of the electron beam EB. Therefore, the exposure apparatus EX can appropriately (for example, efficiently) generate a plurality of electron beams EB.

加えて、上述したように、電子ビーム生成装置7では、発光デバイス71が射出した光ELは、投影レンズ72を介して光電変換素子73に入射する。このため、発光デバイス71から発散するように射出される光ELは、投影レンズ72を介して、光電変換素子73に向かって収束するように光電変換素子73に入射する。この場合、発光デバイス71は、光電変換素子73の位置において光ELのビームプロファイルが所望の特性を有するように、光ELを射出することが望まれる。例えば、発光デバイス71は、光電変換素子73の位置において光ELのビームレット形状が所望の形状(例えば、アパーチャ7321に対応する位置において強度がほぼ等しくなるトップハット型の形状)となるように、光ELを射出することが望まれる。このためには、投影レンズ72から光電変換素子73に向かう光ELの収束角(実質的には、投影レンズ72の光電変換素子73側の開口数)の制約を満たす必要がある。投影レンズ72の光電変換素子73側の開口数は、投影レンズ72の倍率及び投影レンズ72の発光デバイス71側の開口数に依存する。従って、投影レンズ72の光電変換素子73側の開口数及び投影レンズ72の倍率が決定された時点で、投影レンズ72の発光デバイス71側の開口数も一義的に決まる。この場合、発光デバイス71は、投影レンズ72の発光デバイス71側の開口数に応じた広がり角θで光ELを射出しなければ、上述したように電子ビームEBの生成に寄与しない光ELの割合が多くなる可能性が高くなる。このような状況において、本実施形態では、発光デバイス71から射出される光ELの広がり角θを制御可能である。このため、発光デバイス71は、投影レンズ72の発光デバイス71側の開口数に応じた広がり角θで光ELを射出することができる。つまり、発光デバイス71は、光電変換素子73の位置において光ELのビームプロファイルが所望の特性を有するように、光ELを射出することができる。その結果、露光装置EXは、複数の電子ビームEBを適切に(例えば、効率的に)生成することができる。 Additionally, as described above, in the electron beam generation device 7 , the light EL emitted from the light emitting device 71 enters the photoelectric conversion element 73 via the projection lens 72 . Therefore, the light EL emitted from the light emitting device 71 in a diverging manner enters the photoelectric conversion element 73 via the projection lens 72 so as to converge toward the photoelectric conversion element 73. In this case, it is desired that the light emitting device 71 emits the light EL so that the beam profile of the light EL has desired characteristics at the position of the photoelectric conversion element 73. For example, the light emitting device 71 is configured such that the beamlet shape of the light EL at the position of the photoelectric conversion element 73 has a desired shape (for example, a top hat shape in which the intensity is approximately equal at the position corresponding to the aperture 7321). It is desirable to emit light EL. For this purpose, it is necessary to satisfy a restriction on the convergence angle of the light EL directed from the projection lens 72 to the photoelectric conversion element 73 (substantially, the numerical aperture of the projection lens 72 on the photoelectric conversion element 73 side). The numerical aperture of the projection lens 72 on the photoelectric conversion element 73 side depends on the magnification of the projection lens 72 and the numerical aperture of the projection lens 72 on the light emitting device 71 side. Therefore, when the numerical aperture of the projection lens 72 on the photoelectric conversion element 73 side and the magnification of the projection lens 72 are determined, the numerical aperture of the projection lens 72 on the light emitting device 71 side is also uniquely determined. In this case, unless the light emitting device 71 emits the light EL at a spread angle θ corresponding to the numerical aperture of the light emitting device 71 side of the projection lens 72, the proportion of the light EL that does not contribute to the generation of the electron beam EB as described above. is likely to increase. In such a situation, in this embodiment, the spread angle θ of the light EL emitted from the light emitting device 71 can be controlled. Therefore, the light emitting device 71 can emit the light EL at a spread angle θ corresponding to the numerical aperture of the projection lens 72 on the light emitting device 71 side. That is, the light emitting device 71 can emit the light EL such that the beam profile of the light EL has desired characteristics at the position of the photoelectric conversion element 73. As a result, the exposure apparatus EX can appropriately (for example, efficiently) generate a plurality of electron beams EB.

更に、本実施形態では、露光装置EXが備える発光デバイス71では、反射層714及び715を介して回折層716に入射する光EL1の波長分布が、量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とは異なる。具体的には、光EL1は、光EL0よりも狭帯域化された光となっている。その結果、発光デバイス71は、回折層716を介して、狭帯域化された光ELを射出することができる。このため、投影レンズ72及び光電変換素子73における色収差の影響が低減される。 Furthermore, in the present embodiment, in the light emitting device 71 included in the exposure apparatus EX, the wavelength distribution of the light EL1 that enters the diffraction layer 716 via the reflective layers 714 and 715 is the same as the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. It is different from. Specifically, the light EL1 has a narrower band than the light EL0. As a result, the light emitting device 71 can emit narrow band light EL via the diffraction layer 716. Therefore, the influence of chromatic aberration on the projection lens 72 and the photoelectric conversion element 73 is reduced.

加えて、光ELのエネルギーが波長に反比例することを考慮すれば、狭帯域化されていない光ELのエネルギーのばらつきと比較して、狭帯域化された光ELのエネルギーのばらつきが小さくなる。このため、このようなエネルギーのばらつきの小さい光ELから生成される電子ビームEBのエネルギーのばらつきもまた小さくなる。従って、露光装置EXは、エネルギーのばらつきの小さい(つまり、安定した)電子ビームEBを生成することができる。つまり、露光装置EXは、安定した電子ビームEBをウェハWに照射することで、ウェハWを適切に露光することができる。 In addition, considering that the energy of the light EL is inversely proportional to the wavelength, the energy variation of the light EL whose band has been narrowed is smaller than the variation of the energy of the light EL whose band has not been narrowed. Therefore, the energy variation of the electron beam EB generated from the light EL with small energy variation also becomes small. Therefore, the exposure apparatus EX can generate an electron beam EB with small (that is, stable) energy variation. That is, the exposure apparatus EX can properly expose the wafer W by irradiating the wafer W with the stable electron beam EB.

加えて、上述したように、回折層716は、回折波長範囲の光成分を回折させることで回折波長範囲の光成分の広がり角θを所望の角度に設定しやすい一方で、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分を回折させても回折波長範囲以外の波長範囲の光成分の広がり角θを所望の角度に設定しにくい(例えば、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分を回折させても、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分の広がり角θが所望の角度とは異なる角度に設定されてしまう)という特性を有している場合がある。このため、仮に反射層714及び715を介することなく量子井戸層711において発生した光EL0が回折層716に入射すると、回折層716による光ELの配光特性の制御効率が悪化する可能性がある。一方で、本実施形態では、回折層716には、反射層714及び715を介して光EL1(つまり、共振波長範囲の光成分が相対的に増幅された状態にある光EL1)が入射してくる。このため、共振波長範囲と回折波長範囲とが少なくとも部分的に重複していれば、回折層716は、反射層715から入射してくる光EL1を適切に回折させて、発光デバイス71から射出される光ELの広がり角θを所望の角度に適切に設定することができる。つまり、反射層714及び715は、光ELの共振(つまり、狭帯域化)に寄与しつつも、回折層716による光ELの配光特性の制御効率の向上にも寄与している。従って、反射層714及び715と回折層716との双方を備える発光デバイス71を備える露光装置EXでは、回折層716を備える一方で反射層714及び715を備えない比較例の露光装置と比較して、回折層716による光ELの配光特性の制御効率がより一層向上する。このため、露光装置EXは、比較例の露光装置と比較して、回折層716に起因した上述した技術的効果をより適切に享受することができる。つまり、露光装置EXは、比較例の露光装置と比較して、複数の電子ビームEBをより一層適切に(例えば、より一層効率的に)生成することができる。 In addition, as described above, the diffraction layer 716 makes it easy to set the spread angle θ of the light component in the diffraction wavelength range to a desired angle by diffracting the light component in the diffraction wavelength range. Even if a light component in a wavelength range is diffracted, it is difficult to set the spread angle θ of a light component in a wavelength range outside the diffraction wavelength range to a desired angle (for example, even if a light component in a wavelength range outside the diffraction wavelength range is diffracted, , the spread angle θ of a light component in a wavelength range other than the diffraction wavelength range may be set to a different angle from the desired angle. Therefore, if the light EL0 generated in the quantum well layer 711 were to enter the diffraction layer 716 without passing through the reflective layers 714 and 715, the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 may deteriorate. . On the other hand, in this embodiment, the light EL1 (that is, the light EL1 in which the light component in the resonant wavelength range is relatively amplified) is incident on the diffraction layer 716 via the reflective layers 714 and 715. come. Therefore, if the resonant wavelength range and the diffraction wavelength range at least partially overlap, the diffraction layer 716 appropriately diffracts the light EL1 entering from the reflection layer 715 and ejects it from the light emitting device 71. The spread angle θ of the light EL can be appropriately set to a desired angle. In other words, the reflective layers 714 and 715 contribute to resonance (that is, narrow band) of the light EL, and also contribute to improving the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716. Therefore, in the exposure apparatus EX including the light emitting device 71 including both the reflection layers 714 and 715 and the diffraction layer 716, compared to the exposure apparatus of the comparative example which includes the diffraction layer 716 but does not include the reflection layers 714 and 715. , the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 is further improved. Therefore, the exposure apparatus EX can more appropriately enjoy the above-mentioned technical effects resulting from the diffraction layer 716, compared to the exposure apparatus of the comparative example. In other words, the exposure apparatus EX can generate the plurality of electron beams EB more appropriately (for example, more efficiently) than the exposure apparatus of the comparative example.

(4)変形例
続いて、発光デバイス71の変形例について説明する。
(4) Modification Next, a modification of the light emitting device 71 will be described.

(4-1)第1変形例
はじめに、図9から図11を参照しながら、第1変形例の発光デバイス71aについて説明する。図9は、第1変形例の発光デバイス71aの構造を示す断面図である。図10は、図10及び図11のそれぞれは、第1変形例の発光デバイス71aの構造の他の例を示す断面図である。
(4-1) First Modification First, a light emitting device 71a of a first modification will be described with reference to FIGS. 9 to 11. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 71a of a first modification. 10 and 11 are cross-sectional views showing other examples of the structure of the light emitting device 71a of the first modification.

第1変形例の発光デバイス71aは、上述した発光デバイス71と比較して、光EL1の回折を利用して光ELの配光特性を制御することに代えて、光EL1の屈折を利用して光ELの配光特性を制御するという点で異なっている。 Compared to the light emitting device 71 described above, the light emitting device 71a of the first modification example uses refraction of the light EL1 instead of controlling the light distribution characteristics of the light EL using diffraction of the light EL1. The difference is that the light distribution characteristics of the light EL are controlled.

光EL1の屈折を利用して光ELの配光特性を制御するために、発光デバイス71aは、図9に示すように、回折層716に代えてマイクロレンズ716aを備えているという点で異なっている。発光デバイス71aのその他の特徴は、発光デバイス71のその他の特徴と同一であってもよい。 In order to control the light distribution characteristics of the light EL using the refraction of the light EL1, the light emitting device 71a differs in that it includes a microlens 716a instead of the diffraction layer 716, as shown in FIG. There is. Other features of light emitting device 71a may be the same as other features of light emitting device 71.

マイクロレンズ716aは、発光デバイス71aから射出された光ELが伝搬する空間と発光デバイス71aとの界面に配置される。このため、発光デバイス71aは、マイクロレンズ716aから発光デバイス71aの外部の空間に向けて、光ELを射出する。このため、マイクロレンズ716aの表面(特に、投影レンズ72側を向いた下面)の少なくとも一部は、光ELが射出される光射出面719を構成する。マイクロレンズ716aの表面(特に、投影レンズ72側を向いた下面)は、光射出面719を含む。 The microlens 716a is arranged at the interface between the light emitting device 71a and a space in which the light EL emitted from the light emitting device 71a propagates. Therefore, the light emitting device 71a emits light EL from the microlens 716a toward the space outside the light emitting device 71a. Therefore, at least a portion of the surface of the microlens 716a (particularly the lower surface facing the projection lens 72 side) constitutes a light exit surface 719 from which the light EL is emitted. The surface of the microlens 716a (particularly the lower surface facing the projection lens 72 side) includes a light exit surface 719.

マイクロレンズ716aは、隣接する反射層715からの光EL0が、空間(例えば、真空空間及び気体空間の少なくとも一方)を介さずにマイクロレンズ716aに入射するように配置される。尚、第1変形例では、マイクロレンズ716aに入射する光EL0を、“光EL1”と称し、マイクロレンズ716aに入射する前の光EL0(例えば、量子井戸層711において発生した光EL0)と区別する。この場合、例えば、マイクロレンズ716aは、隣接する反射層715との間に空間(例えば、真空空間及び気体空間の少なくとも一方)が介在しないように配置される。但し、図10に示すように、マイクロレンズ716aは、隣接する反射層715からの光EL1が、空間(例えば、真空空間及び気体空間の少なくとも一方)を介してマイクロレンズ716aに入射するように配置されていてもよい。この場合、例えば、マイクロレンズ716aは、隣接する反射層715との間に空間(例えば、真空空間及び気体空間の少なくとも一方)が介在するように配置されてもよい。 The microlens 716a is arranged so that the light EL0 from the adjacent reflective layer 715 enters the microlens 716a without passing through a space (for example, at least one of a vacuum space and a gas space). In the first modification, the light EL0 that enters the microlens 716a is referred to as "light EL1" to distinguish it from the light EL0 (for example, the light EL0 generated in the quantum well layer 711) before entering the microlens 716a. do. In this case, for example, the microlens 716a is arranged so that there is no space (for example, at least one of a vacuum space and a gas space) between the microlens 716a and the adjacent reflective layer 715. However, as shown in FIG. 10, the microlens 716a is arranged such that the light EL1 from the adjacent reflective layer 715 enters the microlens 716a through a space (for example, at least one of a vacuum space and a gas space). may have been done. In this case, for example, the microlens 716a may be arranged such that a space (for example, at least one of a vacuum space and a gas space) exists between the microlens 716a and the adjacent reflective layer 715.

マイクロレンズ716aは、光EL1を屈折させて、発光デバイス71aからの光ELの配光特性を制御する。つまり、マイクロレンズ716aは、光EL1の屈折を利用して光ELの配光特性を制御するための光学素子として機能することが可能である。尚、第1変形例におけるマイクロレンズ716aによる配光特性の制御態様は、上述した回折層716による配光特性の制御態様と同様である。つまり、マイクロレンズ716aは、光EL1を屈折させない場合と比較して光ELの広がり角θが小さくなるように、光EL1を屈折させてもよい。マイクロレンズ716aは、光EL1を屈折させない場合と比較して光ELの広がり角θが小さくなることで所望の角度になるように、光EL1を屈折させてもよい。このため、マイクロレンズ716aによる配光特性の制御態様の詳細な説明は省略する。 The microlens 716a refracts the light EL1 and controls the light distribution characteristics of the light EL from the light emitting device 71a. In other words, the microlens 716a can function as an optical element for controlling the light distribution characteristics of the light EL by utilizing refraction of the light EL1. Note that the manner in which the light distribution characteristics are controlled by the microlens 716a in the first modification is similar to the manner in which the light distribution characteristics are controlled by the diffraction layer 716 described above. In other words, the microlens 716a may refract the light EL1 so that the spread angle θ of the light EL is smaller than when the light EL1 is not refracted. The microlens 716a may refract the light EL1 so that the spread angle θ of the light EL becomes smaller than that in the case where the light EL1 is not refracted, resulting in a desired angle. Therefore, a detailed explanation of how the light distribution characteristics are controlled by the microlens 716a will be omitted.

発光デバイス71は、単一のマイクロレンズ716aを備えている。但し、図11に示すように、発光デバイス71aは、複数のマイクロレンズ716aを備えていてもよい。この場合、複数のマイクロレンズ716aが協働して、光ELの配光特性を制御する。尚、図11は、発光デバイス71aが2個のマイクロレンズ716aを備える例を示している。 The light emitting device 71 includes a single microlens 716a. However, as shown in FIG. 11, the light emitting device 71a may include a plurality of microlenses 716a. In this case, the plurality of microlenses 716a cooperate to control the light distribution characteristics of the light EL. Note that FIG. 11 shows an example in which the light emitting device 71a includes two microlenses 716a.

このような第1変形例の発光デバイス71aを発光デバイス71に代えて備える露光装置EXもまた、上述した発光デバイス71を備える露光装置EXが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。また、第1変型例においては、光EL1が光EL0と比較して波長分布が狭帯域化された光となっているため、マイクロレンズ716aの色収差に起因する配光特性の制御の困難さが低減されるという効果も享受可能である。 The exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71a of the first modification instead of the light emitting device 71 can also enjoy the same effects as the exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71 described above. . In addition, in the first modification, since the light EL1 has a narrower wavelength distribution than the light EL0, it is difficult to control the light distribution characteristics due to the chromatic aberration of the microlens 716a. It is also possible to enjoy the effect of being reduced.

尚、発光デバイス71aは、マイクロレンズ716aに加えて回折層716を備えていてもよい。この場合、発光デバイス71aは、光ELの配光特性をより適切に制御できる可能性がある。 Note that the light emitting device 71a may include a diffraction layer 716 in addition to the microlens 716a. In this case, the light emitting device 71a may be able to more appropriately control the light distribution characteristics of the light EL.

(4-2)第2変形例
続いて、図12を参照しながら、第2変形例の発光デバイス71bについて説明する。図12は、第2変形例の発光デバイス71bの構造を示す断面図である。
(4-2) Second Modification Next, a light emitting device 71b of a second modification will be described with reference to FIG. 12. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 71b of a second modification.

第2変形例の発光デバイス71bは、上述した発光デバイス71と比較して、光EL1の回折を利用して光ELの配光特性を制御することに代えて、光EL1の反射を利用して光ELの配光特性を制御するという点で異なっている。 Compared to the light emitting device 71 described above, the light emitting device 71b of the second modification example uses reflection of the light EL1 instead of controlling the light distribution characteristics of the light EL using diffraction of the light EL1. The difference is that the light distribution characteristics of the light EL are controlled.

光EL1の反射を利用して光ELの配光特性を制御するために、発光デバイス71bは、図12に示すように、回折層716に代えて反射層716bを備えているという点で異なっている。発光デバイス71bのその他の特徴は、発光デバイス71のその他の特徴と同一であってもよい。但し、発光デバイス71bが回折層716を備えていないため、発光デバイス71bの光射出面719は、反射層715の表面(特に、投影レンズ72側を向いた下面)の少なくとも一部によって構成される。反射層715の表面(特に、投影レンズ72側を向いた下面)は、光射出面719を含む。或いは、光射出面719は、反射層715の表面に形成される不図示の他の層の少なくとも一部によって構成されてもよい。反射層715の表面に形成される不図示の他の層が、光射出面719を含んでいてもよい。 In order to control the light distribution characteristics of the light EL by utilizing the reflection of the light EL1, the light emitting device 71b differs in that it includes a reflective layer 716b instead of the diffraction layer 716, as shown in FIG. There is. Other features of light emitting device 71b may be the same as other features of light emitting device 71. However, since the light emitting device 71b does not include the diffraction layer 716, the light exit surface 719 of the light emitting device 71b is constituted by at least a portion of the surface of the reflective layer 715 (in particular, the lower surface facing the projection lens 72 side). . The surface of the reflective layer 715 (particularly the lower surface facing the projection lens 72 side) includes a light exit surface 719. Alternatively, the light exit surface 719 may be configured by at least a portion of another layer (not shown) formed on the surface of the reflective layer 715. Another layer (not shown) formed on the surface of the reflective layer 715 may include a light exit surface 719.

反射層716bは、量子井戸層711において発生した光EL0及び/又は反射層715が反射した光EL0を反射して、発光デバイス71bからの光ELの配光特性を制御する。つまり、反射層716bは、光EL0の反射を利用して光ELの配光特性を制御するための光学素子として機能することが可能である。尚、第2変形例における反射層716bによる配光特性の制御態様は、上述した回折層716による配光特性の制御態様と同様である。つまり、反射層716bは、光EL0を反射しない場合と比較して光ELの広がり角θが小さくなるように、光EL0を反射してもよい。反射層716bは、光EL0を反射しない場合と比較して光ELの広がり角θが小さくなることで所望の角度となるように、光EL0を反射してもよい。このため、反射層716bによる配光特性の制御態様の詳細な説明は省略する。 The reflective layer 716b reflects the light EL0 generated in the quantum well layer 711 and/or the light EL0 reflected by the reflective layer 715, and controls the light distribution characteristics of the light EL from the light emitting device 71b. In other words, the reflective layer 716b can function as an optical element for controlling the light distribution characteristics of the light EL by utilizing the reflection of the light EL0. Note that the manner in which the light distribution characteristics are controlled by the reflective layer 716b in the second modification is similar to the manner in which the light distribution characteristics are controlled by the diffraction layer 716 described above. In other words, the reflective layer 716b may reflect the light EL0 so that the spread angle θ of the light EL is smaller than when the light EL0 is not reflected. The reflective layer 716b may reflect the light EL0 so that the spread angle θ of the light EL becomes smaller to a desired angle compared to the case where the light EL0 is not reflected. Therefore, a detailed explanation of how the light distribution characteristics are controlled by the reflective layer 716b will be omitted.

反射層716bは、光ELの広がり角θが小さくなる(更には、所望の角度となる)ように光EL0を反射可能な位置に配置されていてもよい。図12に示す例では、反射層716bは、量子井戸層711から見て光射出面719とは反対側に配置されている。もちろん、反射層716bは、図12に示す位置とは異なる位置に配置されていてもよい。 The reflective layer 716b may be arranged at a position where it can reflect the light EL0 so that the spread angle θ of the light EL becomes small (further, becomes a desired angle). In the example shown in FIG. 12, the reflective layer 716b is arranged on the opposite side of the light exit surface 719 when viewed from the quantum well layer 711. Of course, the reflective layer 716b may be placed at a position different from that shown in FIG. 12.

図12に示す例では、反射層716bが量子井戸層711から見て光射出面719とは反対側に配置されているため、反射層716bを、光EL0を反射して共振させるための上述した反射層714としても用いてもよい。つまり、反射層716bを、光EL0を反射して共振させるための光学素子(つまり、光ELを狭帯域化するための光学素子)と、光ELの配光特性を制御するための光学素子として兼用してもよい。このため、図12に示す例では、発光デバイス71bは、上述した反射層714を備えていない。もちろん、発光デバイス71bは、反射層716bとは別に反射層714を備えていてもよい。 In the example shown in FIG. 12, since the reflective layer 716b is disposed on the opposite side of the light exit surface 719 when viewed from the quantum well layer 711, the reflective layer 716b is It may also be used as the reflective layer 714. In other words, the reflective layer 716b is used as an optical element for reflecting and resonating the light EL0 (that is, an optical element for narrowing the band of the light EL) and as an optical element for controlling the light distribution characteristics of the light EL. May be used for both purposes. Therefore, in the example shown in FIG. 12, the light emitting device 71b does not include the above-mentioned reflective layer 714. Of course, the light emitting device 71b may include the reflective layer 714 in addition to the reflective layer 716b.

反射層716bは、光EL0を反射可能である限りは、どのような材料から構成されていてもよい。例えば、反射層716bは、金属材料から構成されていてもよい。例えば、反射層716bは、反射層715(更には、上述した反射層714)と同様に、半導体材料から構成されていてもよい。 The reflective layer 716b may be made of any material as long as it can reflect the light EL0. For example, the reflective layer 716b may be made of a metal material. For example, the reflective layer 716b may be made of a semiconductor material, similar to the reflective layer 715 (and the reflective layer 714 described above).

反射層716bは、光ELの広がり角θが小さくなる(更には、所望の角度となる)ように光EL0を反射可能な形状を有していてもよい。例えば、反射層716bの反射面は、平面を含んでいてもよい。例えば、反射層716bの反射面は、電子ビーム装置5の光軸(典型的には、電子ビーム光学系8の光軸AX)に直交する平面を含んでいてもよい。例えば、反射層716bの反射面は、電子ビーム装置5の光軸に対して傾斜した平面を含んでいてもよい。例えば、反射層716bの反射面は、電子ビーム装置5の光軸に平行な平面を含んでいてもよい。例えば、反射層716bの反射面は、曲面を含んでいてもよい。 The reflective layer 716b may have a shape capable of reflecting the light EL0 so that the spread angle θ of the light EL becomes small (further, becomes a desired angle). For example, the reflective surface of the reflective layer 716b may include a flat surface. For example, the reflective surface of the reflective layer 716b may include a plane perpendicular to the optical axis of the electron beam device 5 (typically, the optical axis AX of the electron beam optical system 8). For example, the reflective surface of the reflective layer 716b may include a plane inclined with respect to the optical axis of the electron beam device 5. For example, the reflective surface of the reflective layer 716b may include a plane parallel to the optical axis of the electron beam device 5. For example, the reflective surface of the reflective layer 716b may include a curved surface.

このような第2変形例の発光デバイス71bを発光デバイス71に代えて備える露光装置EXもまた、上述した発光デバイス71を備える露光装置EXが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。 The exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71b of the second modification instead of the light emitting device 71 can also enjoy the same effects as the exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71 described above. .

尚、発光デバイス71bは、反射層716bに加えて、回折層716及びマイクロレンズ716aの少なくとも一方を備えていてもよい。この場合、発光デバイス71bは、光ELの配光特性をより適切に制御できる可能性がある。 Note that the light emitting device 71b may include at least one of a diffraction layer 716 and a microlens 716a in addition to the reflective layer 716b. In this case, the light emitting device 71b may be able to more appropriately control the light distribution characteristics of the light EL.

(4-3)第3変形例
続いて、図13を参照しながら、第3変形例の発光デバイス71cについて説明する。図13は、第3変形例の発光デバイス71cの構造を示す断面図である。
(4-3) Third Modification Next, a light emitting device 71c of a third modification will be described with reference to FIG. 13. FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 71c of a third modification.

図13に示すように、第3変形例の発光デバイス71cは、上述した発光デバイス71と比較して、反射層715を備えていなくてもよいという点で異なっている。発光デバイス71cのその他の特徴は、発光デバイス71のその他の特徴と同一であってもよい。 As shown in FIG. 13, the light emitting device 71c of the third modification differs from the light emitting device 71 described above in that it does not need to include the reflective layer 715. Other features of light emitting device 71c may be the same as other features of light emitting device 71.

発光デバイス71cが反射層715を備えていない場合であっても、量子井戸層711において発生した光EL0が反射層714において反射されることに変わりはない。このため、反射層714は、反射層715と組み合わせられていない場合であっても、共振器として機能することが可能である。つまり、反射層714は、反射層715と組み合わせられていない場合であっても、光ELを狭帯域化することが可能である。このため、このような第3変形例の発光デバイス71cを発光デバイス71に代えて備える露光装置EXもまた、上述した発光デバイス71を備える露光装置EXが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。 Even if the light emitting device 71c does not include the reflective layer 715, the light EL0 generated in the quantum well layer 711 is still reflected by the reflective layer 714. Therefore, the reflective layer 714 can function as a resonator even when not combined with the reflective layer 715. In other words, even when the reflective layer 714 is not combined with the reflective layer 715, it is possible to narrow the band of light EL. Therefore, the exposure apparatus EX that includes the light-emitting device 71c of the third modification instead of the light-emitting device 71 also enjoys the same effects as the exposure apparatus EX that includes the above-described light-emitting device 71. be able to.

尚、第3変形例においても、第1又は第2変形例と同様に、発光デバイス71cは、回折層716に加えて又は代えて、マイクロレンズ716a及び反射層716bの少なくとも一方を備えていてもよい。 Note that in the third modification, as in the first or second modification, the light emitting device 71c may include at least one of a microlens 716a and a reflective layer 716b in addition to or instead of the diffraction layer 716. good.

(4-4)第4変形例
続いて、図14を参照しながら、第4変形例の発光デバイス71dについて説明する。図14は、第4変形例の発光デバイス71dの構造を示す断面図である。
(4-4) Fourth Modification Next, a fourth modification of the light emitting device 71d will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 71d of a fourth modification.

図14に示すように、第4変形例の発光デバイス71dは、上述した発光デバイス71と同様に、量子井戸層711と、クラッド層712と、反射層714とを備える。発光デバイス71dは特に、上述した発光デバイス71と比較して、クラッド層713に代えて、クラッド層713dを備えているという点で異なっている。更に、発光デバイス71dは、上述した発光デバイス71と比較して、反射層715及び回折層716を備えていなくてもよいという点で異なっている。発光デバイス71dは、発光デバイス71dが光ELを射出する光射出面719から見て、クラッド層713d、量子井戸層711、クラッド層712及び反射層714がこの順に積層された積層構造を有している。発光デバイス71dのその他の特徴は、発光デバイス71のその他の特徴と同一であってもよい。但し、発光デバイス71dが反射層715及び回折層716を備えていないため、発光デバイス71dの光射出面719は、クラッド層713dの表面(特に、投影レンズ72側を向いた下面)の少なくとも一部によって構成される。クラッド層713dは、光射出面719を含む。 As shown in FIG. 14, the light emitting device 71d of the fourth modification includes a quantum well layer 711, a cladding layer 712, and a reflective layer 714, like the light emitting device 71 described above. The light emitting device 71d is particularly different from the light emitting device 71 described above in that it includes a cladding layer 713d instead of the cladding layer 713. Furthermore, the light emitting device 71d differs from the light emitting device 71 described above in that it does not need to include the reflective layer 715 and the diffraction layer 716. The light emitting device 71d has a laminated structure in which a cladding layer 713d, a quantum well layer 711, a cladding layer 712, and a reflective layer 714 are laminated in this order when viewed from a light emitting surface 719 from which the light emitting device 71d emits light EL. There is. Other features of light emitting device 71d may be the same as other features of light emitting device 71. However, since the light-emitting device 71d does not include the reflective layer 715 and the diffraction layer 716, the light exit surface 719 of the light-emitting device 71d covers at least a portion of the surface (particularly the lower surface facing the projection lens 72 side) of the cladding layer 713d. Consisted of. The cladding layer 713d includes a light exit surface 719.

クラッド層713dは、クラッド層713と比較して、光射出面719を表面に含む射出部7131dを備えているという点で異なっている。射出部7131dは、クラッド層713dの一部である。射出部7131dは、クラッド層713dのうち発光デバイス71dから射出された光ELが伝搬する空間と発光デバイス71dとの界面に面する部分である。 The cladding layer 713d differs from the cladding layer 713 in that it includes an exit portion 7131d that includes a light exit surface 719 on its surface. The injection portion 7131d is a part of the cladding layer 713d. The emission portion 7131d is a portion of the cladding layer 713d that faces the interface between the light emitting device 71d and a space through which the light EL emitted from the light emitting device 71d propagates.

射出部7131dは、上述した回折部716と同様の機能を有している。つまり、射出部7131dは、射出部7131dに入射してくる光EL0を回折させて、発光デバイス71dからの光ELの配光特性を制御可能である。尚、第4変形例における射出部7131dによる配光特性の制御態様は、上述した回折層716による配光特性の制御態様と同様である。つまり、射出部7131dは、光EL0を回折させない場合と比較して光ELの広がり角θが小さくなるように、光EL0を回折させてもよい。このため、射出部7131dによる配光特性の制御態様の詳細な説明は省略する。 The emission section 7131d has the same function as the diffraction section 716 described above. In other words, the emission section 7131d can control the light distribution characteristics of the light EL from the light emitting device 71d by diffracting the light EL0 incident on the emission section 7131d. Note that the manner in which the light distribution characteristics are controlled by the emission section 7131d in the fourth modification is similar to the manner in which the light distribution characteristics are controlled by the diffraction layer 716 described above. In other words, the emission section 7131d may diffract the light EL0 so that the spread angle θ of the light EL is smaller than that in the case where the light EL0 is not diffracted. Therefore, a detailed explanation of how the light distribution characteristics are controlled by the emission section 7131d will be omitted.

射出部7131dは、光EL0を回折させるために、上述した回折部716と同様の構造を有していてもよい。つまり、射出部7131dは、フォトニック結晶構造を有していてもよい。 The emission section 7131d may have a similar structure to the above-described diffraction section 716 in order to diffract the light EL0. That is, the injection portion 7131d may have a photonic crystal structure.

射出部7131dが回折層716と同様の機能を有していることを踏まえると、クラッド層713dは、クラッド層713と比較して、クラッド層713dと回折層716が実質的には一体化されているという点で異なっているとも言える。クラッド層713dは、クラッド層713と比較して、クラッド層713dが回折層716を備えているという点で異なっているとも言える。クラッド層713dは、クラッド層713と比較して、クラッド層713dの一部が回折層716として機能するという点で異なっているとも言える。 Considering that the injection part 7131d has the same function as the diffraction layer 716, the cladding layer 713d is different from the cladding layer 713 in that the cladding layer 713d and the diffraction layer 716 are substantially integrated. It can be said that they are different in that they exist. It can also be said that the cladding layer 713d is different from the cladding layer 713 in that the cladding layer 713d includes a diffraction layer 716. It can be said that the cladding layer 713d is different from the cladding layer 713 in that a part of the cladding layer 713d functions as a diffraction layer 716.

このような第4変形例の発光デバイス71dを発光デバイス71に代えて備える露光装置EXもまた、上述した発光デバイス71を備える露光装置EXが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。 The exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71d of the fourth modification instead of the light emitting device 71 can also enjoy the same effects as the exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71 described above. .

(4-5)第5変形例
続いて、図15を参照しながら、第5変形例の発光デバイス71eについて説明する。図15は、第5変形例の発光デバイス71eの構造を示す断面図である。
(4-5) Fifth Modification Next, a light emitting device 71e of a fifth modification will be described with reference to FIG. 15. FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 71e of a fifth modification.

上述した発光デバイス71では、回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とを変えるために、反射層714及び715が用いられている。つまり、発光デバイス71は、光EL0の反射を利用して、光EL1の波長分布と光EL0の波長分布とを変えている。一方で、第5変形例の発光デバイス71eは、光EL0の回折を利用して、回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とを変えている。 In the light emitting device 71 described above, the reflective layers 714 and 715 are used to change the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. That is, the light emitting device 71 uses reflection of the light EL0 to change the wavelength distribution of the light EL1 and the wavelength distribution of the light EL0. On the other hand, the light emitting device 71e of the fifth modification uses diffraction of the light EL0 to change the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. There is.

光EL0の回折を利用して回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とを変えるために、発光デバイス71eは、図15に示すように、反射層714及び715に代えて回折層714eを備えているという点で異なっている。発光デバイス71eのその他の特徴は、発光デバイス71のその他の特徴と同一であってもよい。 In order to change the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711 by using the diffraction of the light EL0, the light emitting device 71e uses the diffraction of the light EL0 as shown in FIG. The difference is that a diffraction layer 714e is provided instead of the reflection layers 714 and 715. Other features of light emitting device 71e may be the same as other features of light emitting device 71.

回折層714eは、量子井戸層711において発生した光EL0を回折させることで、回折層716に入射する光EL1の波長分布を変えている。回折層714eは、光EL0を回折させない場合と比較して狭帯域化された光EL0が回折層716に入射するように、光EL0を回折させる。例えば、回折層714eは、共振波長範囲の光成分に一の偏向角度を付与して回折層716に入射させる一方で、共振波長範囲とは異なる波長範囲の光成分に他の偏向角度を付与して回折層716に入射させないように、光EL0を回折させてもよい。その結果、第5変形例においても、これまでの発光デバイス71と同様に、光EL0の回折を利用して回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とが異なるものとなる。 The diffraction layer 714e changes the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 by diffracting the light EL0 generated in the quantum well layer 711. The diffraction layer 714e diffracts the light EL0 so that the light EL0 has a narrower band than the case where the light EL0 is not diffracted and enters the diffraction layer 716. For example, the diffraction layer 714e imparts one deflection angle to a light component in a resonant wavelength range and causes it to enter the diffraction layer 716, while imparting another deflection angle to a light component in a wavelength range different from the resonant wavelength range. The light EL0 may be diffracted so that it does not enter the diffraction layer 716. As a result, in the fifth modification as well, similarly to the light emitting device 71 up to now, the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the light EL0 generated in the quantum well layer 711 are determined by utilizing the diffraction of the light EL0. The wavelength distribution will be different.

回折層714eは、フォトニック結晶構造を利用して光EL0を回折させてもよい。つまり、回折層714eは、フォトニック結晶構造を有する層であってもよい。尚、フォトニック結晶構造については、回折層716について説明する際に図7(a)及び図7(b)を参照して既に説明済みであるため、その詳細な説明を省略する。但し、回折層716が有するフォトニック結晶構造の特性は、光EL1を回折層716が回折させることで、光ELの配光特性を制御するという観点から設定される一方で、回折層714eが有するフォトニック結晶構造の特性は、光EL0を回折層714fが回折させることで、回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とが異なるものとなるという観点から設定される。このため、回折層714eが有するフォトニック結晶構造の特性は、回折層716が有するフォトニック結晶構造と異なっていてもよい。具体的には、回折層714eが有するフォトニック結晶構造の特性は、光EL0と比較して回折層716に入射する光EL1が狭帯域化された光となるように光EL0を回折させることが可能な所望特性に設定されてもよい。 The diffraction layer 714e may use a photonic crystal structure to diffract the light EL0. That is, the diffraction layer 714e may be a layer having a photonic crystal structure. Note that the photonic crystal structure has already been explained with reference to FIGS. 7(a) and 7(b) when explaining the diffraction layer 716, so a detailed explanation thereof will be omitted. However, the characteristics of the photonic crystal structure possessed by the diffraction layer 716 are set from the viewpoint of controlling the light distribution characteristics of the light EL by diffracting the light EL1 by the diffraction layer 716; The characteristic of the photonic crystal structure is that the light EL0 is diffracted by the diffraction layer 714f, so that the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 is different from the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. It is set from this perspective. Therefore, the characteristics of the photonic crystal structure that the diffraction layer 714e has may be different from those of the photonic crystal structure that the diffraction layer 716 has. Specifically, the characteristics of the photonic crystal structure of the diffraction layer 714e are such that the light EL0 can be diffracted so that the light EL1 incident on the diffraction layer 716 has a narrow band compared to the light EL0. It may be set to any possible desired characteristic.

回折層714bは、回折層716に入射する光EL1の波長分布を適切に制御することができるように光EL0を回折可能な位置に配置される。図15に示す例では、回折層714eは、量子井戸層711から見て光射出面719とは反対側に配置されている。もちろん、回折層714eは、図15に示す位置とは異なる位置に配置されていてもよい。 The diffraction layer 714b is arranged at a position where it can diffract the light EL0 so that the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 can be appropriately controlled. In the example shown in FIG. 15, the diffraction layer 714e is disposed on the opposite side of the light exit surface 719 when viewed from the quantum well layer 711. Of course, the diffraction layer 714e may be placed in a position different from that shown in FIG. 15.

このような第5変形例の発光デバイス71eを発光デバイス71に代えて備える露光装置EXもまた、上述した発光デバイス71を備える露光装置EXが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。 The exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71e of the fifth modification instead of the light emitting device 71 can also enjoy the same effects as the exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71 described above. .

尚、発光デバイス71eは、回折層714eに加えて反射層714及び715の少なくとも一方を備えていてもよい。発光デバイス71eは、回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とを変えるために、光EL0の回折に加えて光ELの反射を利用してもよい。或いは、発光デバイス71eは、回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とを変えるために、光EL0の回折を利用することに加えて又は代えて、光EL0の屈折を利用してもよい。上述した第1変形例の発光デバイス71aから第4変形例の発光デバイス71dもまた、回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とを変えるために、光EL0の反射を利用することに加えて又は代えて、光EL0の回折及び屈折の少なくとも一方を利用してもよい。 Note that the light emitting device 71e may include at least one of the reflective layers 714 and 715 in addition to the diffraction layer 714e. The light emitting device 71e uses reflection of the light EL in addition to diffraction of the light EL0 in order to change the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. Good too. Alternatively, in addition to or instead of using diffraction of the light EL0, the light emitting device 71e changes the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. Alternatively, refraction of the light EL0 may be used. The light emitting device 71a of the first modification to the light emitting device 71d of the fourth modification described above also changes the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. In addition to or instead of using the reflection of the light EL0, at least one of diffraction and refraction of the light EL0 may be used.

また、上述した第1変形例の発光デバイス71aから第4変形例の発光デバイス71dもまた、反射層714及び/又は715の少なくとも一方に加えて又は代えて、回折層714eを備えていてもよい。 Further, the light emitting device 71a of the first modification to the light emitting device 71d of the fourth modification described above may also include a diffraction layer 714e in addition to or in place of at least one of the reflective layer 714 and/or 715. .

(4-6)第6変形例
続いて、第6変形例の発光デバイス71fについて説明する。第6変形例の発光デバイス71fは、レーザダイオード(LD:Laser Diode)を含むという点で、LEDを含む上述した発光デバイス71等とは異なる。つまり、発光デバイス71fは、レーザ発振した光ELを射出するという点で、レーザ発振した光ELを射出しない上述した発光デバイス71等とは異なる。以下、図16を参照しながら、このような第6変形例の発光デバイス71fの構造について説明する。図16は、第6変形例の発光デバイス71fの構造を示す断面図である。
(4-6) Sixth Modification Next, a light emitting device 71f of a sixth modification will be described. The light emitting device 71f of the sixth modification is different from the above-described light emitting device 71 and the like including an LED in that it includes a laser diode (LD). In other words, the light emitting device 71f is different from the above-described light emitting device 71 and the like that does not emit laser oscillated light EL in that it emits laser oscillated light EL. Hereinafter, the structure of such a light emitting device 71f of the sixth modification will be described with reference to FIG. 16. FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 71f of a sixth modification.

図16に示すように、発光デバイス71fは、量子井戸層711fと、クラッド層712fと、クラッド層713fと、反射層714fと、反射層715fと、回折層716fとを備える。つまり、発光デバイス71fの積層構造そのものは、上述した発光デバイス71fの積層構造と同一であってもよい。この場合、発光デバイス71fは、基板に垂直な方向に光ELを射出可能なレーザダイオードを含んでいてもよい。基板に垂直な方向に光ELを射出可能なレーザダイオードの一例として、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)及び垂直外部共振器面発光レーザ(VECSEL:Vertical External Cavity Surface Emitting Laser)の少なくとも一方があげられる。 As shown in FIG. 16, the light emitting device 71f includes a quantum well layer 711f, a cladding layer 712f, a cladding layer 713f, a reflective layer 714f, a reflective layer 715f, and a diffraction layer 716f. That is, the stacked structure of the light emitting device 71f itself may be the same as the stacked structure of the light emitting device 71f described above. In this case, the light emitting device 71f may include a laser diode that can emit light EL in a direction perpendicular to the substrate. Examples of laser diodes that can emit light EL in a direction perpendicular to the substrate include a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) and a vertical external cavity surface emitting laser (VECSEL). rface emitting laser ).

尚、特段の表記がない場合は、量子井戸層711f、クラッド層712f、クラッド層713f、反射層714f、反射層715f及び回折層716fの特徴は、上述した量子井戸層711、クラッド層712、クラッド層713、反射層714、反射層715及び回折層716の特徴と同一であってもよい。このため、以下では、特に発光デバイス71とは異なる特徴について重点的に説明する。 Unless otherwise specified, the characteristics of the quantum well layer 711f, cladding layer 712f, cladding layer 713f, reflective layer 714f, reflective layer 715f, and diffraction layer 716f are the same as the quantum well layer 711, cladding layer 712, and cladding layer 716f described above. The characteristics of layer 713, reflective layer 714, reflective layer 715, and diffractive layer 716 may be the same. Therefore, below, features that are different from those of the light emitting device 71 will be mainly explained.

反射層714f及び715fは、主として、量子井戸層711fにおいて発生した光EL0を共振させる(特に、レーザ発振させる)ための共振器として機能する。従って、発光デバイス71fは、レーザ発振した光EL(つまり、レーザ光)を射出する。このため、発光デバイス71fは、量子井戸層711f、クラッド層712f、クラッド層713f、反射層714f及び反射層715fから構成されるレーザ発振素子を備えていると言える。尚、反射層714f及び715fによって光EL0がレーザ発振させられる(つまり、定在波が形成される)ことから、反射層714f及び715fは、反射層714及び715と同様に、光EL0を狭帯域化する光学素子としても機能してもよい。このため、第6変形例においても、反射層715fを介して回折層716fに入射する光EL0の波長分布は、量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とは異なる。以降、第6変形例では、回折層716fに入射する光EL0を、“光EL1”と称し、回折層716fに入射する前の光EL0(例えば、量子井戸層711において発生した光EL0)と区別する。 The reflective layers 714f and 715f mainly function as resonators for resonating (particularly laser oscillation) the light EL0 generated in the quantum well layer 711f. Therefore, the light emitting device 71f emits laser oscillated light EL (that is, laser light). Therefore, it can be said that the light emitting device 71f includes a laser oscillation element composed of a quantum well layer 711f, a cladding layer 712f, a cladding layer 713f, a reflective layer 714f, and a reflective layer 715f. Note that since the light EL0 is laser oscillated by the reflective layers 714f and 715f (that is, a standing wave is formed), the reflective layers 714f and 715f, like the reflective layers 714 and 715, narrow the light EL0. It may also function as an optical element. Therefore, also in the sixth modification, the wavelength distribution of the light EL0 that enters the diffraction layer 716f via the reflective layer 715f is different from the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711. Hereinafter, in the sixth modification, the light EL0 incident on the diffraction layer 716f will be referred to as "light EL1" to distinguish it from the light EL0 before entering the diffraction layer 716f (for example, the light EL0 generated in the quantum well layer 711). do.

第6変形例においても、レーザ発振した光EL1は、回折層716fを介して、発光デバイス71fの外部の空間に向けて射出される。つまり、発光デバイス71fからは、回折層716fが回折させた(つまり、配光特性が制御された)光EL1が、光ELとして射出される。尚、発光デバイス71がレーザダイオードである場合には、光射出面719の第1位置から光ELの一部として射出される第1光の位相と、光射出面719の第1位置とは異なる第2位置から光ELの他の一部として射出される第2光の位相とは、互いに相関を有していてもよい。光射出面719の第1位置から光ELの一部として射出される第1光の位相と、光射出面719の第1位置とは異なる第2位置から光ELの他の一部として射出される第2光の位相とは、第1の光と第2の光とが互いにコヒーレントな光となるような相関を有していてもよい。 Also in the sixth modification, the laser oscillated light EL1 is emitted toward the space outside the light emitting device 71f via the diffraction layer 716f. That is, the light EL1 diffracted by the diffraction layer 716f (that is, the light distribution characteristics are controlled) is emitted from the light emitting device 71f as the light EL. Note that when the light emitting device 71 is a laser diode, the phase of the first light emitted as part of the light EL from the first position of the light exit surface 719 is different from the first position of the light exit surface 719. The phases of the second light emitted from the second position as another part of the light EL may have a correlation with each other. The phase of the first light emitted as part of the light EL from the first position of the light exit surface 719 and the phase of the first light emitted as another part of the light EL from a second position different from the first position of the light exit surface 719. The phase of the second light may have a correlation such that the first light and the second light become coherent light with each other.

但し、第6変形例では、回折層716fは、反射層715fからの光EL1(つまり、レーザ発振した光EL1)を回折させない場合と比較して光ELの広がり角θが大きくなるように、光EL1を回折させる。つまり、第6変形例の発光デバイス71fが射出する光EL(つまり、回折層716fによって配光特性が制御された光EL)を示す断面図である図17(a)及び回折層716fを備えていないという点で第6変形例の発光デバイス71fとは異なる比較例の発光デバイスC71fが射出する光EL(つまり、回折層716fによって配光特性が制御されていない光EL)を示す断面図である図17(b)に示すように、発光デバイス71fが射出する光ELの広がり角θaは、発光デバイスC71fが射出する光ELの広がり角θbよりも大きくなる。特に、回折層716fは、光ELの広がり角θを大きくして光ELの広がり角θが所望の角度となるように、光EL1を回折させてもよい。回折層716fの特性は、光EL1を回折させない場合と比較して光ELの広がり角θが大きくなるように光EL1を回折させることができる所望特性に設定されていてもよい。回折層716fの特性は、光ELの広がり角θを大きくして光ELの広がり角θが所望の角度となるように光EL1を回折させることができる所望特性に設定されていてもよい。 However, in the sixth modification, the diffraction layer 716f adjusts the light so that the spread angle θ of the light EL is larger than that in the case where the light EL1 from the reflective layer 715f (that is, the laser oscillated light EL1) is not diffracted. Diffract EL1. In other words, the light emitting device 71f of the sixth modification example includes the diffraction layer 716f and FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing light EL emitted by a light emitting device C71f of a comparative example that is different from a light emitting device 71f of a sixth modification in that there is no light emitting device 71f (that is, light EL whose light distribution characteristics are not controlled by a diffraction layer 716f). As shown in FIG. 17(b), the spread angle θa of the light EL emitted by the light emitting device 71f is larger than the spread angle θb of the light EL emitted by the light emitting device C71f. In particular, the diffraction layer 716f may diffract the light EL1 by increasing the spread angle θ of the light EL so that the spread angle θ of the light EL becomes a desired angle. The characteristics of the diffraction layer 716f may be set to desired characteristics that allow the light EL1 to be diffracted so that the spread angle θ of the light EL is larger than that in the case where the light EL1 is not diffracted. The characteristics of the diffraction layer 716f may be set to desired characteristics that can increase the spread angle θ of the light EL and diffract the light EL1 so that the spread angle θ of the light EL becomes a desired angle.

回折層716fは、回折層716と同様に、回折波長範囲の光成分を回折させることで回折波長範囲の光成分の広がり角θを所望の角度に設定しやすい一方で、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分を回折させても回折波長範囲以外の波長範囲の光成分の広がり角θを所望の角度に設定しにくい(例えば、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分を回折させても、回折波長範囲以外の波長範囲の光成分の広がり角θが所望の角度とは異なる角度に設定されてしまう)という特性を有している場合がある。回折層716による光ELの配光特性の制御効率を向上させる観点から、共振波長範囲(つまり、レーザダイオードの発振波長を含む波長範囲)は、回折波長範囲と少なくとも部分的に重複していてもよい。逆に、共振波長範囲と回折波長範囲とが少なくとも部分的に重複するように反射層714f及び715f並びに回折層716fの特性が設定されれば、共振波長範囲と回折波長範囲とが重複していない場合と比較して、回折層716による光ELの配光特性の制御効率の向上が期待できる。 Similarly to the diffraction layer 716, the diffraction layer 716f makes it easy to set the spread angle θ of the light component in the diffraction wavelength range to a desired angle by diffracting the light component in the diffraction wavelength range. Even if a light component in a wavelength range outside the diffraction wavelength range is diffracted, it is difficult to set the spread angle θ of a light component in a wavelength range outside the diffraction wavelength range to a desired angle (for example, even if a light component in a wavelength range outside the diffraction wavelength range is diffracted, In some cases, the spread angle θ of a light component in a wavelength range other than the diffraction wavelength range is set to a different angle from the desired angle. From the viewpoint of improving the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716, the resonant wavelength range (that is, the wavelength range including the oscillation wavelength of the laser diode) may at least partially overlap with the diffraction wavelength range. good. Conversely, if the characteristics of the reflective layers 714f and 715f and the diffraction layer 716f are set so that the resonant wavelength range and the diffraction wavelength range at least partially overlap, the resonant wavelength range and the diffraction wavelength range do not overlap. Compared to the case, it is expected that the control efficiency of the light distribution characteristics of the light EL by the diffraction layer 716 will be improved.

尚、上述した反射層714及び715によって繰り返し反射された光EL0と同様に、反射層714f及び715fによって繰り返し反射された光EL0もまた、共振した状態にある光に相当する。特に、第6変形例では、反射層714f及び715fによって繰り返し反射された光EL0は、レーザ発振した光となっているため、レーザ発振する波長(つまり、レーザダイオードの発振波長)を含む相対的に狭い共振波長範囲の光成分がレーザ発振した状態にある光に相当する。 Note that, similar to the light EL0 repeatedly reflected by the reflective layers 714 and 715 described above, the light EL0 repeatedly reflected by the reflective layers 714f and 715f also corresponds to light in a resonant state. In particular, in the sixth modification, the light EL0 repeatedly reflected by the reflective layers 714f and 715f is laser oscillated light, so that the light EL0 that is repeatedly reflected by the reflective layers 714f and 715f is relatively This corresponds to light in a laser oscillation state in which light components within a narrow resonant wavelength range are oscillated.

回折層716fは、回折層716と同様に、フォトニック結晶構造を利用して光EL1を回折させる。回折層716fが備えるフォトニック結晶構造の特性は、回折層716fが上述した特性を有するように適切に設定されていてもよい。つまり、回折層716fが備えるフォトニック結晶構造の特性は、上述した回折層716が備えるフォトニック結晶構造の特性とは異なっていてもよい。 Similar to the diffraction layer 716, the diffraction layer 716f diffracts the light EL1 using a photonic crystal structure. The characteristics of the photonic crystal structure included in the diffraction layer 716f may be appropriately set so that the diffraction layer 716f has the above-mentioned characteristics. That is, the characteristics of the photonic crystal structure included in the diffraction layer 716f may be different from the characteristics of the photonic crystal structure included in the above-described diffraction layer 716.

このような第6変形例の発光デバイス71fを発光デバイス71に代えて備える露光装置EXもまた、上述した発光デバイス71を備える露光装置EXが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。更に、第6変形例では、露光装置EXは、レーザダイオードを含む発光デバイス71fを用いて、電子ビームEBを生成することができる。このため、光ELの光源の種類の選択の自由度が高くなる。このため、露光装置EXの特性に応じて光ELの光源の種類が適切に選択されれば、露光装置EXは、光ELを用いて効率よく光電変換を行うことができ、相対的に高いエネルギーを有する電子ビームEBをウェハWに照射することができる。 The exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71f of the sixth modification instead of the light emitting device 71 can also enjoy the same effects as the exposure apparatus EX that includes the light emitting device 71 described above. . Furthermore, in the sixth modification, the exposure apparatus EX can generate the electron beam EB using a light emitting device 71f including a laser diode. Therefore, the degree of freedom in selecting the type of light source for the optical EL increases. Therefore, if the type of light source of the light EL is appropriately selected according to the characteristics of the exposure apparatus EX, the exposure apparatus EX can efficiently perform photoelectric conversion using the light EL, and the The wafer W can be irradiated with the electron beam EB having the following.

加えて、図17(b)に示すように、レーザ発振している光EL1は、回折層716fによって回折しなければ、広がり角θが極めて小さい光となる。このため、このまままでは、光電変換素子73の位置において光ELのビームプロファイルが所望の特性を有さなくなったり、投影レンズ72の開口数の制約が満たされなくなったりするという技術的問題が生じかねない。第6変形例では、このような技術的問題が生じかねないことを踏まえて、回折層716fは、光ELの広がり角θが大きくなるように光EL1を回折させることができる。このため、レーザダイオードを含む発光デバイス71fが光ELの光源として用いられる場合であっても、LEDを含む発光デバイス71が光ELの光源として用いられる場合と同様に、露光装置EXは、複数の電子ビームEBを適切に(例えば、効率的に)生成することができる。 In addition, as shown in FIG. 17(b), unless the laser oscillated light EL1 is diffracted by the diffraction layer 716f, the spread angle θ is extremely small. Therefore, if things continue as they are, technical problems may occur, such as the beam profile of the light EL no longer having the desired characteristics at the position of the photoelectric conversion element 73, or the numerical aperture constraints of the projection lens 72 not being satisfied. do not have. In the sixth modification, taking into consideration that such a technical problem may occur, the diffraction layer 716f can diffract the light EL1 so that the spread angle θ of the light EL becomes large. Therefore, even if the light emitting device 71f including a laser diode is used as a light source for light EL, the exposure apparatus The electron beam EB can be appropriately (eg, efficiently) generated.

尚、上述した説明では、基板に垂直な方向に光ELを射出可能なレーザダイオードを含む発光デバイス71fについて説明されている。しかしながら、露光装置EXは、基板に平行な方向に光ELを射出するレーザダイオードを含むという点で発光デバイス71fとは異なる発光デバイス71f’を備えていてもよい。この場合においても、レーザ発振した光EL1が回折層716fによって回折する限りは、上述した効果と同様の効果を享受可能である。但し、基板に平行な方向に光ELを射出するレーザダイオードを含む発光デバイス71fが用いられる場合には、基板に平行な方向に射出する光ELが、適切な取り出し方法で面外に取り出されてもよい(つまり、基板に垂直な方向に光ELが伝搬するように面外に取り出されてもよい)。もちろん、基板に平行な方向に光ELを射出するレーザダイオードを含む発光デバイス71fが用いられる場合において、基板に平行な方向に射出する光ELが、基板に平行な方向に光ELが伝搬するように面外に取り出されてもよい。光ELの取り出し方法の一例として、例えば、図18(a)に示すように、量子井戸層711fの端面(つまり、共振器を構成するミラー端面)7111fから射出される光EL0を導く光導波路717fを湾曲させる方法があげられる。この場合も、光導波路717fからの光EL0が回折層716fによって回折する限りは、上述した効果と同様の効果を享受可能である。また、光ELの取り出し方法の他の一例として、例えば、図18(b)に示すように、光導波路の末端部に平面回折格子型結合器を形成する方法、及び、光導波路の末端部の先に斜めミラーを形成して光ELを基板の面に垂直な方向に反射させる方法があげられる。平面回折格子型結合器又は斜めミラーからの光EL0が回折層716fによって回折する限りは、上述した効果と同様の効果を享受可能である。 Note that in the above description, the light emitting device 71f including a laser diode capable of emitting light EL in a direction perpendicular to the substrate is described. However, the exposure apparatus EX may include a light emitting device 71f' that is different from the light emitting device 71f in that it includes a laser diode that emits light EL in a direction parallel to the substrate. Even in this case, as long as the laser-oscillated light EL1 is diffracted by the diffraction layer 716f, the same effects as described above can be obtained. However, when the light emitting device 71f including a laser diode that emits light EL in a direction parallel to the substrate is used, the light EL emitted in the direction parallel to the substrate is extracted out of the plane by an appropriate extraction method. (In other words, the light EL may be taken out of the plane so that it propagates in a direction perpendicular to the substrate). Of course, in the case where the light emitting device 71f including a laser diode that emits light EL in a direction parallel to the substrate is used, the light EL emitted in the direction parallel to the substrate is changed so that the light EL propagates in the direction parallel to the substrate. It may be taken out of the plane. As an example of a method for extracting the light EL, for example, as shown in FIG. 18(a), an optical waveguide 717f guides the light EL0 emitted from the end face (that is, the mirror end face constituting the resonator) 7111f of the quantum well layer 711f. One method is to curve the In this case as well, as long as the light EL0 from the optical waveguide 717f is diffracted by the diffraction layer 716f, the same effects as described above can be obtained. In addition, as another example of the method for extracting the optical EL, for example, as shown in FIG. One method is to first form an oblique mirror and reflect the light EL in a direction perpendicular to the surface of the substrate. As long as the light EL0 from the plane diffraction grating coupler or the oblique mirror is diffracted by the diffraction layer 716f, the same effects as described above can be obtained.

(4-7)第7変形例
続いて、第7変形例の露光装置EXgについて説明する。上述した説明では、露光装置EXは、電子ビームEBでウェハWを露光していた。しかしながら、露光装置EXgは、発光デバイス71からの光ELでウェハWやプレートP等のワークピースを露光してもよい。
(4-7) Seventh Modification Next, the exposure apparatus EXg of the seventh modification will be described. In the above description, the exposure apparatus EX exposed the wafer W with the electron beam EB. However, the exposure apparatus EXg may expose workpieces such as the wafer W and the plate P with the light EL from the light emitting device 71.

以下、図19及び図20を用いて説明する。 This will be explained below using FIGS. 19 and 20.

図19は、第7変形例の露光装置EXgの全体の概略構成を示す斜視図である。図19に示す第7変形例では、角形の基板であるプレートPを露光する場合を例にとって説明する。以下の説明においては、図19中のXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がプレートPに対して平行となるよう設定され、Z軸がプレートPに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、この実施の形態ではプレートPを移動させる方向(走査方向)をX軸方向に設定している。 FIG. 19 is a perspective view showing the overall schematic configuration of an exposure apparatus EXg according to a seventh modification. In the seventh modification shown in FIG. 19, a case where a plate P, which is a rectangular substrate, is exposed will be explained as an example. In the following description, the positional relationship of each member will be explained with reference to the XYZ orthogonal coordinate system in FIG. In the XYZ orthogonal coordinate system, the X axis and the Y axis are set to be parallel to the plate P, and the Z axis is set to be perpendicular to the plate P. In the XYZ coordinate system shown in the figure, the XY plane is actually set parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically upward. Furthermore, in this embodiment, the direction in which the plate P is moved (scanning direction) is set to the X-axis direction.

第7変形例の露光装置EXgは、複数の投影光学装置50を備えている。第7変形例では、複数の投影光学装置50に対してプレートPを相対的に移動させつつ液晶表示素子のパターン等の転写パターンの像を感光性材料(レジスト)が塗布された感光性基板としてのプレートP上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。 The exposure apparatus EXg of the seventh modification includes a plurality of projection optical devices 50. In the seventh modification, an image of a transfer pattern such as a pattern of a liquid crystal display element is transferred to a photosensitive substrate coated with a photosensitive material (resist) while moving the plate P relative to the plurality of projection optical devices 50. An example of a step-and-scan exposure apparatus that transfers images onto a plate P will be described.

図20は、第7変形例の露光装置EXgに備えられている投影光学装置50の概略構成を示す図である。図20に示すように、各投影光学装置50は、円筒形状を有する鏡筒54を有し、鏡筒54の上部に転写パターンを形成する可変パターン生成装置56を備える。そして、鏡筒54内に可変パターン生成装置56により形成された転写パターンをプレートステージ(図示せず)上に保持されたプレートP上に投影する投影光学系PLを備えている。ここで、この投影光学系PLは縮小倍率を有する。尚、投影光学系PLの倍率は等倍であってもよく、拡大倍率であってもよい。ここで、投影光学系PLが縮小倍率である場合、投影光学系PLの発光デバイス71側(可変パターン生成装置56側)の開口数は、プレートP側の開口数よりも小さくなる。また、投影光学装置50は、図3(b)に示した投影レンズ720と同じ構成であってもよく、可変パターン生成装置56は、XY平面上に並べられた複数の発光デバイス71を有する自発光型画像表示素子であってもよい。 FIG. 20 is a diagram showing a schematic configuration of a projection optical device 50 included in an exposure apparatus EXg of a seventh modification. As shown in FIG. 20, each projection optical device 50 has a lens barrel 54 having a cylindrical shape, and includes a variable pattern generating device 56 that forms a transfer pattern on the upper part of the lens barrel 54. As shown in FIG. The lens barrel 54 includes a projection optical system PL that projects the transfer pattern formed by the variable pattern generation device 56 onto a plate P held on a plate stage (not shown). Here, this projection optical system PL has a reduction magnification. Note that the magnification of the projection optical system PL may be the same or may be an enlarged magnification. Here, when the projection optical system PL has a reduction magnification, the numerical aperture of the projection optical system PL on the light emitting device 71 side (the variable pattern generation device 56 side) is smaller than the numerical aperture on the plate P side. Further, the projection optical device 50 may have the same configuration as the projection lens 720 shown in FIG. It may also be a light-emitting image display element.

可変パターン生成装置56は、プレートP上に転写する転写パターンに基づいて発光パターンを形成する。 The variable pattern generation device 56 forms a light emitting pattern based on the transfer pattern transferred onto the plate P.

また、各投影光学装置50は、斜入射オートフォーカス系(図示せず)を備えていてもよい。 Further, each projection optical device 50 may include an oblique incidence autofocus system (not shown).

図21は、各投影光学装置50の配置状態を説明するための図である。投影光学装置50は、第1列目(図21における最も手前の列)にY方向に等間隔で7個配置されており、第2列目~第6列目のそれぞれにY方向に等間隔で各6個配置されており、第7列目にY方向に等間隔で7個配置されている。ここで、各投影光学装置50は、露光エリア51がY方向に隣り合う他の何れかの投影光学ユニット2の露光エリア51と重なるように、即ちオーバラップ露光が行えるように配置されている。 FIG. 21 is a diagram for explaining the arrangement of each projection optical device 50. Seven projection optical devices 50 are arranged at equal intervals in the Y direction in the first row (the closest row in FIG. 21), and seven projection optical devices 50 are arranged at equal intervals in the Y direction in each of the second to sixth rows. Six pieces are arranged in each row, and seven pieces are arranged at equal intervals in the Y direction in the seventh column. Here, each projection optical device 50 is arranged so that the exposure area 51 overlaps with the exposure area 51 of any other adjacent projection optical unit 2 in the Y direction, that is, so that overlapping exposure can be performed.

各投影光学装置50の可変パターン生成装置56において生成された転写パターンは、各投影光学装置50の投影光学系PLによりプレートP上に投影され転写パターンの像が形成される。 The transfer pattern generated by the variable pattern generation device 56 of each projection optical device 50 is projected onto the plate P by the projection optical system PL of each projection optical device 50 to form an image of the transfer pattern.

また、この露光装置EXgには、プレートステージを走査方向であるX軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系(図示せず)、プレートステージを走査直交方向であるY軸方向に沿って微小量だけ移動させると共にZ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系(図示せず)が設けられている。そして、プレートステージの位置座標が移動鏡52を用いたレーザ干渉計等のステージ位置計測系(図示せず)によって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。 The exposure apparatus EXg also includes a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the plate stage along the X-axis direction, which is the scanning direction, and a scanning drive system (not shown) that moves the plate stage in the Y-axis direction, which is the direction perpendicular to the scanning direction. A pair of alignment drive systems (not shown) are provided for moving the lens by a minute amount along the Z-axis and rotating it by a minute amount around the Z axis. The position coordinates of the plate stage are measured by a stage position measurement system (not shown) such as a laser interferometer using a movable mirror 52, and the position is controlled.

そして、上述した可変パターン生成装置56、走査駆動系、アライメント駆動系、ステージ位置計測系は、制御装置(図示せず)によって制御される。この制御装置は、プレートステージの走査に同期して、各投影光学装置50の可変パターン生成装置56において生成するべき転写パターンを、当該可変パターン生成装置56に対して順次出力する。 The variable pattern generation device 56, scanning drive system, alignment drive system, and stage position measurement system described above are controlled by a control device (not shown). This control device sequentially outputs the transfer pattern to be generated in the variable pattern generation device 56 of each projection optical device 50 to the variable pattern generation device 56 in synchronization with the scanning of the plate stage.

第7変形例の露光装置EXgにおいては、各投影光学装置50に対してプレートPを相対的に移動させつつ、プレートPの走査に同期して各投影光学装置50の可変パターン生成装置56において液晶表示素子のパターン等の転写パターンを順次生成し、各投影光学装置50は、生成された転写パターンの像を感光性材料(レジスト)が塗布された感光性基板としてのプレートP上に順次転写する。 In the exposure device EXg of the seventh modification, while moving the plate P relatively to each projection optical device 50, the variable pattern generation device 56 of each projection optical device 50 is used to display the liquid crystal in synchronization with the scanning of the plate P. A transfer pattern such as a pattern of a display element is sequentially generated, and each projection optical device 50 sequentially transfers an image of the generated transfer pattern onto a plate P serving as a photosensitive substrate coated with a photosensitive material (resist). .

こうして、マスクパターン記憶装置(図示せず)に記憶されている転写パターンの全体がプレートP上の露光領域の全体に転写(走査露光)される。 In this way, the entire transfer pattern stored in the mask pattern storage device (not shown) is transferred onto the entire exposure area on the plate P (scanning exposure).

この第7変形例の露光装置によれば、可変パターン生成装置56において転写パターンをプレートPの走査に同期して順次生成するため、大面積のマスクを用意する場合に比較してコストを大幅に削減することができる。 According to the exposure apparatus of this seventh modification, the transfer pattern is sequentially generated in the variable pattern generating device 56 in synchronization with the scanning of the plate P, so the cost can be significantly reduced compared to the case where a large-area mask is prepared. can be reduced.

また、スキャン方向に電気的にパターンを変化させていくことで、マルチレンズ方式においてマスクの大きさが各投影光学装置50の露光領域分だけで充分になり、さらにこの露光領域を小さく設定することで、マスクのコストダウンはもとより、マスク面のたわみ、うねりといった問題を低減することができる。 Furthermore, by electrically changing the pattern in the scanning direction, the size of the mask becomes sufficient for the exposure area of each projection optical device 50 in the multi-lens method, and the exposure area can be set smaller. This not only reduces the cost of the mask, but also reduces problems such as deflection and waviness of the mask surface.

そして、第7変形例の露光装置EXgでは、上述した発光デバイス71からの狭帯域化された光ELを用いるため投影光学系PLの色収差に起因するパターン像の劣化を低減することができる。また、上述した発光デバイス71からの広がり角が制限された光ELを用いるため投影光学系によって取りこむことができない光を少なくでき、光量損失を低減できる。 The exposure apparatus EXg of the seventh modification uses the narrow-band light EL from the light emitting device 71 described above, so that deterioration of the pattern image due to chromatic aberration of the projection optical system PL can be reduced. Further, since the light EL with a limited spread angle from the light emitting device 71 described above is used, the amount of light that cannot be taken in by the projection optical system can be reduced, and the loss of light amount can be reduced.

(4-8)その他の変形例
上述した説明では、光学システム3は、複数の電子ビーム装置5を備えるマルチカラム型の光学システムである。しかしながら、光学システム3は、単一の電子ビーム装置5を備えるシングルカラム型の光学システムであってもよい。
(4-8) Other Modifications In the above description, the optical system 3 is a multi-column optical system including a plurality of electron beam devices 5. However, the optical system 3 may also be a single-column optical system comprising a single electron beam device 5.

上述した説明では、光学システム3は、ステージチャンバ1の天井を構成するフレーム13を介して床面F上で支持されている。しかしながら、光学システム3は、クリーンルームの天井面又は真空チャンバの天井面に、防振機能を備えた吊り下げ支持機構によって吊り下げ支持されてもよい。 In the above description, the optical system 3 is supported on the floor F via the frame 13 that constitutes the ceiling of the stage chamber 1. However, the optical system 3 may be suspended and supported on the ceiling of a clean room or a vacuum chamber by a suspension support mechanism with a vibration-proofing function.

上述した説明では、光学システム3の筐体6は、ベースプレート61と周壁部62とクーリングプレート63とを備えている。しかしながら、筐体6は、ベースプレート61、周壁部62及びクーリングプレート63の少なくとも一つを備えていなくてもよい。この場合、ステージチャンバ1の少なくとも一部の部材が、ベースプレート61、周壁部62及びクーリングプレート63の少なくとも一つとして機能してもよい。更に、真空室64と露光室14とが連通していてもよい。或いは、光学システム3は、筐体6を備えていなくてもよい。この場合、ステージチャンバ1の露光室14に複数の電子ビーム装置5が配置されてもよい。露光室14の真空度を維持するために、ステージチャンバ1のフレーム13には、開口131が形成されていなくてもよい。 In the above description, the casing 6 of the optical system 3 includes a base plate 61 , a peripheral wall 62 , and a cooling plate 63 . However, the housing 6 may not include at least one of the base plate 61, the peripheral wall 62, and the cooling plate 63. In this case, at least some members of the stage chamber 1 may function as at least one of the base plate 61, the peripheral wall 62, and the cooling plate 63. Furthermore, the vacuum chamber 64 and the exposure chamber 14 may be in communication. Alternatively, the optical system 3 may not include the housing 6. In this case, a plurality of electron beam devices 5 may be arranged in the exposure chamber 14 of the stage chamber 1. In order to maintain the degree of vacuum in the exposure chamber 14, the frame 13 of the stage chamber 1 does not need to have the opening 131 formed therein.

上述した説明では、露光装置EXは、複数の電子ビームEBをそれぞれ射出する電子ビーム生成装置7(つまり、複数の電子放出領域7331を有する面放出型電子ビーム源)を各電子ビーム装置5が備える露光装置である。しかしながら、露光装置EXは、複数の開口を有するブランキングアパーチャアレイを介して複数の電子ビームEBを生成し、描画パターンに応じて複数の電子ビームEBを個別にON/OFFしてパターンをウェハWに描画する露光装置であってもよい。 In the above description, in the exposure apparatus EX, each electron beam device 5 includes the electron beam generating device 7 (that is, a surface-emitting electron beam source having a plurality of electron emission regions 7331) that respectively emits a plurality of electron beams EB. It is an exposure device. However, the exposure apparatus EX generates a plurality of electron beams EB through a blanking aperture array having a plurality of openings, and individually turns on/off the plurality of electron beams EB according to the drawing pattern to write the pattern onto the wafer W. It may also be an exposure device that performs drawing.

上述した説明では、電子ビーム装置5は、複数の電子ビームEBを用いてウェハWを露光するマルチビーム型の電子ビーム装置である。しかしながら、電子ビーム装置5は、単一の電子ビームEBを用いてウェハWを露光するシングルビーム型の電子ビーム装置である。この場合、電子ビーム生成装置7は、単一の発光デバイス71と、単一の投影レンズ72とを備えていてもよい。露光装置EXは、各電子ビーム装置5がウェハWに照射する電子ビームEBの断面をサイズ可変の矩形に成形する可変成形型の露光装置であってもよい。露光装置EXは、各電子ビーム装置5がスポット状の電子ビームEBをウェハWに照射するポイントビーム型の露光装置であってもよい。露光装置EXは、各電子ビーム装置5が所望形状のビーム通過孔が形成されたステンシルマスクを用いて電子ビームEBを所望形状に成形するステンシルマスク型の露光装置であってもよい。 In the above description, the electron beam device 5 is a multi-beam type electron beam device that exposes the wafer W using a plurality of electron beams EB. However, the electron beam device 5 is a single beam type electron beam device that exposes the wafer W using a single electron beam EB. In this case, the electron beam generating device 7 may include a single light emitting device 71 and a single projection lens 72. The exposure apparatus EX may be a variable shaping type exposure apparatus in which each electron beam apparatus 5 shapes the cross section of the electron beam EB irradiated onto the wafer W into a rectangular shape having a variable size. The exposure apparatus EX may be a point beam type exposure apparatus in which each electron beam apparatus 5 irradiates the wafer W with a spot-shaped electron beam EB. The exposure device EX may be a stencil mask type exposure device in which each electron beam device 5 shapes the electron beam EB into a desired shape using a stencil mask in which a beam passage hole of a desired shape is formed.

上述した説明では、電子ビーム生成装置7は、ベースプレート61の貫通孔612に配置されている。しかしながら、電子ビーム生成装置7の少なくとも一部が貫通孔612に配置されていなくてもよい。例えば、電子ビーム生成装置7の発光デバイス71が貫通孔612に配置される一方で、電子ビーム生成装置7の光電変換素子73が貫通孔612の下方(つまり、筐体81の内部空間811)に配置されてもよい。この場合、発光デバイス71が、筐体81の内部空間811と筐体81の外部空間とを隔離する真空隔壁としても用いられてもよい。或いは、例えば、発光デバイス71が貫通孔612の上方に配置される一方で、光電変換素子73が貫通孔612又は貫通孔612の下方に配置されてもよい。光電変換素子73が貫通孔612に配置される場合には、光電変換素子73が、筐体81の内部空間811と筐体81の外部空間とを隔離する真空隔壁としても用いられてもよい。光電変換素子73が貫通孔612の下方に配置される場合には、筐体81の内部空間811と筐体81の外部空間とを隔離する真空隔壁(但し、光ELが通過可能な真空隔壁)が貫通孔612に配置されてもよい。或いは、例えば、ベースプレート61に貫通孔612を形成することなく、筐体81内に(例えば、ベースプレート61の下面に)電子ビーム生成装置7が配置されてもよい。 In the above description, the electron beam generating device 7 is arranged in the through hole 612 of the base plate 61. However, at least a portion of the electron beam generating device 7 may not be disposed in the through hole 612. For example, the light emitting device 71 of the electron beam generation device 7 is placed in the through hole 612, while the photoelectric conversion element 73 of the electron beam generation device 7 is placed below the through hole 612 (that is, in the internal space 811 of the housing 81). may be placed. In this case, the light emitting device 71 may also be used as a vacuum partition wall that isolates the internal space 811 of the housing 81 from the external space of the housing 81. Alternatively, for example, the light emitting device 71 may be arranged above the through hole 612, while the photoelectric conversion element 73 may be arranged at the through hole 612 or below the through hole 612. When the photoelectric conversion element 73 is disposed in the through hole 612, the photoelectric conversion element 73 may also be used as a vacuum partition that isolates the internal space 811 of the housing 81 from the external space of the housing 81. When the photoelectric conversion element 73 is disposed below the through hole 612, a vacuum partition wall is used to isolate the internal space 811 of the housing 81 from the external space of the housing 81 (provided that the vacuum partition wall allows light EL to pass through). may be arranged in the through hole 612. Alternatively, for example, the electron beam generating device 7 may be disposed within the housing 81 (for example, on the lower surface of the base plate 61) without forming the through hole 612 in the base plate 61.

電子ビーム生成装置7は、複数の投影レンズ72を備えていなくてもよい。この場合、複数の発光デバイス71が射出した複数の光ELは、複数の投影レンズ72を介することなく、光電変換素子73に入射してもよい。電子ビーム生成装置7が複数の投影レンズ72を備えていない場合には、複数の発光デバイス71は、光電変換素子73と一体化されていてもよい。例えば、複数の発光デバイス71は、複数の発光デバイス71からの光ELが空間(例えば、真空空間及び気体空間の少なくとも一方)を介することなく光電変換素子73に入射するように、光電変換素子73と一体化されていてもよい。複数の発光デバイス71からの光ELが空間(例えば、真空空間及び気体空間の少なくとも一方)を介することなく光電変換素子73に入射する場合には、光ELの気体分子による吸収や散乱による影響がなくなる。このため、発光デバイス71として、気体分子による吸収の少ない波長(例えば、可視光領域から赤外光領域の一部に存在する波長であって、大気の窓と称される)の光を射出する発光デバイスのみならず、その他の波長の光を射出する発光デバイスを用いることができる。その結果、発光デバイス71が射出する光ELの波長の自由度が高くなる。このため、光ELの波長が適切に選択されれば、露光装置EXは、光ELを用いて効率よく光電変換を行うことができ、相対的に高いエネルギーを有する電子ビームEBをウェハWに照射することができる。 The electron beam generation device 7 does not need to include the plurality of projection lenses 72. In this case, the plurality of lights EL emitted by the plurality of light emitting devices 71 may enter the photoelectric conversion element 73 without passing through the plurality of projection lenses 72. When the electron beam generation device 7 does not include the plurality of projection lenses 72, the plurality of light emitting devices 71 may be integrated with the photoelectric conversion element 73. For example, the plurality of light emitting devices 71 are arranged so that the light EL from the plurality of light emitting devices 71 enters the photoelectric conversion element 73 without passing through a space (for example, at least one of a vacuum space and a gas space). It may be integrated with. When the light EL from the plurality of light emitting devices 71 enters the photoelectric conversion element 73 without passing through a space (for example, at least one of a vacuum space and a gas space), the effects of absorption and scattering of the light EL by gas molecules occur. It disappears. Therefore, the light emitting device 71 emits light at a wavelength that is less absorbed by gas molecules (for example, a wavelength that exists in a part of the visible light region to the infrared light region, and is called an atmospheric window). Not only light-emitting devices but also light-emitting devices that emit light of other wavelengths can be used. As a result, the degree of freedom in the wavelength of the light EL emitted by the light emitting device 71 increases. Therefore, if the wavelength of the light EL is appropriately selected, the exposure apparatus EX can efficiently perform photoelectric conversion using the light EL, and irradiates the wafer W with the electron beam EB having relatively high energy. can do.

上述した説明では、発光デバイス71は、量子井戸構造を有する発光デバイスである。しかしながら、発光デバイス71は、量子井戸を利用しないダブルへテロ接合構造を有する発光デバイスであってもよい。或いは、発光デバイス71は、ホモ接合構造を有する発光デバイスであってもよい。 In the above description, the light emitting device 71 is a light emitting device having a quantum well structure. However, the light emitting device 71 may be a light emitting device having a double heterojunction structure that does not utilize quantum wells. Alternatively, the light emitting device 71 may be a light emitting device having a homojunction structure.

上述した説明では、発光デバイス71が備える回折層716は、誘電率がX軸方向及びY軸方向のそれぞれに沿って周期的に変化する2次元フォトニック結晶構造を有する層である。しかしながら、回折層716は、誘電率がX軸方向及びY軸方向のいずれか一方(或いは、XY平面に含まれるある1つの方向)に沿って周期的に変化する1次元フォトニック結晶構造を有する層であってもよい。或いは、回折層716は、誘電率がX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のそれぞれ(或いは、互いに直交する3つの方向のそれぞれ)に沿って周期的に変化する3次元フォトニック結晶構造を有する層であってもよい。 In the above description, the diffraction layer 716 included in the light emitting device 71 is a layer having a two-dimensional photonic crystal structure in which the dielectric constant changes periodically along each of the X-axis direction and the Y-axis direction. However, the diffraction layer 716 has a one-dimensional photonic crystal structure in which the dielectric constant changes periodically along either the X-axis direction or the Y-axis direction (or one direction included in the XY plane). It may be a layer. Alternatively, the diffraction layer 716 has a three-dimensional photonic crystal structure in which the dielectric constant changes periodically along each of the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction (or each of the three mutually orthogonal directions). It may be a layer with

上述した説明では、回折層716は、フォトニック結晶構造を利用して光EL1を回折することで、光ELの配光特性を制御している。しかしながら、回折層716は、入射してくる光EL1を回折させて光ELの配光特性を制御可能である限りは、フォトニック結晶構造とは異なる構造を有する層であってもよい。つまり、回折層716は、フォトニック結晶構造を有していない層であってもよい。第5変形例の回折層714e(つまり、回折層716に入射する光EL1の波長分布と量子井戸層711において発生した光EL0の波長分布とを変えるために光EL0を回折させる回折層714e)についても同様に、光EL0を回折させて光EL0の波長分布と光EL1の波長分布とを変えることができる限りは、フォトニック結晶構造とは異なる構造を有する層であってもよい。 In the above description, the diffraction layer 716 controls the light distribution characteristics of the light EL by diffracting the light EL1 using the photonic crystal structure. However, the diffraction layer 716 may have a structure different from the photonic crystal structure as long as it can diffract the incident light EL1 and control the light distribution characteristics of the light EL. That is, the diffraction layer 716 may be a layer that does not have a photonic crystal structure. Regarding the diffraction layer 714e of the fifth modification (that is, the diffraction layer 714e that diffracts the light EL0 in order to change the wavelength distribution of the light EL1 incident on the diffraction layer 716 and the wavelength distribution of the light EL0 generated in the quantum well layer 711) Similarly, a layer having a structure different from the photonic crystal structure may be used as long as the wavelength distribution of the light EL0 and the wavelength distribution of the light EL1 can be changed by diffracting the light EL0.

上述した説明では、光電変換素子73は、アルカリ光電層733を用いて、光ELを電子ビームEBに変換している。しかしながら、光電変換素子73は、アルカリ光電層733とは異なる種類の光電層を用いて、光ELを電子ビームEBに変換してもよい。このような光電層の一例として、金属光電層が挙げられる。 In the above description, the photoelectric conversion element 73 uses the alkaline photoelectric layer 733 to convert the light EL into the electron beam EB. However, the photoelectric conversion element 73 may convert the light EL into the electron beam EB using a different type of photoelectric layer than the alkali photoelectric layer 733. An example of such a photoelectric layer is a metal photoelectric layer.

上述した説明では、発光デバイス71は、電子ビームEBを生成する用途で使用されている。発光デバイス71は、電子ビーム生成装置7が備えている。しかしながら、発光デバイス71は、電子ビームEBを生成する用途とは異なる用途で使用されてもよい。例えば、発光デバイス71は、通常のLED(或いは、任意の光源)と同じ用途で使用されてもよい。一例として、発光デバイス71は、照明装置、ディスプレイ、プロジェクタ等の用途で使用されてもよい。 In the above description, the light emitting device 71 is used to generate the electron beam EB. The electron beam generator 7 includes the light emitting device 71 . However, the light emitting device 71 may be used for purposes other than generating the electron beam EB. For example, the light emitting device 71 may be used in the same way as a regular LED (or any light source). As an example, the light emitting device 71 may be used as a lighting device, a display, a projector, or the like.

上述した説明では、電子ビーム生成装置7は、アパーチャ7321を介して発光デバイス71からの光ELを、アルカリ光電層733に照射している。しかしながら、電子ビーム生成装置7は、アパーチャ7321を介することなく、発光デバイス71からの光ELを、アルカリ光電層733に照射してもよい。例えば、発光デバイス71が所望の断面形状(例えば、アパーチャ7321に対応する形状)の光ELを射出可能である場合には、電子ビーム生成装置7は、アパーチャ7321を介することなく、発光デバイス71からの光ELを、アルカリ光電層733に照射してもよい。この場合、光電変換素子73は、遮光膜732を備えていなくてもよい。 In the above description, the electron beam generation device 7 irradiates the alkaline photoelectric layer 733 with the light EL from the light emitting device 71 through the aperture 7321. However, the electron beam generating device 7 may irradiate the alkaline photoelectric layer 733 with the light EL from the light emitting device 71 without passing through the aperture 7321. For example, if the light emitting device 71 is capable of emitting light EL having a desired cross-sectional shape (for example, a shape corresponding to the aperture 7321), the electron beam generating device 7 can emit light EL from the light emitting device 71 without passing through the aperture 7321. The alkaline photoelectric layer 733 may be irradiated with the light EL. In this case, the photoelectric conversion element 73 does not need to include the light shielding film 732.

上述した説明では、光電変換素子73では、板部材731と遮光膜732とアルカリ光電層733とが一体化された光学素子である。つまり、光電変換素子73は、アパーチャ7321を形成するための部材(つまり、遮光膜732)と光電変換を行うための部材(つまり、アルカリ光電層733)とが一体化された光学素子である。しかしながら、アパーチャ7321を形成するための部材と光電変換を行うための部材とが別体であってもよい。この場合、アパーチャ7321を形成するための部材が、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿って移動可能であってもよい。光電変換を行うための部材が、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿って移動可能であってもよい。発光デバイス71が、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿って移動可能であってもよい。 In the above description, the photoelectric conversion element 73 is an optical element in which the plate member 731, the light shielding film 732, and the alkaline photoelectric layer 733 are integrated. In other words, the photoelectric conversion element 73 is an optical element in which a member for forming the aperture 7321 (that is, the light shielding film 732) and a member for performing photoelectric conversion (that is, the alkaline photoelectric layer 733) are integrated. However, the member for forming the aperture 7321 and the member for performing photoelectric conversion may be separate bodies. In this case, the member for forming the aperture 7321 may be movable along at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, the θX direction, the θY direction, and the θZ direction. A member for performing photoelectric conversion may be movable along at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, the θX direction, the θY direction, and the θZ direction. The light emitting device 71 may be movable along at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, the θX direction, the θY direction, and the θZ direction.

上述した説明では、電子ビーム光学系8は、筐体81と、加速器82と、集束レンズ83と、アパーチャ板84と、対物レンズ85と、反射電子検出装置86とを備えている。しかしながら、電子ビーム光学系8は、筐体81、加速器82、電子レンズ83、アパーチャ板84、対物レンズ85及び反射電子検出装置86の少なくとも一つを備えていなくてもよい。 In the above description, the electron beam optical system 8 includes a housing 81 , an accelerator 82 , a focusing lens 83 , an aperture plate 84 , an objective lens 85 , and a backscattered electron detection device 86 . However, the electron beam optical system 8 may not include at least one of the housing 81, the accelerator 82, the electron lens 83, the aperture plate 84, the objective lens 85, and the backscattered electron detection device 86.

上述した説明では、露光装置EXは、コンプリメンタリ・リソグラフィに用いられる。しかしながら、露光装置EXは、コンプリメンタリ・リソグラフィ以外の用途で用いられてもよい。例えば、露光装置EXは、電子ビームEBでウェハWにパターン(例えば、一つの半導体チップのパターン又は複数の半導体チップのパターン)を描画するようにウェハWを露光する用途で用いられてもよいし、微小マスクのパターンを電子ビームEBでウェハWに転写するようにウェハWを露光する用途で用いられてもよい。この場合、露光装置EXは、あるパターンをマスクからウェハWへ一括して転写する一括転写方式の露光装置であってもよい。或いは、露光装置EXは、一括転写方式よりも高いスループットで露光が可能な分割転写方式の露光装置であってもよい。分割転写方式の露光装置は、ウェハWに転写すべきパターンをマスク上で1つのショット領域に相当する大きさよりも小さい複数の小領域に分割し、これら複数の小領域のパターンをウェハWに転写する。尚、分割転写方式の露光装置としては、あるパターンを備えたマスクのある範囲に電子ビームEBを照射し、当該電子ビームのEBが照射された範囲のパターンの像を投影レンズで縮小転写する縮小転写型の露光装置もある。 In the above description, the exposure apparatus EX is used for complementary lithography. However, the exposure apparatus EX may be used for purposes other than complementary lithography. For example, the exposure apparatus EX may be used to expose the wafer W so as to draw a pattern (for example, a pattern of one semiconductor chip or a pattern of a plurality of semiconductor chips) on the wafer W with the electron beam EB. , it may be used for exposing a wafer W so that a pattern of a minute mask is transferred onto the wafer W with an electron beam EB. In this case, the exposure device EX may be a batch transfer type exposure device that transfers a certain pattern from the mask to the wafer W all at once. Alternatively, the exposure device EX may be an exposure device using a division transfer method that can perform exposure at a higher throughput than a batch transfer method. An exposure apparatus using a division transfer method divides a pattern to be transferred onto a wafer W into multiple small areas on a mask that are smaller in size than one shot area, and transfers the patterns of these multiple small areas onto the wafer W. do. Incidentally, an exposure apparatus using a divisional transfer method is a reduction method in which an electron beam EB is irradiated onto a certain area of a mask having a certain pattern, and the image of the pattern in the area irradiated with the EB of the electron beam is reduced and transferred using a projection lens. There are also transfer type exposure devices.

露光装置EXは、スキャニング・ステッパであってもよい。露光装置EXは、ステッパなどの静止型露光装置であってもよい。露光装置EXは、一のショット領域の少なくとも一部と他のショット領域の少なくとも一部とを合成するステップ・アンド・スティッチ型の縮小投影露光装置であってもよい。 The exposure device EX may be a scanning stepper. The exposure device EX may be a stationary exposure device such as a stepper. The exposure apparatus EX may be a step-and-stitch type reduction projection exposure apparatus that combines at least part of one shot area with at least part of another shot area.

上述した説明では、露光装置EXでは、ウェハWが単独でウェハステージ22にロードされる。しかしながら、ウェハWが搬送部材(例えば、シャトル)によって保持された状態で当該搬送部材がウェハステージ22にロードされてもよい。 In the above description, in the exposure apparatus EX, the wafer W is individually loaded onto the wafer stage 22. However, the transport member (for example, a shuttle) may be loaded onto the wafer stage 22 while the wafer W is held by the transport member (for example, a shuttle).

上述した説明では、露光装置EXの露光対象が、ウェハW(例えば、半導体デバイスを製造するための半導体基板)である。しかしながら、露光装置EXの露光対象は、任意の基板であってもよい。例えば、露光装置EXは、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン又はDNAチップを製造するための露光装置であってもよい。例えば、露光装置EXは、角型のガラスプレートやシリコンウェハにパターンを描画するための露光装置であってもよい。 In the above description, the exposure target of the exposure apparatus EX is the wafer W (for example, a semiconductor substrate for manufacturing a semiconductor device). However, the exposure target of the exposure apparatus EX may be any substrate. For example, the exposure apparatus EX may be an exposure apparatus for manufacturing an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor (such as a CCD), a micromachine, or a DNA chip. For example, the exposure device EX may be an exposure device for drawing a pattern on a square glass plate or a silicon wafer.

上述した説明では、ウェハWを露光するために電子ビーム装置5が用いられている。しかしながら、電子ビーム装置5は、ウェハWを露光する目的とは異なる目的で用いられてもよい。具体的には、ターゲットに電子ビームEBを照射する任意の装置が電子ビーム装置5を備えていてもよい。例えば、ターゲットに電子ビームEBを照射してターゲットに対して所定の処理(例えば、加工処理)を行う任意の装置が電子ビーム装置5を備えていてもよい。例えば、電子顕微鏡や付加製造を行う3次元プリンタ等が電子ビーム装置5を備えていてもよい。 In the above description, the electron beam device 5 is used to expose the wafer W. However, the electron beam device 5 may be used for a purpose other than exposing the wafer W. Specifically, any device that irradiates the target with the electron beam EB may include the electron beam device 5. For example, any device that performs predetermined processing (for example, processing) on a target by irradiating the target with the electron beam EB may include the electron beam device 5. For example, an electron microscope, a three-dimensional printer that performs additive manufacturing, or the like may be equipped with the electron beam device 5.

半導体デバイス等のデバイスは、図22に示す各ステップを経て製造されてもよい。デバイスを製造するためのステップは、デバイスの機能及び性能設計を行うステップS201、機能及び性能設計に基づく露光パターン(つまり、電子ビームEBによる露光パターン)を生成するステップS202、デバイスの基材であるウェハWを製造するステップS203、生成した露光パターンに応じた電子ビームEBを用いてウェハWを露光し且つ露光されたウェハWを現像するステップS204、デバイス組み立て処理(ダイシング処理、ボンディング処理、パッケージ処理等の加工処理)を含むステップS205及びデバイスの検査を行うステップS206を含んでいてもよい。 A device such as a semiconductor device may be manufactured through the steps shown in FIG. 22. The steps for manufacturing the device are step S201 of designing the function and performance of the device, step S202 of generating an exposure pattern based on the design of function and performance (that is, an exposure pattern by electron beam EB), and step S202 of creating a base material for the device. Step S203 of manufacturing the wafer W, Step S204 of exposing the wafer W using the electron beam EB according to the generated exposure pattern and developing the exposed wafer W, and device assembly processing (dicing processing, bonding processing, packaging processing) It may also include step S205 including processing (such as processing) and step S206 of inspecting the device.

上述の各実施形態の構成要件の少なくとも一部は、上述の各実施形態の構成要件の少なくとも他の一部と適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の構成要件のうちの一部が用いられなくてもよい。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。 At least some of the constituent features of each of the above-described embodiments can be combined as appropriate with at least some of the other constituent features of each of the above-described embodiments. Some of the constituent elements of each embodiment described above may not be used. In addition, to the extent permitted by law, the disclosures of all publications and US patents cited in each of the above-mentioned embodiments are incorporated into the description of the main text.

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う発光デバイス、発光方法、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified as appropriate within the scope or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and light-emitting devices with such modifications, A light emitting method, an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method are also included within the technical scope of the present invention.

EX 露光装置
1 ステージチャンバ
2 ステージシステム
3 光学システム
5 電子ビーム装置
6 筐体
7 電子ビーム生成装置
71 発光デバイス
711 量子井戸層
712、713 クラッド層
7131d 射出部
714、715 反射層
716 回折層
716a マイクロレンズ
716b 反射層
719 光射出面
72 投影レンズ
73 光電変換層
731 板部材
732 遮光膜
7321 アパーチャ
733 アルカリ光電層
8 電子ビーム光学系
EL 光
EB 電子ビーム
EX exposure device 1 stage chamber 2 stage system 3 optical system 5 electron beam device 6 housing 7 electron beam generation device 71 light emitting device 711 quantum well layer 712, 713 cladding layer 7131d injection section 714, 715 reflective layer 716 diffraction layer 716a microlens 716b Reflective layer 719 Light exit surface 72 Projection lens 73 Photoelectric conversion layer 731 Plate member 732 Light shielding film 7321 Aperture 733 Alkaline photoelectric layer 8 Electron beam optical system EL Light EB Electron beam

Claims (34)

光射出面から光を射出する発光デバイスと、
前記発光デバイスからの光をターゲットに照射する照射光学系と
を備え、
前記発光デバイスは、
光を発する発光素子と、
前記発光素子からの光が入射する第1光学素子と、
前記第1光学素子を介して前記光射出面から射出される前記光の広がり角が、前記照射光学系の前記発光デバイス側の開口数に応じた広がり角となるように、前記広がり角を狭める第2光学素子と
を備え、
前記照射光学系は、前記発光デバイスの発光面の像を前記ターゲットに形成する
光照射装置。
a light-emitting device that emits light from a light-emitting surface;
an irradiation optical system that irradiates a target with light from the light emitting device;
The light emitting device includes:
A light emitting element that emits light,
a first optical element into which light from the light emitting element enters;
Narrowing the spread angle so that the spread angle of the light emitted from the light exit surface via the first optical element corresponds to the numerical aperture of the light emitting device side of the irradiation optical system. comprising a second optical element;
The irradiation optical system forms an image of the light emitting surface of the light emitting device on the target. A light irradiation device.
前記照射光学系は縮小倍率を有する
請求項1記載の光照射装置。
The light irradiation device according to claim 1, wherein the irradiation optical system has a reduction magnification.
光射出面から光を射出する発光デバイスと、
前記発光デバイスからの光をターゲットに照射する照射光学系と
を備え、
前記発光デバイスは、
光を発する発光素子と、
前記発光素子からの光が入射する第1光学素子と、
前記第1光学素子を介して前記光射出面から射出される前記光の広がり角が、前記照射光学系の前記発光デバイス側の開口数に応じた広がり角となるように、前記広がり角を狭める第2光学素子と
を備え、
前記照射光学系は縮小倍率を有する
光照射装置。
a light-emitting device that emits light from a light-emitting surface;
an irradiation optical system that irradiates a target with light from the light emitting device;
The light emitting device includes:
A light emitting element that emits light,
a first optical element into which light from the light emitting element enters;
Narrowing the spread angle so that the spread angle of the light emitted from the light exit surface via the first optical element corresponds to the numerical aperture of the light emitting device side of the irradiation optical system. comprising a second optical element;
The irradiation optical system has a reduction magnification. Light irradiation device.
前記照射光学系の前記発光デバイス側の前記開口数は、前記照射光学系の前記ターゲット側の開口数よりも小さい
請求項1からのいずれか一項に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the numerical aperture of the irradiation optical system on the light emitting device side is smaller than the numerical aperture of the irradiation optical system on the target side.
光射出面から光を射出する発光デバイスと、
前記発光デバイスからの光をターゲットに照射する照射光学系と
を備え、
前記発光デバイスは、
光を発する発光素子と、
前記発光素子からの光が入射する第1光学素子と、
前記第1光学素子を介して前記光射出面から射出される前記光の広がり角が、前記照射光学系の前記発光デバイス側の開口数に応じた広がり角となるように、前記広がり角を狭める第2光学素子と
を備え、
前記照射光学系の前記発光デバイス側の前記開口数は、前記照射光学系の前記ターゲット側の開口数よりも小さい
光照射装置。
a light-emitting device that emits light from a light-emitting surface;
an irradiation optical system that irradiates a target with light from the light emitting device;
The light emitting device includes:
A light emitting element that emits light,
a first optical element into which light from the light emitting element enters;
Narrowing the spread angle so that the spread angle of the light emitted from the light exit surface via the first optical element corresponds to the numerical aperture of the light emitting device side of the irradiation optical system. comprising a second optical element;
The numerical aperture of the light emitting device side of the irradiation optical system is smaller than the numerical aperture of the target side of the irradiation optical system.
前記発光デバイスを複数有し、
複数の前記発光デバイスのうち第1発光デバイスからの光が前記ターゲットの第1位置に照射され、且つ複数の前記発光デバイスのうち前記第1発光デバイスと異なる第2発光デバイスからの光が前記ターゲットの前記第1位置と異なる第2位置に照射される
請求項1からのいずれか一項に記載の光照射装置。
having a plurality of the light emitting devices;
Light from a first light emitting device among the plurality of light emitting devices is irradiated onto a first position of the target, and light from a second light emitting device different from the first light emitting device among the plurality of light emitting devices is irradiating the target. The light irradiation device according to any one of claims 1 to 5 , wherein a second position different from the first position is irradiated.
前記照射光学系を複数備える
請求項1からのいずれか一項に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 1 to 6 , comprising a plurality of said irradiation optical systems.
前記第2光学素子に入射する光は、前記発光素子からの前記光の波長分布と異なる波長分布を有する
請求項1からのいずれか一項に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the light incident on the second optical element has a wavelength distribution different from the wavelength distribution of the light from the light emitting element.
前記第2光学素子は、前記第2光学素子を通過する光を偏向し、
前記第2光学素子を通過する前記光の偏向角度は前記光の波長により異なる
請求項に記載の光照射装置。
the second optical element deflects light passing through the second optical element;
The light irradiation device according to claim 8 , wherein a deflection angle of the light passing through the second optical element differs depending on the wavelength of the light.
前記第1光学素子は、前記発光素子からの前記光を狭帯域化し、
前記第2光学素子は、前記第1光学素子によって狭帯化された光の第1波長範囲と少なくとも部分的に重複する第2波長範囲の光成分の広がり角を制御可能である
請求項又はに記載の光照射装置。
The first optical element narrows the light from the light emitting element,
9. The second optical element is capable of controlling a spread angle of a light component in a second wavelength range that at least partially overlaps with the first wavelength range of the light narrowed by the first optical element. 9. The light irradiation device according to 9 .
前記第1光学素子と前記光射出面との間に設けられる第1部分と、
前記第1部分と前記光射出面との間に設けられる第2部分とを備え、
前記発光素子は、前記第1部分と前記第2部分との間に位置する
請求項から10のいずれか一項に記載の光照射装置。
a first portion provided between the first optical element and the light exit surface;
a second portion provided between the first portion and the light exit surface;
The light irradiation device according to any one of claims 8 to 10 , wherein the light emitting element is located between the first part and the second part.
前記第1及び第2部分は半導体で構成される
請求項11に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to claim 11 , wherein the first and second portions are made of semiconductor.
前記第1及び第2部分、並びに前記発光素子の内部を進行する光は共振する
請求項11又は12に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to claim 11 or 12 , wherein light traveling inside the first and second portions and the light emitting element resonates.
前記第1光学素子は、前記発光素子からの前記光の波長に関するスペクトル分布に対して、前記第1光学素子からの前記光の波長に関するスペクトル分布が狭帯域化されるように、前記波長分布を制御する
請求項から13のいずれか一項に記載の光照射装置。
The first optical element adjusts the wavelength distribution such that the spectral distribution regarding the wavelength of the light from the first optical element is narrow-band with respect to the spectral distribution regarding the wavelength of the light from the light emitting element. The light irradiation device according to any one of claims 8 to 13 .
前記第1光学素子は、前記発光素子からの前記光の波長に関するスペクトル分布の半値幅に対して、前記第1光学素子からの前記光のスペクトル分布の半値幅が小さくなるように、前記波長分布を制御する
請求項から14のいずれか一項に記載の光照射装置。
The first optical element adjusts the wavelength distribution so that the half-width of the spectral distribution of the light from the first optical element is smaller than the half-width of the spectral distribution regarding the wavelength of the light from the light emitting element. The light irradiation device according to any one of claims 8 to 14 .
前記第1光学素子は、前記発光素子からの前記光の波長に関するスペクトル分布のピーク値に対して、前記第1光学素子からの前記光の波長に関するスペクトル分布のピーク値が大きくなるように、前記波長分布を制御する
請求項から15のいずれか一項に記載の光照射装置。
The first optical element is arranged such that the peak value of the spectral distribution regarding the wavelength of the light from the first optical element is larger than the peak value of the spectral distribution regarding the wavelength of the light from the light emitting element. The light irradiation device according to any one of claims 8 to 15 , which controls wavelength distribution.
前記第2光学素子は、前記光の回折を利用して、前記光の波長分布を制御する
請求項1から16のいずれか一項に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 1 to 16 , wherein the second optical element controls the wavelength distribution of the light using diffraction of the light.
前記第2光学素子は、前記光を回折させる回折素子を含む
請求項1から17のいずれか一項に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 1 to 17 , wherein the second optical element includes a diffraction element that diffracts the light.
前記回折素子は、所定方向に沿って誘電率が周期的に変化する素子を含む
請求項18に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to claim 18 , wherein the diffraction element includes an element whose dielectric constant changes periodically along a predetermined direction.
前記回折素子は、所定方向に沿って屈折率が周期的に変化する素子を含む
請求項18又は19に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to claim 18 or 19 , wherein the diffraction element includes an element whose refractive index changes periodically along a predetermined direction.
前記回折素子は、フォトニック結晶構造を有する素子を含む
請求項18から20のいずれか一項に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 18 to 20 , wherein the diffraction element includes an element having a photonic crystal structure.
前記回折素子は、1次元フォトニック結晶構造を有する素子、2次元フォトニック結晶構造を有する素子、及び、3次元フォトニック結晶構造を有する素子の少なくとも一つを含む
請求項21に記載の光照射装置。
The light irradiation according to claim 21 , wherein the diffraction element includes at least one of an element having a one-dimensional photonic crystal structure, an element having a two-dimensional photonic crystal structure, and an element having a three-dimensional photonic crystal structure. Device.
前記回折素子は、第1方向、第1方向に交差する第2方向、並びに、第1及び第2方向に交差する第3方向の少なくとも一つに沿って誘電率が周期的に変化する素子を含む
請求項18から22のいずれか一項に記載の光照射装置。
The diffraction element is an element whose dielectric constant changes periodically along at least one of a first direction, a second direction intersecting the first direction, and a third direction intersecting the first and second directions. The light irradiation device according to any one of claims 18 to 22 .
前記回折素子は、第1の誘電率を有する第1領域部分が、前記第1の誘電率とは異なる誘電率を有する第2領域部分内において、前記第1及び第2方向のそれぞれに沿って周期的に分布する素子を含み、
前記第1領域部分は、前記第1及び第2方向のそれぞれに沿った平面内において格子状に分布する
請求項23に記載の光照射装置。
In the diffraction element, a first region portion having a first dielectric constant is arranged in a second region portion having a dielectric constant different from the first dielectric constant along each of the first and second directions. including periodically distributed elements,
The light irradiation device according to claim 23 , wherein the first region portions are distributed in a grid pattern within a plane along each of the first and second directions.
前記回折素子は、第1の誘電率を有する第1領域部分が、前記第1の誘電率とは異なる誘電率を有する第2領域部分内において、前記第1及び第2方向のそれぞれに沿って周期的に分布する素子を含み、
前記第1領域部分は、前記第1及び第2方向のそれぞれに沿った平面内において三角格子状に分布する
請求項23又は24に記載の光照射装置。
In the diffraction element, a first region portion having a first dielectric constant is arranged in a second region portion having a dielectric constant different from the first dielectric constant along each of the first and second directions. including periodically distributed elements,
The light irradiation device according to claim 23 or 24 , wherein the first region portions are distributed in a triangular lattice shape within a plane along each of the first and second directions.
前記第1及び第2方向は、前記光射出面の面内方向と平行である
請求項24または25に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to claim 24 or 25 , wherein the first and second directions are parallel to an in-plane direction of the light exit surface.
前記誘電率は、前記第1光学素子を介した前記光の波長に関するスペクトル分布のピーク値に対応する所望波長に応じて定まる周期で周期的に変化する
請求項23から26のいずれか一項に記載の光照射装置。
27. The dielectric constant changes periodically at a period determined according to a desired wavelength corresponding to a peak value of a spectral distribution regarding the wavelength of the light passing through the first optical element. The light irradiation device described.
前記第1光学素子は、前記波長分布を制御する前と比較して、前記光の波長に関するスペクトル分布を、特定波長範囲に含まれるピーク値を中心に狭帯域化し、
前記誘電率は、前記特定波長範囲に応じて定まる周期で周期的に変化する
請求項23から27のいずれか一項に記載の光照射装置。
The first optical element narrows the spectral distribution regarding the wavelength of the light around a peak value included in a specific wavelength range, compared to before controlling the wavelength distribution,
The light irradiation device according to any one of claims 23 to 27 , wherein the dielectric constant changes periodically with a period determined according to the specific wavelength range.
前記第2光学素子の表面は、前記光射出面を含む
請求項1から28のいずれか一項に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 1 to 28 , wherein a surface of the second optical element includes the light exit surface.
前記発光デバイスは、LED(Light Emitting Diode)である
請求項1から29のいずれか一項に記載の光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 1 to 29 , wherein the light emitting device is an LED (Light Emitting Diode).
前記光射出面上の第1位置から射出される光の位相と、前記光射出面上で前記第1位置と異なる第2位置から射出される光の位相とは互いに異なる
請求項1から30のいずれか一項に記載の光照射装置。
The phase of the light emitted from the first position on the light exit surface and the phase of the light emitted from the second position different from the first position on the light exit surface are different from each other. The light irradiation device according to any one of the items.
基板を露光する露光装置であって、
請求項1から31のいずれか一項に記載の光照射装置を備える
露光装置。
An exposure device that exposes a substrate,
An exposure apparatus comprising the light irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 31 .
請求項1から31のいずれか一項に記載の光照射装置の前記発光デバイスから前記光を放出することと、
前記発光デバイスの発光面からの前記光を前記ターゲットに照射すること
を含む露光方法。
Emitting the light from the light emitting device of the light irradiation device according to any one of claims 1 to 31 ;
An exposure method comprising irradiating the target with the light from the light emitting surface of the light emitting device.
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程は、
ターゲット上にラインアンドスペースパターンを形成することと、
請求項33に記載の露光方法を用いて、前記ラインアンドスペースパターンを構成するラインパターンの切断を行うことと
を含むデバイス製造方法。
A device manufacturing method including a lithography process,
The lithography process includes:
forming a line and space pattern on the target;
A device manufacturing method comprising: cutting a line pattern constituting the line and space pattern using the exposure method according to claim 33 .
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