WO2024038538A1 - 光源ユニット、照明ユニット、露光装置、及び露光方法 - Google Patents

光源ユニット、照明ユニット、露光装置、及び露光方法 Download PDF

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犬童真成
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    • G03F7/70891—Temperature

Definitions

  • It relates to a light source unit, a lighting unit, an exposure device, and an exposure method.
  • liquid crystal display panels have been widely used as display elements for personal computers, televisions, etc.
  • a liquid crystal display panel is manufactured by forming a circuit pattern of thin film transistors on a plate (glass substrate) using a photolithography method.
  • an exposure device is used that projects and exposes an original pattern formed on a mask onto a photoresist layer on a plate via a projection optical system (for example, Patent Document 1). .
  • the light source unit includes a plurality of light source elements two-dimensionally arranged on the surface of a fixed object, each light source element of the plurality of light source elements protruding from the fixed object, a protrusion provided between each of the light source elements and at least one of the other adjacent light source elements, and an end of the protrusion is located at a higher position than a lower surface of each of the light source elements.
  • the illumination unit includes the light source unit and an illumination optical system that guides the light emitted from the light source unit to the irradiated object.
  • the illumination unit includes a plurality of the above-mentioned light source units and a combining optical element that combines the light emitted from the plurality of light source units, and the combined light emitted from the combining optical element.
  • an illumination optical system that guides the light to the irradiated object.
  • an exposure apparatus includes the illumination unit described above and a projection optical system that projects a pattern image of a mask illuminated by the illumination unit onto a photosensitive substrate.
  • an exposure method is an exposure method using the above-mentioned exposure apparatus, comprising illuminating a mask with the illumination unit and projecting a pattern image of the mask using the projection optical system. and projecting onto a photosensitive substrate.
  • configurations of the embodiments described below may be modified as appropriate, and at least a portion thereof may be replaced with other components.
  • the configuration elements whose arrangement is not particularly limited are not limited to the arrangement disclosed in the embodiments, but can be arranged at a position where the function can be achieved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the lighting unit.
  • FIG. 3(A) is a plan view schematically showing the configurations of the first and second light source arrays
  • FIG. 3(B) is a diagram schematically showing the internal configurations of the first and second light source units.
  • 4(A) is a plan view showing the substrate according to the embodiment
  • FIG. 4(B) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 4(A).
  • 5(A) to 5(H) are diagrams showing a method of manufacturing the first light source array.
  • 6(A) is a plan view showing an example of a protrusion according to Modification 1, and FIG.
  • 6(B) is a sectional view taken along line AA in FIG. 6(A).
  • 7(A) is a plan view showing an example of a protrusion according to modification 2
  • FIG. 7(B) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 7(A).
  • 8(A) is a plan view showing an example of a protrusion according to modification 3
  • FIG. 8(B) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 8(A).
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus 10 according to an embodiment.
  • the exposure apparatus 10 drives the mask MSK and the glass substrate (hereinafter referred to as "substrate") P in the same direction and at the same speed with respect to the projection optical system PL, thereby transferring the pattern formed on the mask MSK onto the substrate P.
  • This is a scanning stepper (scanner) that transfers images onto the image.
  • the substrate P is a rectangular glass substrate used, for example, in a liquid crystal display device (flat panel display), and has at least one side length or diagonal length of 500 mm or more.
  • the direction in which the mask MSK and substrate P are driven during scanning exposure is the X-axis direction
  • the direction in the horizontal plane perpendicular to this is the Y-axis direction, which is orthogonal to the X-axis and the Y-axis.
  • the direction of rotation is defined as the Z-axis direction
  • the directions of rotation (tilt) around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are defined as ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ z directions, respectively.
  • the exposure apparatus 10 includes an illumination system IOP, a mask stage MST that holds a mask MSK, a projection optical system PL, a body 70 that supports these, a substrate stage PST that holds a substrate P, a control system for these, and the like.
  • the control system centrally controls each component of the exposure apparatus 10.
  • the body 70 includes a base (vibration isolator) 71, columns 72A, 72B, an optical surface plate 73, a support 74, and a slide guide 75.
  • the base (vibration isolation table) 71 is placed on the floor F, isolates vibrations from the floor F, and supports the columns 72A, 72B, etc.
  • Columns 72A and 72B each have a frame shape, and column 72A is arranged inside column 72B.
  • the optical surface plate 73 has a flat plate shape and is fixed to the ceiling of the column 72A.
  • the support body 74 is supported on the ceiling of the column 72B via a slide guide 75.
  • Slide guide 75 includes an air ball lifter and a positioning mechanism, and positions support body 74 (that is, mask stage MST, which will be described later) at an appropriate position in the X-axis direction with respect to optical surface plate 73.
  • the illumination system IOP is arranged above the body 70.
  • the illumination system IOP irradiates the mask MSK with illumination light IL.
  • the detailed configuration of the illumination system IOP will be described later.
  • Mask stage MST is supported by support body 74.
  • a mask MSK having a pattern surface (lower surface in FIG. 1) on which a circuit pattern is formed is fixed to the mask stage MST by, for example, vacuum suction (or electrostatic suction).
  • Mask stage MST is driven with a predetermined stroke in the scanning direction (X-axis direction) by a drive system including, for example, a linear motor, and is also slightly driven in the non-scanning direction (Y-axis direction and ⁇ z direction).
  • Positional information (including rotational information in the ⁇ z direction) of mask stage MST in the XY plane is measured by an interferometer system.
  • the interferometer system irradiates a length measurement beam onto a movable mirror (or mirror-finished reflective surface (not shown)) provided at the end of mask stage MST, and receives reflected light from the movable mirror. Measure the position of mask stage MST.
  • the measurement results are supplied to a control device (not shown), and the control device drives mask stage MST via a drive system according to the measurement results of the interferometer system.
  • Projection optical system PL is supported by optical surface plate 73 below mask stage MST (-Z side).
  • the projection optical system PL is configured similarly to the projection optical system disclosed in, for example, U.S. Pat. 7), and forms a rectangular image field whose longitudinal direction is the Y-axis direction.
  • four projection optical units 100 are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction, and the remaining three projection optical units 100 are spaced apart from the four projection optical units 100 on the +X side and at predetermined intervals in the Y-axis direction. It is located in As each of the plurality of projection optical units 100, for example, one that forms an erect normal image with a double-sided telecentric, equal-magnification system is used.
  • the plurality of projection areas of the projection optical units 100 arranged in a staggered manner are collectively referred to as an exposure area.
  • the illumination light IL When the illumination region on the mask MSK is illuminated by the illumination light IL from the illumination system IOP, the illumination light IL that has passed through the mask MSK illuminates the circuit pattern of the mask MSK in the illumination region through the projection optical system PL.
  • a projected image (partially erected image) is formed in an irradiation area (exposure area (conjugate to the illumination area)) on the substrate P arranged on the image plane side of the projection optical system PL.
  • a resist sensitizer
  • the mask stage MST and substrate stage PST are driven synchronously, that is, the mask MSK is driven in the scanning direction (X-axis direction) with respect to the illumination area (illumination light IL), and the substrate P is moved into the exposure area (illumination light IL). By driving in the same scanning direction, the substrate P is exposed and the pattern of the mask MSK is transferred onto the substrate P.
  • the substrate stage PST is arranged on a base (vibration isolation table) 71 below (-Z side) the projection optical system PL.
  • a substrate P is held on substrate stage PST via a substrate holder (not shown).
  • Position information in the XY plane of substrate stage PST (including rotation information (yawing amount (rotation amount ⁇ z in the ⁇ z direction), pitching amount (rotation amount ⁇ x in the ⁇ x direction), rolling amount (rotation amount ⁇ y in the ⁇ y direction)) is measured by an interferometer system.
  • the interferometer system irradiates a length measurement beam from an optical surface plate 73 onto a movable mirror (or a mirror-finished reflective surface (not shown)) provided at the end of the substrate stage PST, and collects the reflected light from the movable mirror. By receiving light, the position of substrate stage PST is measured.
  • the measurement results are supplied to a control device (not shown), and the control device drives substrate stage PST according to the measurement results of the interferometer system.
  • the exposure apparatus 10 performs alignment measurement (eg, EGA, etc.) prior to exposure, and uses the results to expose the substrate P according to the following procedure.
  • mask stage MST and substrate stage PST are synchronously driven in the X-axis direction.
  • the control device moves (steps) substrate stage PST to a position corresponding to the second shot area.
  • scanning exposure is performed for the second shot area.
  • the control device transfers the pattern of the mask MSK to all shot areas on the substrate P by repeating stepping between shot areas of the substrate P and scanning exposure for the shot areas.
  • the illumination system IOP includes a plurality of illumination units 90 corresponding to each of the plurality of projection optical units 100 included in the projection optical system PL.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the lighting unit 90.
  • the illumination unit 90 includes a first light source unit OPU1, a second light source unit OPU2, and an illumination optical system 80.
  • the first light source unit OPU1 includes a first light source array 20A and a first enlarging optical system 30A
  • the second light source unit OPU2 includes a second light source array 20B and a second enlarging optical system 30B.
  • FIG. 3(A) is a plan view schematically showing the configurations of the first light source array 20A and the second light source array 20B.
  • FIG. 3(B) is a diagram schematically showing the internal configurations of the first light source unit OPU1 and the second light source unit OPU2.
  • the first light source array 20A includes, for example, a plurality of (5 ⁇ 5 in FIG. 3A) LED (Light Emitting Diode) chips 23A arranged two-dimensionally on a substrate 21A. Be prepared. The number of LED chips 23A may be changed as necessary. The LED chips 23A are arranged at a pitch P1, and the pitch P1 is the distance between the centers of adjacent LED chips 23A.
  • LED Light Emitting Diode
  • Each of the plurality of LED chips 23A has a light emitting section 231A, and the peak wavelength of light emitted from the light emitting section 231A is within the range of 380 to 390 nm. That is, the light emitting section 231A is an ultraviolet LED (UV LED). More preferably, the peak wavelength of the light emitted from the light emitting section 231A is 385 nm.
  • the light emitting surface of the light emitting section 231A is square, and the length of one side thereof is a1.
  • the two directions in which the LED chips 23A are arranged are referred to as the X1 direction and the Y1 direction.
  • the X1 direction and the Y1 direction are orthogonal. Further, the direction perpendicular to the X1 direction and the Y1 direction is defined as the Z1 direction.
  • the Z1 direction is approximately parallel to the optical axis OA of light emitted by the light emitting section 231A.
  • the first enlarging optical system 30A is an enlarging optical system for forming an enlarged image of the light emitting portion 231A of each LED chip 23A on a predetermined plane PP.
  • the first enlarging optical system 30A includes a plurality of lens portions 31A arranged to correspond to the arrangement of the LED chips 23A.
  • Each of the lens sections 31A is a bilateral telecentric optical system that enlarges and projects the light emitting section 231A at a magnification M1 equal to or greater than (array pitch P1 of the LED chips 23A)/(length a1 of one side of the light emitting surface of the light emitting section 231A).
  • M1 magnification M1 equal to or greater than (array pitch P1 of the LED chips 23A)/(length a1 of one side of the light emitting surface of the light emitting section 231A).
  • FIG. 3(B) for clarity of the drawing, only four LED chips 23A (23B) lined up in a row
  • the second light source array 20B includes, for example, a plurality of (5 ⁇ 5 in FIG. 3A) LED chips 23B arranged two-dimensionally on a substrate 21B.
  • the number of LED chips 23B may be changed as necessary.
  • the LED chips 23B are arranged at a pitch P2, and the pitch P2 is the distance between the centers of adjacent LED chips 23B.
  • the arrangement pitch P1 of the LED chips 23A and the arrangement pitch P2 of the LED chips 23B may be the same or different.
  • Each of the plurality of LED chips 23B has a light emitting section 231B, and the peak wavelength of light emitted from the light emitting section 231B is within the range of 360 to 370 nm. That is, the light emitting section 231B is a UV LED. More preferably, the peak wavelength of the light emitted from the light emitting section 231B is 365 nm.
  • the light emitting surface of the light emitting section 231B is square, and the length of one side thereof is a2.
  • the second enlarging optical system 30B is an enlarging optical system for forming an enlarged image of the light emitting portion 231B of each LED chip 23B on a predetermined plane PP.
  • the second magnifying optical system 30B includes a plurality of lens sections 31B arranged so as to correspond to the arrangement of the LED chips 23B, as shown in FIG. 3(B).
  • Each of the lens sections 31B is a double-sided telecentric optical system that magnifies and projects the light emitting section 231B at a magnification M2 equal to or greater than (array pitch P2 of the LED chips 23B)/(length a2 of one side of the light emitting surface of the light emitting section 231B). .
  • each of the lens sections 31A and 31B includes four plano-convex lenses, but the invention is not limited to this.
  • the lens sections 31A and 31B include two biconvex lenses. Alternatively, it may include three biconvex lenses.
  • the lens portions 31A and 31B may include, for example, a plano-convex lens and a biconvex lens.
  • the fixed positions of the LED chips 23A, 23B may shift from the designed positions.
  • the positional deviation of the LED chips 23A and 23B causes a decrease in the illuminance of the light emitted from the first light source unit OPU1 and the second light source unit OPU2.
  • the substrates 21A, 21B according to this embodiment are provided with protrusions 211 made of a part of the substrates 21A, 21B to suppress the positional shift of the LED chips 23A, 23B during manufacturing.
  • 4(A) and 4(B) are diagrams for explaining the protruding portions 211 provided on the substrates 21A and 21B, and FIG. 4(A) is a plan view of the substrates 21A and 21B, and FIG. B) is a sectional view taken along line AA in FIG. 4(A). Note that since the structures of the protrusions 211 provided on the substrates 21A and 21B are the same, only the substrate 21A will be described here.
  • FIGS. 4(A) and 4(B) a part of the LED chip 23A is illustrated for explanation. Further, in FIG. 4(B), hatching of the LED chip 23A is omitted.
  • the protrusion 211 is provided between the plurality of LED chips 23A.
  • a cross-shaped protrusion 211 is provided adjacent to the corner of each LED chip 23A.
  • the end 211a of the protrusion 211 is located at a higher position than the lower surface (-Z1 side surface) of the LED chip 23A.
  • the height of the protrusion 211 may be such that the end 211a is located higher than the lower surface of the LED chip 23A and does not block the light emitted from the LED chip 23A.
  • the shape of the protrusion 211 may be any shape as long as the light emitted from the LED chip 23A does not enter the protrusion 211.
  • the protrusion 211 and the LED chip 23A may be in contact with each other, or there may be a gap between the protrusion 211 and the LED chip 23A.
  • the LED chips 23A are arranged in the area defined by the four adjacent protrusions 211 (the area surrounded by the four protrusions 211). Since the end 211a of the protrusion 211 is located at a higher position than the lower surface of the LED chip 23A, movement of the LED chip 23A placed in this area is restricted. Therefore, when the LED chip 23A is fixed to the substrate 21A, the positional shift of the LED chip 23A is suppressed. This suppresses a decrease in illuminance due to the positional shift of the LED chip 23A, and allows the first light source unit OPU1 to emit high-intensity light.
  • the illumination optical system 80 includes a first condensing optical system (first optical system) 81A that includes a first dichroic mirror DM1, and a second condensing optical system (second optical system). (optical system) 81B, a second dichroic mirror DM2, an imaging optical system 83, a fly's eye lens FEL, and a condenser optical system 84.
  • the first condensing optical system 81A forms a pupil of an enlarged image of the light emitting section 231A formed by the first enlarging optical system 30A. That is, the rear focal position of the first condensing optical system 81A is the position of the pupil.
  • the first condensing optical system 81A includes a first dichroic mirror DM1 in the middle of the optical path, and reflects at least a portion of the light having a peak wavelength of 385 nm. As a result, the light beam enters the second dichroic mirror DM2.
  • the first condensing optical system 81A may be configured without the first dichroic mirror DM1, and in that case, the arrangement of the first light source unit OPU1 and each lens of the first condensing optical system 81A may be changed. The arrangement may be appropriately adjusted so that the light beam is incident on the second dichroic mirror DM2. Further, the first condensing optical system 81A may be composed of one lens, or may be composed of a lens group including a plurality of lenses.
  • the second condensing optical system 81B forms a pupil of an enlarged image of the light emitting section 231B formed by the second enlarging optical system 30B. That is, the rear focal position of the second condensing optical system 81B is the position of the pupil.
  • the second condensing optical system 81B may be composed of one lens, or may be composed of a lens group including a plurality of lenses.
  • the second dichroic mirror DM2 transmits at least part of the light with a peak wavelength of 385 nm and reflects at least part of the light with a peak wavelength of 365 nm. Thereby, a composite image is formed in which the pupil image formed by the first condensing optical system 81A and the pupil image formed by the second condensing optical system 81B are superimposed.
  • the second dichroic mirror DM2 superimposes the pupil image formed by the first condensing optical system 81A and the pupil image formed by the second condensing optical system 81B to create a composite image. form. That is, the second dichroic mirror DM2 is arranged at a position that is the rear focal position of the first condensing optical system 81A and the rear focal position of the second condensing optical system 81B. Thereby, the second dichroic mirror DM2 is illuminated by Koehler illumination with the light emitted from the first light source unit OPU1 and the light emitted from the second light source unit OPU2.
  • the first condensing optical system 81A and the second condensing optical system 81B respectively attach the image of the first light source unit OPU1 and the second condensing optical system to the second dichroic mirror DM2. It may be configured to perform critical illumination to form an image of the light source unit OPU2.
  • the illumination unit 90 includes a detector DT10 for monitoring light with a peak wavelength of 385 nm, a detector DT20 for monitoring light with a peak wavelength of 365 nm, and a detector DT20 for monitoring light with a peak wavelength of 385 nm and light with a peak wavelength of 365 nm.
  • a detector DT30 is provided for the detection.
  • the detector DT10 detects the illuminance of the light with a peak wavelength of 385 nm reflected by the first dichroic mirror DM1.
  • the detector DT20 detects the illuminance of the light having a peak wavelength of 365 nm reflected by the second dichroic mirror DM2.
  • the detector DT30 detects the illuminance of the 385 nm light unintentionally reflected by the second dichroic mirror DM2 and the illuminance of the 365 nm light unintentionally transmitted by the second dichroic mirror DM2.
  • the detection results of the detectors DT10 to DT30 are output to a control device (not shown), and the control device outputs the LED chips 23A of the first light source unit OPU1 and the second light source unit OPU2, respectively, based on the detection results of the detectors DT10 to DT30. and controls the value of the current supplied to 23B.
  • the imaging optical system 83 is a double-sided telecentric optical system that projects the composite image synthesized by the second dichroic mirror DM2 at the same magnification onto the incident end of the fly's eye lens FEL. Note that the imaging optical system 83 may reduce and project the composite image synthesized by the second dichroic mirror DM2 onto the incident end of the fly's eye lens FEL.
  • the fly's eye lens FEL is constructed by densely arranging a large number of lens elements each having, for example, positive refractive power, vertically and horizontally so that their optical axes are parallel to the reference optical axis AX.
  • Each lens element constituting the fly's eye lens FEL has a rectangular cross section similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask MSK (and thus the shape of the exposure area to be formed on the substrate P).
  • the light beam incident on the fly's eye lens FEL is wavefront-divided by a large number of lens elements, and one light source image is formed at or near the rear focal plane (output surface) of each lens element. That is, a substantial surface light source, ie, a secondary light source, consisting of a large number of light source images is formed at or near the rear focal plane (output surface) of the fly's eye lens FEL.
  • a light beam from a secondary light source formed at or near the rear focal plane (output surface) of the fly's eye lens FEL enters an aperture stop 85 arranged near it.
  • the rear focal plane (output surface) of the fly's eye lens FEL and the first light source array 20A and the second light source array 20B are optically conjugate.
  • the aperture stop 85 is arranged at a position that is optically approximately conjugate with the entrance pupil plane of the projection optical system PL, and has a variable aperture for defining the range that contributes to the illumination of the secondary light source.
  • the aperture stop 85 changes the aperture diameter of the variable aperture to determine the ⁇ value (the aperture of the secondary light source image on the pupil plane of the projection optical system relative to the aperture diameter of the pupil plane of the projection optical system), which determines the illumination condition. ratio) to the desired value.
  • the light from the secondary light source passes through the aperture diaphragm 85 and, after being condensed by the condenser optical system 84, illuminates the mask MSK in which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner.
  • the wavelengths of the light emitted by the first light source unit OPU1 and the second light source unit OPU2 are not limited to those described above, and the first light source unit OPU1 and the second light source unit OPU2 may be The light source unit OPU1 and the second light source unit OPU2 may be configured.
  • the first light source unit OPU1 may emit light with a peak wavelength of 405 nm
  • the second light source unit OPU2 may emit light with a peak wavelength of 385 nm.
  • the first light source unit OPU1 may emit light with a peak wavelength of 395 nm
  • the second light source unit OPU2 may emit light with a peak wavelength of 385 nm.
  • the combination of the wavelength of the light emitted from the first light source unit OPU1 and the wavelength of the light emitted from the second light source unit OPU2 is not limited to these examples. Note that if the combination of the wavelength of the light emitted by the first light source unit OPU1 and the wavelength of the light emitted by the second light source unit OPU2 is a combination other than that of the first embodiment, dichroic dichroic may be used as appropriate depending on the wavelength used. It is preferable to change the material of the mirror.
  • FIGS. 5(A) to 5(H) are diagrams showing a method of manufacturing the first light source array 20A.
  • 5(B) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 5(A)
  • FIG. 5(D) is a sectional view taken along the BB line in FIG. 5(C)
  • FIG. , and FIG. 5(H) is a sectional view taken along the line DD in FIG. 5(G).
  • the substrate 21A is, for example, a substrate made of metal such as copper (Cu).
  • posts 212 and protrusions 211 are formed by etching the substrate 21A.
  • the protrusion 211 is formed from a part of the substrate 21A, thereby increasing the strength of the protrusion 211.
  • Etching is performed, for example, using a resist patterned by a photolithography process as a mask.
  • an insulating layer 221 and a wiring layer 222 are sequentially formed on the substrate 21A.
  • cream solder 223 is applied to the upper surface of the post 212 and the wiring layer 222, and the LED chip 23A is placed in the area defined by the protrusion 211. Deploy. Thereafter, the LED chip 23A is fixed to the substrate 21A by reflow. At this time, since the movement of the LED chip 23A is restricted by the protrusion 211, displacement of the LED chip 23A is suppressed. Through the above processing, it is possible to obtain the first light source array 20A in which the positional shift of the LED chips 23A is suppressed. Note that, as shown in the figure, in this embodiment, each LED chip 23A is connected in series in the X1 direction.
  • the first light source unit OPU1 includes a plurality of LED chips 23A arranged two-dimensionally on the surface of the substrate 21A, and a plurality of LED chips protruding from the substrate 21A. 23A.
  • the end 211a of the protrusion 211 is located at a higher position than the lower surface of the LED chip 23A.
  • the substrate 21A is formed of a metal material.
  • the protrusion 211 can be easily formed by etching or the like.
  • the protrusion 211 is formed of a part of the substrate 21A. Thereby, the protrusion 211 has high strength.
  • the protrusion 211 was provided adjacent to the corner of the LED chip 23A, but the present invention is not limited to this.
  • the protrusion 211 may be provided between each LED chip 23A and at least one of the other LED chips 23A adjacent to the LED chip 23A.
  • FIG. 6(A) is a plan view showing an example of a protrusion 211A according to Modification 1
  • FIG. 6(B) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6(A).
  • the protruding portion 211A according to Modification Example 1 has a cylindrical shape.
  • the protrusion 211A is arranged in the X1 direction within one set. It is provided between adjacent LED chips 23A and between adjacent LED chips 23A in the Y1 direction.
  • the protruding parts 211A are not provided between adjacent sets in the X1 direction and the Y1 direction, the protruding parts 211A may be provided between adjacent sets.
  • the protrusion 211A and the LED chip 23A may be in contact with each other, or there may be a gap between the protrusion 211A and the LED chip 23A.
  • the substrate 21A has such a protrusion 211A
  • the displacement of the LED chip 23A can be suppressed. can do.
  • a mechanism for pressing the LED chip 23A against the protrusion 211A may be provided on the substrate 21A.
  • the LED chip 23A and the protrusion 211A contact each other at points, which improves the positioning accuracy of the LED chip 23A.
  • a cross-shaped protrusion 211 is arranged in the center, and a circle is formed between the LED chips 23A adjacent to each other in the X1 direction and between the LED chips 23A adjacent to each other in the Y1 direction.
  • a columnar protrusion 211A may be arranged.
  • FIG. 7(A) is a plan view showing an example of a protrusion 211B according to modification 2
  • FIG. 7(B) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7(A).
  • wall-shaped protrusions 211B are placed between adjacent LED chips 23A in the X1 direction within one set indicated by two-dot chain lines. and between adjacent LED chips 23A in the Y1 direction. Also in this case, as in Modification 1, by pressing the LED chip 23A against the protrusion 211B and reflowing it, it is possible to suppress the displacement of the LED chip 23A.
  • the protrusion 211B and the LED chip 23A may be in contact with each other, or there may be a gap between the protrusion 211B and the LED chip 23A. Further, in the second modification, the protrusions 211B are not provided between adjacent sets in the X1 direction and the Y1 direction, but the protrusions 211B may be provided between adjacent sets.
  • the wall-shaped protrusion 211B may be provided adjacent to each side of the LED chip 23A. In this case, positional shift of the LED chip 23A can be suppressed by arranging the LED chip 23A in a region surrounded by the wall-shaped protrusion 211B.
  • the protrusions 211, 211A, and 211B are adjacent to, for example, a part of the side of the LED chip 23A, but the protrusion 211 is arranged so as to surround the entire circumference of the LED chip 23A. may be formed.
  • 8(A) is a plan view showing an example of a protrusion 211C according to modification 3
  • FIG. 8(B) is a sectional view taken along line AA in FIG. 8(A).
  • the protrusion 211C is realized by forming a recess 213 in the substrate 21A to accommodate the LED chip 23A. Thereby, the protrusion 211C surrounds the entire circumference of the LED chip 23A. By housing the LED chip 23A in the recess 213, displacement of the LED chip 23A can be suppressed.
  • the protrusions 211, 211A, and 211B may be members different from the substrate 21A (members separate from the substrate 21A) that come into contact with the substrate 21A. That is, the protrusions 211, 211A, and 211B may be formed by fixing (soldering or bonding) a member different from the substrate 21A to the substrate 21A.
  • the protrusions 211, 211A, and 211B may be made of the same material as the substrate 21A, or may be made of a different material.
  • the LED chips 23A are arranged on the substrate 21A, but the present invention is not limited to this.
  • the LED chips 23A may be arranged on a heat sink.
  • the heat sink include a microchannel heat sink having a flow path for passing a coolant therein, and a fin type heat sink.
  • the illumination unit 90 included the illumination optical system 80 including the first light source unit OPU1, the second light source unit OPU2, and the second dichroic mirror DM2.
  • the lighting unit 90 may include only one of the first light source unit OPU1 and the second light source unit OPU2.
  • the illumination optical system 80 can have any configuration as long as it can guide the light emitted from the first light source unit OPU1 or the second light source unit OPU2 to the mask MSK.
  • Exposure device 20A First light source array 20B Second light source array 21A, 21B Substrate 23A, 23B LED chips 31A, 31B Lens part 80 Illumination optical system 90 Illumination unit 100 Projection optical unit 211, 211A, 211B, 211C Projection part 211a End part 231A, 231B Light emitting part DM2 Second dichroic mirror MSK Mask OPU1 First light source unit OPU2 Second light source unit P Substrate

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Abstract

光源ユニットは、固定対象物の表面上に２次元配列された複数の光源素子と、前記固定対象物から突出し、前記複数の光源素子の各光源素子と、前記各光源素子と隣り合う他の光源素子の少なくとも１つとの間に設けられた突出部と、を備え、前記突出部の端部は、前記各光源素子の下面よりも高い位置にある。　

Description

光源ユニット、照明ユニット、露光装置、及び露光方法
　光源ユニット、照明ユニット、露光装置、及び露光方法に関する。
　近年、パソコンやテレビ等の表示素子として、液晶表示パネルが多用されている。液晶表示パネルは、プレート（ガラス基板）上にフォトリソグラフィの手法で薄膜トランジスタの回路パターンを形成することによって製造される。このフォトリソグラフィ工程のための装置として、マスク上に形成された原画パターンを、投影光学系を介してプレート上のフォトレジスト層に投影露光する露光装置が用いられている（例えば、特許文献１）。
　一般に、上述の露光装置を含む様々な光学装置に適用することのできる高輝度な面光源の実現が求められている。
特開２０００－２１７１２号公報
　第１の開示の態様によれば、光源ユニットは、固定対象物の表面上に２次元配列された複数の光源素子と、前記固定対象物から突出し、前記複数の光源素子の各光源素子と、前記各光源素子と隣り合う他の光源素子の少なくとも１つとの間に設けられた突出部と、を備え、前記突出部の端部は、前記各光源素子の下面よりも高い位置にある。
　第２の開示の態様によれば、照明ユニットは、上記光源ユニットと、前記光源ユニットから出射された光を被照射体に導く照明光学系と、を備える。
　第３の開示の態様によれば、照明ユニットは、複数の上記光源ユニットと、複数の前記光源ユニットから出射された光を合成する合成光学素子を含み、前記合成光学素子から出射された合成光を被照射体に導く照明光学系と、を備える。
　第４の開示の態様によれば、露光装置は、上記照明ユニットと、前記照明ユニットにより照明されるマスクのパターン像を感光性基板上に投影する投影光学系と、を備える。
　第５の開示の態様によれば、露光方法は、上記露光装置を用いた露光方法であって、前記照明ユニットによりマスクを照明することと、前記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像を感光性基板へ投影することと、を含む。
　なお、後述の実施形態の構成を適宜改良しても良く、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させても良い。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
図１は、実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。 図２は、照明ユニットの構成を示す概略図である。 図３（Ａ）は、第１及び第２光源アレイの構成を概略的に示す平面図であり、図３（Ｂ）は、第１及び第２光源ユニットの内部構成を概略的に示す図である。 図４（Ａ）は、実施形態に係る基板を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 図５（Ａ）～図５（Ｈ）は、第１光源アレイの製造方法を示す図である。 図６（Ａ）は、変形例１に係る突出部の一例を示す平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 図７（Ａ）は、変形例２に係る突出部の一例を示す平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 図８（Ａ）は、変形例３に係る突出部の一例を示す平面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
　一実施形態に係る露光装置１０について、図１～図５（Ｈ）に基づいて説明する。
（露光装置の構成）
　まず、図１を用いて一実施形態に係る露光装置１０の構成について説明する。図１は、一実施形態に係る露光装置１０の構成を概略的に示す図である。
　露光装置１０は、マスクＭＳＫとガラス基板（以下、「基板」と呼ぶ）Ｐとを投影光学系ＰＬに対して同一方向に同一速度で駆動することで、マスクＭＳＫに形成されたパターンを基板Ｐ上に転写するスキャニング・ステッパ（スキャナ）である。基板Ｐは、例えば液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）に用いられる矩形のガラス基板であり、少なくとも一辺の長さ又は対角長が５００ｍｍ以上である。
　以下においては、走査露光の際にマスクＭＳＫ及び基板Ｐが駆動される方向（走査方向）をＸ軸方向とし、これに直交する水平面内での方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向とする。
　露光装置１０は、照明系ＩＯＰ、マスクＭＳＫを保持するマスクステージＭＳＴ、投影光学系ＰＬ、これらを支持するボディ７０、基板Ｐを保持する基板ステージＰＳＴ、及びこれらの制御系等を備える。制御系は、露光装置１０の構成各部を統括制御する。
　ボディ７０は、ベース（防振台）７１、コラム７２Ａ，７２Ｂ、光学定盤７３、支持体７４、及びスライドガイド７５を備える。ベース（防振台）７１は、床Ｆ上に配置され、床Ｆからの振動を除振してコラム７２Ａ，７２Ｂ等を支持する。コラム７２Ａ，７２Ｂはそれぞれ枠体形状を有し、コラム７２Ｂの内側にコラム７２Ａが配置されている。光学定盤７３は、平板形状を有し、コラム７２Ａの天井部に固定されている。支持体７４は、コラム７２Ｂの天井部にスライドガイド７５を介して支持されている。スライドガイド７５は、エアボールリフタと位置決め機構とを備え、支持体７４（すなわち後述するマスクステージＭＳＴ）を光学定盤７３に対してＸ軸方向の適当な位置に位置決めする。
　照明系ＩＯＰは、ボディ７０の上方に配置されている。照明系ＩＯＰは、照明光ＩＬをマスクＭＳＫに照射する。照明系ＩＯＰの詳細な構成については、後述する。
　マスクステージＭＳＴは、支持体７４に支持されている。マスクステージＭＳＴには、回路パターンが形成されたパターン面（図１における下面）を有するマスクＭＳＫが、例えば真空吸着（あるいは静電吸着）により固定されている。マスクステージＭＳＴは、例えばリニアモーターを含む駆動系により走査方向（Ｘ軸方向）に所定のストロークで駆動されるとともに、非走査方向（Ｙ軸方向及びθｚ方向）に微少駆動される。
　マスクステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、干渉計システムにより計測される。干渉計システムは、マスクステージＭＳＴの端部に設けられた移動鏡（又は鏡面加工された反射面（不図示））に測長ビームを照射し、移動鏡からの反射光を受光することにより、マスクステージＭＳＴの位置を計測する。その計測結果は制御装置（不図示）に供給され、制御装置は、干渉計システムの計測結果に従って、駆動系を介してマスクステージＭＳＴを駆動する。
　投影光学系ＰＬは、マスクステージＭＳＴの下方（－Ｚ側）において、光学定盤７３に支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書に開示された投影光学系と同様に構成され、マスクＭＳＫのパターン像の投影領域が例えば千鳥状に配置された複数（例えば７）の投影光学ユニット１００（マルチレンズ投影光学ユニット）を含み、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形形状のイメージフィールドを形成する。ここでは、４つの投影光学ユニット１００がＹ軸方向に所定間隔で配置され、残りの３つの投影光学ユニット１００が、４つの投影光学ユニット１００から＋Ｘ側に離間して、Ｙ軸方向に所定間隔で配置されている。複数の投影光学ユニット１００のそれぞれとして、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられる。なお、千鳥状に配置された投影光学ユニット１００の複数の投影領域をまとめて露光領域と呼ぶ。
　照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってマスクＭＳＫ上の照明領域が照明されると、マスクＭＳＫを透過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介して、その照明領域内のマスクＭＳＫの回路パターンの投影像（部分正立像）が、投影光学系ＰＬの像面側に配置される基板Ｐ上の照射領域（露光領域（照明領域に共役））に形成される。ここで、基板Ｐの表面にはレジスト（感応剤）が塗布されている。マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとを同期駆動する、すなわちマスクＭＳＫを照明領域（照明光ＩＬ）に対して走査方向（Ｘ軸方向）に駆動するとともに、基板Ｐを露光領域（照明光ＩＬ）に対して同じ走査方向に駆動することで、基板Ｐが露光されて基板Ｐ上にマスクＭＳＫのパターンが転写される。
　基板ステージＰＳＴは、投影光学系ＰＬの下方（－Ｚ側）のベース（防振台）７１上に配置されている。基板ステージＰＳＴ上に、基板Ｐが、基板ホルダ（不図示）を介して保持されている。
　基板ステージＰＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、干渉計システムによって計測される。干渉計システムは、光学定盤７３から基板ステージＰＳＴの端部に設けられた移動鏡（又は鏡面加工された反射面（不図示））に測長ビームを照射し、移動鏡からの反射光を受光することにより、基板ステージＰＳＴの位置を計測する。その計測結果は制御装置（不図示）に供給され、制御装置は、干渉計システムの計測結果に従って基板ステージＰＳＴを駆動する。
　露光装置１０では、露光に先立ってアライメント計測（例えば、ＥＧＡ等）を行い、その結果を用いて、以下の手順で、基板Ｐを露光する。まず、制御装置の指示に従い、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に同期駆動する。これにより、基板Ｐ上の１つめのショット領域への走査露光を行う。１つめのショット領域に対する走査露光が終了すると、制御装置は、基板ステージＰＳＴを２つめのショット領域に対応する位置へ移動（ステッピング）する。そして、２つめのショット領域に対する走査露光を行う。制御装置は、同様に、基板Ｐのショット領域間のステッピングとショット領域に対する走査露光とを繰り返して、基板Ｐ上の全てのショット領域にマスクＭＳＫのパターンを転写する。
（照明系ＩＯＰの構成）
　次に、本実施形態における照明系ＩＯＰの構成について説明する。照明系ＩＯＰは、投影光学系ＰＬが備える複数の投影光学ユニット１００それぞれに対応する複数の照明ユニット９０を備える。図２は、照明ユニット９０の構成を概略的に示す図である。
　照明ユニット９０は、第１光源ユニットＯＰＵ１と、第２光源ユニットＯＰＵ２と、照明光学系８０と、を備える。
（光源ユニットの構成）
　第１光源ユニットＯＰＵ１は、第１光源アレイ２０Ａと、第１拡大光学系３０Ａとを備え、第２光源ユニットＯＰＵ２は、第２光源アレイ２０Ｂと、第２拡大光学系３０Ｂとを備える。
　図３（Ａ）は、第１光源アレイ２０Ａ及び第２光源アレイ２０Ｂの構成を概略的に示す平面図である。また、図３（Ｂ）は、第１光源ユニットＯＰＵ１及び第２光源ユニットＯＰＵ２の内部構成を概略的に示す図である。
　図３（Ａ）に示すように、第１光源アレイ２０Ａは、例えば基板２１Ａ上に２次元配列された複数（図３（Ａ）では、５×５）のＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ２３Ａを備える。ＬＥＤチップ２３Ａの個数は必要に応じて適宜変更してもよい。ＬＥＤチップ２３Ａは、ピッチＰ１で配列されており、ピッチＰ１は、隣り合うＬＥＤチップ２３Ａの中心間の距離である。
　複数のＬＥＤチップ２３Ａは各々、発光部２３１Ａを有し、当該発光部２３１Ａから出射する光のピーク波長は３８０～３９０ｎｍの範囲内にある。すなわち、発光部２３１Ａは、紫外線ＬＥＤ（ＵＶ　ＬＥＤ）である。発光部２３１Ａから出射する光のピーク波長は３８５ｎｍであることがより好ましい。発光部２３１Ａの発光面は正方形であり、その一辺の長さはａ１である。なお、以後の説明において、ＬＥＤチップ２３Ａが配列された２方向を、Ｘ１方向及びＹ１方向とする。Ｘ１方向とＹ１方向とは直交している。また、Ｘ１方向及びＹ１方向に直交する方向をＺ１方向とする。Ｚ１方向は、発光部２３１Ａが出射する光の光軸ＯＡと略平行である。
　第１拡大光学系３０Ａは、各ＬＥＤチップ２３Ａの発光部２３１Ａの拡大像を所定面ＰＰにそれぞれ形成するための拡大光学系である。図３（Ｂ）に示すように、第１拡大光学系３０Ａは、ＬＥＤチップ２３Ａの配列と対応するように配列された複数のレンズ部３１Ａを備える。レンズ部３１Ａは各々、発光部２３１Ａを、（ＬＥＤチップ２３Ａの配列ピッチＰ１）／（発光部２３１Ａの発光面の一辺の長さａ１）以上の倍率Ｍ１で拡大投影する両側テレセントリックな光学系である。なお、図３（Ｂ）では、図面の明瞭化のために、Ｙ１方向に沿って一列に並んだ４つのＬＥＤチップ２３Ａ（２３Ｂ）だけを示している。
　第２光源アレイ２０Ｂは、例えば基板２１Ｂ上に２次元配列された複数（図３（Ａ）では、５×５）のＬＥＤチップ２３Ｂを備える。ＬＥＤチップ２３Ｂの個数は必要に応じて適宜変更してもよい。ＬＥＤチップ２３Ｂは、ピッチＰ２で配列されており、ピッチＰ２は、隣り合うＬＥＤチップ２３Ｂの中心間の距離である。ＬＥＤチップ２３Ａの配列ピッチＰ１と、ＬＥＤチップ２３Ｂの配列ピッチＰ２とは、同一でもよいし、異なっていてもよい。
　複数のＬＥＤチップ２３Ｂは各々、発光部２３１Ｂを有し、当該発光部２３１Ｂから出射する光のピーク波長は３６０～３７０ｎｍの範囲内にある。すなわち、発光部２３１Ｂは、ＵＶ　ＬＥＤである。発光部２３１Ｂから出射する光のピーク波長は３６５ｎｍであることがより好ましい。発光部２３１Ｂの発光面は正方形であり、その一辺の長さはａ２である。
　第２拡大光学系３０Ｂは、各ＬＥＤチップ２３Ｂの発光部２３１Ｂの拡大像を所定面ＰＰにそれぞれ形成するための拡大光学系である。第２拡大光学系３０Ｂは、図３（Ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２３Ｂの配列と対応するように配列された複数のレンズ部３１Ｂを備える。レンズ部３１Ｂは各々、発光部２３１Ｂを、（ＬＥＤチップ２３Ｂの配列ピッチＰ２）／（発光部２３１Ｂの発光面の一辺の長さａ２）以上の倍率Ｍ２で拡大投影する両側テレセントリックな光学系である。
　本実施形態では、レンズ部３１Ａ，３１Ｂはそれぞれ、４枚の平凸レンズを備えているが、これに限定されるものではなく、レンズ部３１Ａ，３１Ｂは、例えば２枚の両凸レンズを備えていてもよいし、３枚の両凸レンズを備えていてもよい。また、レンズ部３１Ａ，３１Ｂは、例えば、平凸レンズと両凸レンズとを備えていてもよい。
　ここで、第１光源アレイ２０Ａ及び第２光源アレイ２０Ｂの製造過程において、各ＬＥＤチップ２３Ａ，２３Ｂを基板２１Ａ，２１Ｂ上に配列し固定するときに（より具体的には、クリームはんだのリフロー時）、ＬＥＤチップ２３Ａ，２３Ｂの固定位置が設計位置からずれてしまう場合がある。ＬＥＤチップ２３Ａ，２３Ｂの位置ずれは、第１光源ユニットＯＰＵ１及び第２光源ユニットＯＰＵ２から出射される光の照度低下を招く。
　そこで、本実施形態に係る基板２１Ａ，２１Ｂには、製造時におけるＬＥＤチップ２３Ａ，２３Ｂの位置ずれを抑制する、基板２１Ａ，２１Ｂの一部からなる突出部２１１が設けられている。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、基板２１Ａ，２１Ｂに設けられた突出部２１１を説明するための図であり、図４（Ａ）は基板２１Ａ，２１Ｂの平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。なお、基板２１Ａ，２１Ｂに設けられた突出部２１１の構造は同一であるため、ここでは、基板２１Ａについて説明する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）では、説明のため、ＬＥＤチップ２３Ａの一部を図示している。また、図４（Ｂ）において、ＬＥＤチップ２３Ａのハッチングを省略している。
　突出部２１１は、複数のＬＥＤチップ２３Ａの間に設けられる。本実施形態では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、十字状の突出部２１１が各ＬＥＤチップ２３Ａの角部に隣接するように設けられている。図４（Ｂ）に示すように、突出部２１１の端部２１１ａは、ＬＥＤチップ２３Ａの下面（－Ｚ１側の面）よりも高い位置にある。突出部２１１の高さは、端部２１１ａがＬＥＤチップ２３Ａの下面より高い位置にあり、かつ、ＬＥＤチップ２３Ａから出射される光を遮らない高さであればよい。また、突出部２１１の形状は、ＬＥＤチップ２３Ａから出射された光が突出部２１１に入射しないような形状であればよい。突出部２１１とＬＥＤチップ２３Ａとは接触していてもよいし、突出部２１１とＬＥＤチップ２３Ａとの間に隙間があってもよい。
　第１光源アレイ２０Ａの製造時、隣接する４つの突出部２１１によって規定される領域（４つの突出部２１１に囲まれた領域）にＬＥＤチップ２３Ａを配置する。突出部２１１の端部２１１ａは、ＬＥＤチップ２３Ａの下面よりも高い位置にあるため、当該領域に配置されたＬＥＤチップ２３Ａの移動が規制される。このため、ＬＥＤチップ２３Ａを基板２１Ａに固定するときにＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれが抑制される。これにより、ＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれに起因する照度低下が抑制され、第１光源ユニットＯＰＵ１は高輝度の光を出射することができる。
（照明光学系８０の構成）
　図２に戻り、照明光学系８０は、第１のダイクロイックミラーＤＭ１を含んで構成される第１の集光光学系（第１の光学系）８１Ａと、第２の集光光学系（第２の光学系）８１Ｂと、第２のダイクロイックミラーＤＭ２と、結像光学系８３と、フライアイレンズＦＥＬと、コンデンサー光学系８４と、を備える。
　第１の集光光学系８１Ａは、第１拡大光学系３０Ａによって形成される発光部２３１Ａの拡大像の瞳を形成する。すなわち、第１の集光光学系８１Ａの後側焦点位置が瞳の位置となる。第１の集光光学系８１Ａは、光路の途中に第１のダイクロイックミラーＤＭ１を有し、ピーク波長３８５ｎｍの光の少なくとも一部を反射する。これにより、第２のダイクロイックミラーＤＭ２に光束が入射する。なお、第１の集光光学系８１Ａは、第１のダイクロイックミラーＤＭ１を備えない構成としてもよく、その場合は、第１光源ユニットＯＰＵ１の配置と第１の集光光学系８１Ａの各レンズの配置を適宜調整して第２のダイクロイックミラーＤＭ２に光束が入射するように構成すればよい。また、第１の集光光学系８１Ａは、１枚のレンズで構成されていてもよいし、複数のレンズを含むレンズ群で構成されていてもよい。
　第２の集光光学系８１Ｂは、第２拡大光学系３０Ｂによって形成される発光部２３１Ｂの拡大像の瞳を形成する。すなわち、第２の集光光学系８１Ｂの後側焦点位置が瞳の位置となる。第２の集光光学系８１Ｂは、１枚のレンズで構成されていてもよいし、複数枚のレンズを含むレンズ群で構成されていてもよい。
　第２のダイクロイックミラーＤＭ２は、ピーク波長３８５ｎｍの光の少なくとも一部を透過し、ピーク波長３６５ｎｍの光の少なくとも一部を反射する。これにより、第１の集光光学系８１Ａによって形成された瞳像と、第２の集光光学系８１Ｂによって形成された瞳像とを重ね合わせた合成像が形成される。
　本実施形態において、第２のダイクロイックミラーＤＭ２は、第１の集光光学系８１Ａによって形成された瞳像と、第２の集光光学系８１Ｂによって形成された瞳像とを重ね合わせて合成像を形成する。すなわち、第２のダイクロイックミラーＤＭ２は、第１の集光光学系８１Ａの後側焦点位置であって、第２の集光光学系８１Ｂの後側焦点位置である位置に配置される。これにより、第２のダイクロイックミラーＤＭ２は、第１光源ユニットＯＰＵ１から出射した光と、第２光源ユニットＯＰＵ２から出射した光と、にケーラー照明される。ケーラー照明することにより、第１の集光光学系８１Ａによって形成された瞳像の光束の照度変化及び第２の集光光学系８１Ｂによって形成された瞳像の光束の照度変化を小さくすることができる。なお、本実施形態の構成に限定されず、第１の集光光学系８１Ａと第２の集光光学系８１Ｂとが、それぞれ第２のダイクロイックミラーＤＭ２に第１光源ユニットＯＰＵ１の像と第２光源ユニットＯＰＵ２の像とを形成するクリティカル照明を行うように構成されてもよい。
　照明ユニット９０には、ピーク波長３８５ｎｍの光をモニタリングするための検出器ＤＴ１０と、ピーク波長３６５ｎｍの光をモニタリングするための検出器ＤＴ２０と、ピーク波長３８５ｎｍの光とピーク波長３６５ｎｍの光とをモニタリングするための検出器ＤＴ３０とが設けられている。
　具体的には、検出器ＤＴ１０は、第１のダイクロイックミラーＤＭ１に反射されたピーク波長３８５ｎｍの光の照度を検出する。検出器ＤＴ２０は、第２のダイクロイックミラーＤＭ２に反射されたピーク波長３６５ｎｍの光の照度を検出する。検出器ＤＴ３０は、第２のダイクロイックミラーＤＭ２により意図せず反射された３８５ｎｍの光の照度と、第２のダイクロイックミラーＤＭ２が意図せず透過した３６５ｎｍの光の照度と、を検出する。
　検出器ＤＴ１０～ＤＴ３０の検出結果は不図示の制御装置に出力され、制御装置は検出器ＤＴ１０～ＤＴ３０の検出結果に基づいて、第１光源ユニットＯＰＵ１及び第２光源ユニットＯＰＵ２がそれぞれ備えるＬＥＤチップ２３Ａ及び２３Ｂに供給する電流の値等を制御する。
　結像光学系８３は、第２のダイクロイックミラーＤＭ２が合成した合成像をフライアイレンズＦＥＬの入射端に等倍投影する両側テレセントリックな光学系である。なお、結像光学系８３は、第２のダイクロイックミラーＤＭ２が合成した合成像をフライアイレンズＦＥＬの入射端に縮小投影してもよい。
　フライアイレンズＦＥＬは、たとえば正の屈折力を有する多数のレンズエレメントをその光軸が基準光軸ＡＸと平行になるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。フライアイレンズＦＥＬを構成する各レンズエレメントは、マスクＭＳＫ上において形成すべき照野の形状（ひいては基板Ｐ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を有する。
　したがって、フライアイレンズＦＥＬに入射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割され、各レンズエレメントの後側焦点面（出射面）またはその近傍には１つの光源像がそれぞれ形成される。すなわち、フライアイレンズＦＥＬの後側焦点面（出射面）またはその近傍には、多数の光源像からなる実質的な面光源すなわち二次光源が形成される。フライアイレンズＦＥＬの後側焦点面（出射面）またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り８５に入射する。なお、本実施形態においてフライアイレンズＦＥＬの後側焦点面（出射面）と、第１光源アレイ２０Ａ及び第２光源アレイ２０Ｂとは、光学的に共役である。
　開口絞り８５は、投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定するための可変開口部を有する。そして、開口絞り８５は、可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値（投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比）を所望の値に設定する。開口絞り８５を介した二次光源からの光は、コンデンサー光学系８４の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭＳＫを重畳的に照明する。
　なお、第１光源ユニットＯＰＵ１及び第２光源ユニットＯＰＵ２が出射する光の波長は上述したものに限られず、３６０～４４０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する光を出射するＬＥＤチップを適宜組み合わせて第１光源ユニットＯＰＵ１と第２光源ユニットＯＰＵ２とを構成してもよい。例えば、第１光源ユニットＯＰＵ１がピーク波長４０５ｎｍの光を出射し、かつ、第２光源ユニットＯＰＵ２がピーク波長３８５ｎｍの光を出射するように構成してもよい。また、第１光源ユニットＯＰＵ１がピーク波長３９５ｎｍの光を出射し、かつ、第２光源ユニットＯＰＵ２がピーク波長３８５ｎｍの光を出射するように構成してもよい。第１光源ユニットＯＰＵ１から出射する光の波長と第２光源ユニットＯＰＵ２が出射する光の波長の組み合わせは、これらの例示には限られない。なお、第１光源ユニットＯＰＵ１が出射する光の波長と第２光源ユニットＯＰＵ２が出射する光の波長の組み合わせを、本第１実施形態以外の組み合わせとする場合は、使用する波長に応じて適宜ダイクロイックミラーの材料を変更することが好ましい。
（光源アレイの製造方法）
　次に、第１光源アレイ２０Ａ及び第２光源アレイ２０Ｂの製造方法について説明する。第１光源アレイ２０Ａ及び第２光源アレイ２０Ｂの製造方法は同一であるため、ここでは第１光源アレイ２０Ａについて説明する。
　図５（Ａ）～図５（Ｈ）は、第１光源アレイ２０Ａの製造方法を示す図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ－Ａ線断面図であり、図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）のＢ－Ｂ線断面図であり、図５（Ｆ）は、図５（Ｅ）のＣ－Ｃ線断面図であり、図５（Ｈ）は、図５（Ｇ）のＤ－Ｄ線断面図である。
　まず、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、基板２１Ａを準備する。基板２１Ａは、例えば銅（Ｃｕ）等の金属製の基板である。
　図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）に示すように、基板２１Ａをエッチングすることによって、ポスト２１２及び突出部２１１を形成する。これにより、突出部２１１は、基板２１Ａの一部から形成されるので、突出部２１１の強度が高まる。エッチングは、例えば、フォトリソグラフィ工程によりパターン形成されたレジストをマスクとして行われる。
　次に、図５（Ｅ）及び図５（Ｆ）に示すように、基板２１Ａ上に、絶縁層２２１と、配線層２２２と、を順に形成する。次に、図５（Ｇ）及び図５（Ｈ）に示すように、ポスト２１２の上面および配線層２２２上に、クリームはんだ２２３を塗布し、ＬＥＤチップ２３Ａを突出部２１１で規定された領域に配置する。その後、リフローによってＬＥＤチップ２３Ａを基板２１Ａに固定する。このとき、突出部２１１によりＬＥＤチップ２３Ａの移動が制限されるので、ＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれが抑制される。以上の処理により、ＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれが抑制された第１光源アレイ２０Ａを得ることができる。なお、図示されるように、本実施形態においては、各ＬＥＤチップ２３ＡはＸ１方向に直列に接続されることになる。
　以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、第１光源ユニットＯＰＵ１は、基板２１Ａの表面上の２次元配列された複数のＬＥＤチップ２３Ａと、基板２１Ａから突出し、複数のＬＥＤチップ２３Ａの間に設けられた突出部２１１と、を備える。突出部２１１の端部２１１ａは、ＬＥＤチップ２３Ａの下面よりも高い位置にある。これにより、ＬＥＤチップ２３Ａを基板２１Ａに固定するときに、突出部２１１がＬＥＤチップ２３Ａの移動を制限しＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれが抑制されるので、第１光源ユニットＯＰＵ１の照度低下が抑制される。したがって、第１光源ユニットＯＰＵ１は、高輝度な面光源を実現できる。
　また、本実施形態によれば、基板２１Ａは、金属材料で形成されている。これにより、突出部２１１をエッチング等により容易に形成することができる。
　また、本実施形態によれば、突出部２１１は、基板２１Ａの一部からなる。これにより、突出部２１１は高い強度を有する。
（変形例１）
　上記実施形態では、ＬＥＤチップ２３Ａの角部に隣接して突出部２１１が設けられていたが、これに限られるものではない。突出部２１１は、各ＬＥＤチップ２３Ａと、当該ＬＥＤチップ２３Ａと隣り合う他のＬＥＤチップ２３Ａの少なくとも１つと、の間に設けられていればよい。
　図６（Ａ）は、変形例１に係る突出部２１１Ａの一例を示す平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、変形例１に係る突出部２１１Ａは円柱状である。変形例１では、Ｘ１方向及びＹ１方向に２列×２列で配列されたＬＥＤチップ２３Ａを１セット（二点鎖線で示す）とした場合に、突出部２１１Ａは、１セット内において、Ｘ１方向に隣り合うＬＥＤチップ２３Ａ同士の間と、Ｙ１方向に隣り合うＬＥＤチップ２３Ａ同士の間と、に設けられている。また、Ｘ１方向及びＹ１方向において隣り合うセットの間には、突出部２１１Ａが設けられていないが、隣り合うセットの間に突出部２１１Ａを設けてもよい。突出部２１１ＡとＬＥＤチップ２３Ａとは接触していてもよいし、突出部２１１ＡとＬＥＤチップ２３Ａとの間に隙間があってもよい。
　基板２１Ａがこのような突出部２１１Ａを有する場合、第１光源アレイ２０Ａの製造時、治具などによってＬＥＤチップ２３Ａを突出部２１１Ａに押しあててリフローすることで、ＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれを抑制することができる。なお、基板２１Ａに、ＬＥＤチップ２３Ａを突出部２１１Ａに押しあてる機構を設けてもよい。
　変形例１のような円柱状の突出部２１１Ａを用いる場合、ＬＥＤチップ２３Ａと突出部２１１Ａとが点で接触するため、ＬＥＤチップ２３Ａの位置決め精度が向上する。
　なお、例えば、１セット内において、中央部に十字状の突出部２１１を配置し、Ｘ１方向に隣り合うＬＥＤチップ２３Ａ同士の間と、Ｙ１方向に隣り合うＬＥＤチップ２３Ａ同士の間と、に円柱状の突出部２１１Ａを配置するようにしてもよい。
（変形例２）
　図７（Ａ）は、変形例２に係る突出部２１１Ｂの一例を示す平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、変形例２では、二点鎖線で示す１セット内において、壁状の突出部２１１Ｂを、Ｘ１方向に隣り合うＬＥＤチップ２３Ａ同士の間と、Ｙ１方向に隣り合うＬＥＤチップ２３Ａ同士の間と、に設けている。この場合も、変形例１と同様に、ＬＥＤチップ２３Ａを突出部２１１Ｂに押しあててリフローすることで、ＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれを抑制することができる。突出部２１１ＢとＬＥＤチップ２３Ａとは接触していてもよいし、突出部２１１ＢとＬＥＤチップ２３Ａとの間に隙間があってもよい。また、本変形例２においてＸ１方向及びＹ１方向において隣り合うセットの間には、突出部２１１Ｂが設けられていないが、隣り合うセットの間に突出部２１１Ｂを設けてもよい。
　なお、壁状の突出部２１１Ｂを、ＬＥＤチップ２３Ａの各辺に隣接するように設けてもよい。この場合、壁状の突出部２１１Ｂに囲まれた領域にＬＥＤチップ２３Ａを配置することにより、ＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれを抑制することができる。
（変形例３）
　上記実施形態及び変形例１及び２では、突出部２１１，２１１Ａ，２１１Ｂは、例えばＬＥＤチップ２３Ａの辺の一部と隣接していたが、突出部２１１は、ＬＥＤチップ２３Ａの全周を取り囲むように形成されていてもよい。図８（Ａ）は、変形例３に係る突出部２１１Ｃの一例を示す平面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。変形例３では、基板２１Ａに、ＬＥＤチップ２３Ａを収容する凹部２１３を形成することにより、突出部２１１Ｃを実現している。これにより、突出部２１１Ｃは、ＬＥＤチップ２３Ａの全周を取り囲む。ＬＥＤチップ２３Ａを凹部２１３に収容することで、ＬＥＤチップ２３Ａの位置ずれを抑制することができる。
　なお、上記実施形態及び変形例１～３では、突出部２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃが、基板２１Ａの一部からなる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、実施形態及び変形例１及び２において、突出部２１１，２１１Ａ，２１１Ｂは、基板２１Ａと接触する、基板２１Ａとは異なる部材（基板２１Ａと別体の部材）であってもよい。すなわち、基板２１Ａと異なる部材を基板２１Ａに固定（半田づけ、接着）することによって、突出部２１１，２１１Ａ，２１１Ｂを形成してもよい。この場合、突出部２１１，２１１Ａ，２１１Ｂは基板２１Ａと同一の材料から形成されていてもよいし、異なる材料から形成されていてもよい。
　また、上記実施形態及び変形例１～３において、基板２１ＡにＬＥＤチップ２３Ａを配列していたが、これに限られるものではない。ＬＥＤチップ２３Ａを、ヒートシンク上に配列してもよい。ＬＥＤチップ２３Ｂについても同様である。ヒートシンクとしては、例えば、内部に冷媒を通す流路を有するマイクロチャネルヒートシンクや、フィンタイプのヒートシンクが挙げられる。ＬＥＤはＬＥＤチップ２３Ａの温度が上昇すると光量が低下するが、ＬＥＤチップ２３Ａをヒートシンクに配列することにより、ＬＥＤチップ２３Ａの温度上昇を抑制することができる。
　また、上記実施形態及び変形例１～３では、照明ユニット９０は、第１光源ユニットＯＰＵ１と、第２光源ユニットＯＰＵ２と、第２のダイクロイックミラーＤＭ２を含む照明光学系８０と、を備えていたがこれに限られるものではない。例えば、照明ユニット９０は、第１光源ユニットＯＰＵ１と第２光源ユニットＯＰＵ２とのいずれか一方のみを有していてもよい。この場合、照明光学系８０は、第１光源ユニットＯＰＵ１又は第２光源ユニットＯＰＵ２から出射された光をマスクＭＳＫに導くことができれば、任意の構成を有することができる。
　上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
１０　露光装置
２０Ａ　第１光源アレイ
２０Ｂ　第２光源アレイ
２１Ａ，２１Ｂ　基板
２３Ａ，２３Ｂ　ＬＥＤチップ
３１Ａ，３１Ｂ　レンズ部
８０　照明光学系
９０　照明ユニット
１００　投影光学ユニット
２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃ　突出部
２１１ａ　端部
２３１Ａ，２３１Ｂ　発光部
ＤＭ２　第２のダイクロイックミラー
ＭＳＫ　マスク
ＯＰＵ１　第１光源ユニット
ＯＰＵ２　第２光源ユニット
Ｐ　基板
　

Claims (17)

  1. 　固定対象物の表面上に２次元配列された複数の光源素子と、
    　前記固定対象物から突出し、前記複数の光源素子の各光源素子と、前記各光源素子と隣り合う他の光源素子の少なくとも１つとの間に設けられた突出部と、
    を備え、
    　前記突出部の端部は、前記各光源素子の下面よりも高い位置にある、
    光源ユニット。
  2. 　前記固定対象物は、基板又はヒートシンクである、
    請求項１に記載の光源ユニット。
  3. 　前記ヒートシンクは、内部に冷媒を通す流路を有する、
    請求項２に記載の光源ユニット。
  4. 　前記固定対象物は金属材料で形成されている、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光源ユニット。
  5. 　前記突出部は、前記固定対象物の一部からなる、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光源ユニット。
  6. 　前記突出部は、前記固定対象物と接触する、前記固定対象物と異なる部材からなる、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光源ユニット。
  7. 　前記複数の光源素子から出射される光は、前記突出部に入射しない、
    請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光源ユニット。
  8. 　前記複数の光源素子のうち、第１方向及び前記第１方向と交差する第２方向に２列×２列で配列された光源素子を１セットとした場合に、前記突出部は、前記１セット内において、前記第１方向に隣り合う光源素子同士の間と、前記第２方向に隣り合う光源素子同士の間と、に設けられる、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光源ユニット。
  9. 　前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方において、隣り合う前記光源素子のセットの間には、前記突出部が設けられていない、
    請求項８に記載の光源ユニット。
  10. 　前記複数の光源素子は各々、光を出射する発光部を備え、
    　前記複数の光源素子の各々の前記発光部の拡大像を形成するレンズ部を２次元平面上に複数配列したレンズアレイを更に備える、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光源ユニット。
  11. 　前記光源素子は、発光ダイオード素子である、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光源ユニット。
  12. 　前記光源素子は、波長４００ｎｍ以下の光を出射する、
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光源ユニット。
  13. 　請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光源ユニットと、
    　前記光源ユニットから出射された光を被照射体に導く照明光学系と、
    を備える照明ユニット。
  14. 　複数の請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光源ユニットと、
    　複数の前記光源ユニットから出射された光を合成する合成光学素子を含み、前記合成光学素子から出射された合成光を被照射体に導く照明光学系と、
    を備える照明ユニット。
  15. 　請求項１３又は請求項１４に記載の照明ユニットと、
    　前記照明ユニットにより照明されるマスクのパターン像を感光性基板上に投影する投影光学系と、
    を備える露光装置。
  16. 　前記感光性基板は、少なくとも一辺の長さ又は対角長が５００ｍｍ以上である、
    請求項１５に記載の露光装置。
  17. 　請求項１５または請求項１６に記載の露光装置を用いた露光方法であって、
    　前記照明ユニットによりマスクを照明することと、
    　前記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像を感光性基板へ投影することと、
    を含む露光方法。
    　
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