(57)【要約】【課題】被照明面に対する照度分布制御の点で有利な照明光学系を提供する。【解決手段】被照明面を照明する照明光学系であって、複数のＬＥＤが配列された光源部と、オプティカルインテグレータと、光源部の光の射出面とオプティカルインテグレータの光の入射側の面とを光学的に共役な関係にする光学系と、を備え、オプティカルインテグレータは、オプティカルインテグレータの入射側の面に形成されるＬＥＤの１個当たりの共役像を８０領域以上に分割し、各分割領域によって形成された各像を重ね合わせて被照明面に導く光学系を有する。【選択図】図１
2020140172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照明面を照明する照明光学系であって、
複数の発光素子が配列された光源部と、
オプティカルインテグレータと、
前記光源部の光の射出面と前記オプティカルインテグレータの光の入射側の面とを光学的に共役な関係にする光学系と、を備え、
前記オプティカルインテグレータは、前記オプティカルインテグレータの入射側の面に形成される前記発光素子の１個当たりの共役像を８０領域以上に分割し、
各分割領域によって形成された各像を重ね合わせて前記被照明面に導く光学系を有する、ことを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記オプティカルインテグレータは、前記光の入射側の面に形成される前記発光素子の１個当たりの共役像を４００領域以上に分割する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記オプティカルインテグレータは、前記光の入射側の面に形成される前記発光素子の１個当たりの共役像を８００領域以上に分割する、ことを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記オプティカルインテグレータは、波面分割型オプティカルインテグレータを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記オプティカルインテグレータは第１のピッチを有する第１のレンズ群と、第２のピッチを有する第２のレンズ群と、を備える、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記複数の発光素子は、それぞれの出力を個別に調整する手段を有する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記複数の発光素子は、ＬＥＤを含む、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記複数の発光素子は、５０個以上の発光素子を含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項９】
基板を露光する露光装置であって、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学系と
前記照明光学系で照明された原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記原版のパターンが形成された面または前記面と光学的に共役な面の照度分布を計測する計測器を備える、ことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記計測器の計測結果に基づいて、前記複数の発光素子のうち、少なくとも１つの発光素子から射出される光の強度分布を調整する調整部を備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
基板を露光する露光装置であって、
複数の発光素子が配列された光源部と、オプティカルインテグレータと、前記光源部の光の射出面と前記オプティカルインテグレータの光の入射側の面とを光学的に共役な関係にする光学系と、を含み、原版を照明する照明光学系と、
前記照明光学系で照明された前記原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
前記原版のパターンが形成された面または前記面と光学的に共役な面の照度分布を計測する計測器と、
前記計測器の計測結果に基づいて、前記複数の発光素子のうち、少なくとも１つの発光素子から射出される光の強度分布を調整する調整部と、を備える、ことを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
前記調整部は、基板上に露光されたパターンから、パターン特性を解析し、前記解析の結果に基づき、前記複数の発光素子のうち、少なくとも１つの発光素子から射出される光の強度分布を調整する、ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記原版を保持する原版保持部と、
前記基板を保持する基板保持部と、を備え、
前記調整部は、前記原版保持部または前記基板保持部を駆動させて露光を行う際に、前記複数の発光素子のうち、少なくとも１つの発光素子から射出される光の強度分布を調整する、ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光した前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系、露光装置、および、物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、半導体デバイスやＦＰＤの製造工程である、リソグラフィ工程において、原版（レチクル、又はマスク）のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレート等）に転写する装置である。これまで露光装置の光源には、水銀ランプが用いられてきた。しかし近年、水銀ランプの代わりに、省エネルギーであるＬＥＤ光源へ置換することが期待されている。ＬＥＤは発光を制御する基板回路に電流を流してから、光の出力が安定するまでの時間が短く、水銀ランプのように常時発光させる必要がないため、長寿命でもある。
【０００３】
しかし、ＬＥＤの１個当たりの光の出力は水銀ランプに比べて小さいため、ＬＥＤを水銀ランプの光源の代わりに用いる場合、ＬＥＤを複数配列したＬＥＤアレイを用いて光の総出力を大きくすることが求められる。
【０００４】
このようなＬＥＤアレイを光源として用いた従来技術として、特許文献１および特許文献２がある。特許文献１では、光源の射出面とフライアイレンズの入射端面が光学系の共役面になっているクリティカル照明において、光源としてＬＥＤアレイを用いている。また、特許文献２では、光源の射出面とフライアイレンズの入射端面がフーリエ共役面となっているケーラー照明において、光源としてＬＥＤアレイを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２００７８７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０７３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、クリティカル照明を利用しているため、照度ムラが発生しやすい。一方、特許文献２では、ケーラー照明であるため、クリティカル照明に比べ照度ムラを低減することは可能であるが、被照射面に入射する光の角度分布(有効光源分布)を所望の形に形成することが困難である。
【０００７】
本発明は、例えば、被照明面に対する照度分布制御の点で有利な照明光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、被照明面を照明する照明光学系であって、複数のＬＥＤが配列された光源部と、オプティカルインテグレータと、光源部の光の射出面とオプティカルインテグレータの光の入射側の面とを光学的に共役な関係にする光学系と、を備え、オプティカルインテグレータは、オプティカルインテグレータの入射側の面に形成されるＬＥＤの１個当たりの共役像を８０領域以上に分割し、各分割領域によって形成された各像を重ね合わせて被照明面に導く光学系を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、被照明面に対する照度分布制御の点で有利な照明光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】照明光学系の構成を示す概略図である。
【図２】光源ユニットに含まれる光源部を説明する図である。
【図３】図２（Ａ）中の破線部分の拡大概略図である。
【図４】インテグレータ３を説明する図である。
【図５】ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の一部を拡大した概略図である。
【図６】ＭＬＡの入射端面上に結像した光源部から射出された光を説明する図である。
【図７】開口絞り４を説明する図である。
【図８】ＭＬＡの入射端面に形成されたＬＥＤチップの１個当たりの共役像を示す図である。
【図９】照明面における照度分布を説明する図である。
【図１０】ＭＬＡにおける屈折面のピッチを決定する方法を説明する図である。
【図１１】インテグレータの他例を示す図である。
【図１２】計測ユニットの概略図である。
【図１３】露光装置の構成を示す概略図である。
【図１４】光源部の点灯例とその有効光源分布を示す図である。
【図１５】光源部の点灯例とその有効光源分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
（照明光学系）
図１〜１２を用いて、本発明に係る照明光学系５０を説明する。図１は、照明光学系５０の構成を示す概略図である。照明光学系５０は、光源ユニット１、結像光学系２、インテグレータ３、開口絞り４、コンデンサレンズ５、視野絞り７、結像光学系８、および計測ユニット４００（計測器）を備える。
【００１３】
光源ユニット１は、照明光学系５０の光源として使用される。まず、光源ユニット１の構成について、図２および図３を用いて説明する。図２は、光源ユニット１に含まれる光源部１００、２００を説明する図である。図２（Ａ）は、光源部の一例を示す図である。光源部１００は、円形の基板回路５１に所定の間隔で複数のＬＥＤチップ５２が配列されている。基板回路５１に外部から電流を流すことで、それぞれのＬＥＤチップ５２から所定の波長の光が出力される。ＬＥＤチップ５２は、各ＬＥＤチップ５２に流す電流値の値を不図示の制御部によって制御することにより、それぞれの出力を個別に調整することができる。なお、本実施形態において、光源部１００には複数のＬＥＤチップを用いるが、発光特性がある程度揃った光を発する発光素子であればよく、例えば、有機ＥＬ等であってもよい。
【００１４】
ここで、一般的なＬＥＤチップ５２は一辺が０．５ｍｍ〜４ｍｍの四角形状である。本実施形態では一例として一辺が１ｍｍのＬＥＤチップ５２が３ｍｍの間隔で配置されている。ただし、ＬＥＤチップ５２の大きさおよび配列方法はこの限りではない。例えば、ＬＥＤチップの発熱を冷却する場合を想定して、熱のたまりやすい中心付近は間隔を広く、比較的熱の逃げやすい周辺部の間隔は、中心付近に比べて狭くするなど等間隔でなくても良い。また、ＬＥＤチップ５２の配列個数に関しても、本実施形態によって限定されるものではない。例えば、照明光学系５０を露光装置に用いる場合、複数のＬＥＤチップ５２によって露光処理に必要な光量が得られればよい。好ましくは、５０個以上のＬＥＤチップ５２が配列されていてれば良い。光源部１００にＬＥＤチップ５２以外の発光素子を用いる場合も同様である。
【００１５】
図２（Ｂ）は、光源部の他例を示す図である。本図に示すように、光源部２００は、基板回路２５１の全体形状が矩形形状であってもよい。さらに、基板回路は、１枚であってもよいし、分割して複数枚を並べてもよい。
【００１６】
図３は、図２（Ａ）中の破線部分の拡大概略図である。本図では、図２（Ａ）中の光源部１００の破線部分に着目し、該破線部分の光源ユニット１を、照明光学系５０の光軸に垂直な方向から見た図である。光源部１００の射出面近傍には集光レンズ５３および集光レンズ５４が配置されている。光源部１００のそれぞれのＬＥＤチップ５２から射出された光は、集光レンズ５３および集光レンズ５４により集光され、その射出角度は小さくなる。なお、本図に示す集光レンズ５３および集光レンズ５４は一例であって、集光レンズは光源部１００に対して、光の射出方向に１枚または３枚以上並べてもよい。
【００１７】
ＬＥＤチップ５２から射出された光束は、半角で５０°〜７０°程度の広がりを持っているが、集光レンズ５３および集光レンズ５４によって３０°以下程度に変換される。なお、集光レンズ以外の集光手段として、ＣＰＣ（複合放物面鏡）などの反射光学素子やフレネルレンズなどを用いることも可能である。
【００１８】
図１に戻り、光源ユニット１から射出された光束は、結像光学系２を通過して、インテグレータ３へ入射する。結像光学系２は、光源部１００の光の射出面とインテグレータ３の光の入射側の面（入射端面）とを光学的に共役な関係にする。このような照明系をクリティカル照明とよぶ。なお、結像光学系２は、図１において、簡易的に平凸レンズ２枚で描いているが、複数のレンズ群で構成されてもよい。
【００１９】
本実施形態のインテグレータ３は、例えば、入射光の波面を分割して、射出面側に複数の二次光源を形成する波面分割型オプティカルインテグレータを用いる。インテグレータ３は、例えば、シリンドリカルレンズの集合体、または、一体形成されたマイクロレンズアレイ等で構成されうる。本実施形態では、インテグレータ３として正のパワーを持った屈折面が同一平面状に細かく並べられた透過部材板を２枚用いる。
【００２０】
図４は、インテグレータ３を説明する図である。図４に示すように、インテグレータ３の一枚の透過部材板には約５０列×５０列の屈折面が構成されている。ただし、本図では、説明簡単ためにピッチを粗く描いており、実際は図面で描写しきれないほど細かいピッチ（数μｍ〜数十μｍ）で屈折面を並べている。本実施形態では、細かいピッチで屈折面をつけた透過部材板をマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）と呼ぶ。
【００２１】
本実施形態ではこのようなＭＬＡを２枚（ＭＬＡ３１、ＭＬＡ３２）用いている。図５は、ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の一部を拡大した概略図である。ＭＬＡ３１の屈折面とＭＬＡ３２の屈折面とは、互いに向き合うように、かつその屈折面のピッチが一致するように配置されている。屈折面のパワー、および、ＭＬＡ３１とＭＬＡ３２との間隔は、ＭＬＡ３１に入射する平行光がＭＬＡ３２の屈折面上にフォーカスするように設計されている。前述のように屈折面を設計した場合、ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２のピッチが細かくなればなるほど、その屈折面の焦点距離は短くなる。本実施形態のように屈折面のピッチが細かく焦点距離が短い場合、１枚の透過部材板で構成すると、板厚が十分にとれないため、ＭＬＡを２枚用いて向い合わせるようにしている。ただし、ＭＬＡのピッチがそれほど細かくない場合は、１枚のＭＬＡの表裏面に夫々、例えば、同じピッチで屈折面を構成してもよい。
【００２２】
ＬＥＤの発光波長が紫外領域の場合、ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の硝材は合成石英や溶融石英、その他紫外光で高い透過率を持つものを用いる。ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２には、用いる硝材の種類や、ピッチの細かさにより、様々な製法を選択することができる。ピッチが数ｍｍ程度の場合は研削研磨によって作成してもよいし、それ以下の細かいピッチの場合は、溶融成形やリヒート成形によって作成してもよい。また、成形が困難なほどピッチが細かい場合は、リソグラフィを利用してもよい。
【００２３】
ここで、光源部１００におけるＬＥＤチップ５２の配列とＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の屈折面のピッチの関係について説明する。光源ユニット１の光の射出面とインテグレータ３の入射端面、つまりＭＬＡ３１の入射端面は、光学的に共役な関係である。よって、ＭＬＡ３１の光の入射端面には配列されたＬＥＤチップ５２に対応する光強度分布が形成される。
【００２４】
本実施形態のＭＬＡ３１のピッチは、ＬＥＤチップ５２の配列ピッチに比べて１００倍程度に細かく構成されている。図６は、ＭＬＡ３１の入射端面上に結像した光源部１００から射出された光５２−１〜５２−４を説明する図である。ただし、本図は、図面の描写解像力上、１００倍のピッチ表示が困難であったため、便宜上２０〜３０倍で描いている。このように、共役面上に結像した光の大きさに比べてＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の屈折面のピッチは非常に細かくなっている。
【００２５】
インテグレータ３の光の射出側の面（射出端面）近傍には、開口絞り４が配置されている。図７は、開口絞り４を説明する図である。開口絞り４は、光が透過する部分６２と、光を遮断する部分６１を備える。
【００２６】
開口絞り４を通過した光束は、コンデンサレンズ５を通過して照明面６に至る。コンデンサレンズ５は、インテグレータ３の射出端面と照明面６が光学的にフーリエ共役面になるように設計されている。このため、照明面６には、インテグレータ３の射出端面に形成された二次光源から射出される光束強度分布が重ね合わされる。よって、照明面６上で照度ムラを低減するためには、それぞれの二次光源から射出する光束分布について考える必要がある。
【００２７】
前述したようにインテグレータ３は部分的に、２つの屈折面を用いてフーリエ光学系を形成している。そのため、インテグレータ３の射出面(二次光源)から射出する光束の強度分布は、ＭＬＡ３１の入射面における強度分布を一つ一つの屈折面で切り取った強度分布と同等である。
【００２８】
光源部１００に用いる複数のＬＥＤチップ５２の発光分布は、ほぼ同じ特性のＬＥＤチップを用いた場合、個体差がほとんど出ないと考えられる。つまりＬＥＤチップ５２の１個当たりの発光分布がＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２で分割され、照明面６上を照らすと考えてよい。
【００２９】
図８〜図１０を用いて、ＭＬＡの１つ１つの屈折面によって分割された、二次光源の強度分布と照明面６の関係を説明する。図８は、ＭＬＡ３１の入射端面に形成されたＬＥＤチップ５２の１個当たりの共役像を示す図である。仮に、図８のようにＬＥＤチップ５２の１個当たりの共役像がＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２のピッチによってＥ１〜Ｅ４の４つのエリアに分割されるとする。これらの分割エリア（分割領域）によって形成された共役像が、照明面６で重ね合わされる。図９は、照明面６における照度分布を説明する図である。本図では、色の濃度が濃いほど、照度が高いことを表している。本図に示すように、照明面６における照度分布は中央部が高くなり、周辺が低くなる。このように、ＬＥＤチップ１個当たりの発光分布の大きさに対して、ＭＬＡのピッチが粗いと照度ムラが発生することになる。
【００３０】
例えば、本例の照明光学系を露光装置等で用いる場合、これらの照度ムラは基板に投影するパターンの線幅差になりうる。通常、露光装置では、照度ムラは少なくとも５％以下に抑えなくてはならないとされている。これは許容されるパターンの寸法エラーから制限される。照明面６上の照度ムラを５％以下にするには、ＬＥＤチップ１個当たりの発光分布に対して、ＭＬＡの屈折面のピッチを所定以上に細かくする必要がある。
【００３１】
ここで、ＭＬＡの屈折面のピッチの決定方法について説明する。図１０は、ＭＬＡにおける屈折面のピッチを決定する方法を説明する図である。まず、ｎ×ｎに分割された分割エリアＰを含む矩形エリアＲに入射する発光分布を考える。なお、ここで、分割エリアＰはＭＬＡの屈折面に対応している。
【００３２】
１つのＬＥＤチップ５２から射出される光の発光分布が均一であるとすると、矩形エリアＲのうち、全域にＬＥＤチップ５２からの光が入射する分割エリアＰの個数は(ｎ−２)２個ある。一方、一部のみにＬＥＤチップ５２からの光が入射する分割エリアＰは４ｎ−４個ある。ここから推定される照度ムラの量は４ｎ−４を(ｎ−２)２で割った値となる。
【００３３】
照度ムラをＡ[％]以下に抑えるためには下記の式１を満たす必要がある。ただし、以下の式において、ｎは３以上の自然数とする
【数１】
2020140172.tif 000003
Ａ＝５[％]とすると、ｎは８３以上である必要がある。実際は、ＬＥＤチップの発光分布の個体差分だけ、より均一化されるが、照度ムラを５％以下にするためには、ＭＬＡ３１の入射端面に形成されるＬＥＤチップの１個当たりの共役像を８０領域以上に分割するのが望ましいといえる。なお、好ましくは、４００領域以上に分割する。この場合、照度ムラを１％以下とすることができる。また、さらに好ましくは、８００領域以上に分割する。この場合、照度ムラを、０．５％以下とすることができる。このように、分割数が多いほど照度ムラを低減することができる。
【００３４】
本実施形態では一例として、ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の屈折面のピッチはＬＥＤチップ１個当たりの発光分布のピッチに対し１００倍程度に設定している。本実施形態で挙げたインテグレータ３としてのＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２は一例であって、これに限られるものではない。例えば、図１１のような構成も可能である。図１１は、インテグレータ３の他例を示す図である。図６との違いは、同一のＭＬＡ上に異なるピッチの屈折面を混在させていることである。すなわち、インテグレータ３は、第１のピッチを有する第１のレンズ群と、第１のピッチとは異なる第２のピッチを有する第２のレンズ群とを備えていても良い。
【００３５】
同一のＭＬＡ上に異なるピッチの屈折面を混在させる場合、ピッチよって決められる焦点距離が異なる。よって、ＭＬＡの射出端面から射出される光の射出範囲がＭＬＡ上の領域ごとに異なる。このようにピッチの異なるＭＬＡを構成すると、照明面６の照度ムラをより低減することが可能となる。なお、図１１に示すような構成においても、ＭＬＡ３１、ＭＬＡ３２のように、互いの屈折面が向かい合うようにして２枚１セットで使用するとよい。
【００３６】
図１に戻り、照明面６の近傍には、視野絞り７が配置されている。視野絞り６の開口部から射出した光束は、結像光学系８によって被照明面９に結像する。結像光学系８は所望の倍率を持っており、視野絞り７によって切り取られた照明領域は被照明面９に転写される。
【００３７】
次に、照明光学系５０が備える、計測ユニット４００について説明する。図１２は計測ユニット４００の概略図である。計測ユニット４００は、瞳強度分布を計測したい面(本実施形態では照明面６)の後側に配置され、照明面６に入射する光束の一部を検出する。照明面６近傍には、ピンホール４０１が配置される。ピンホール４０１から、ある角度分布で射出した光束は、偏向ミラー４０２にて９０°折り曲げられる。光束はその後、正のパワーを有するレンズ４０３にて屈折し、ほぼ平行光に変換され、ＣＣＤカメラ等の検出器４０４に入射する。検出器４０４で取得した分布データは、ＰＣ等の情報処理装置に取り込まれうる。
【００３８】
なお、レンズ４０３はピンホールとＣＣＤ面の距離がピンホール径に比べて極めて大きい場合は、省略することもできる。
以下の説明で言及する瞳強度分布は、計測ユニット４００で計測する。
【００３９】
(露光装置)
上述の照明光学系５０は、露光装置に適用することが可能である。ここで、照明光学系５０を適用した露光装置５００の実施形態を説明する。図１３は、露光装置５００の構成を示す概略図である。露光装置５００は、被照射面であるマスク２５０（原版）に光を照明する照明光学系５０と、投影光学系３００と、制御部６００を備える。なお、図１３には図示していないが、露光装置がマスク２５０と基板３５０とを走査（スキャン）しながら露光を行う走査露光装置である場合は、マスクステージ（原版保持部）と基板ステージ（基板保持部）を備えていても良い。マスクステージは、マスク２５０を保持して駆動する。基板ステージは、基板３５０を保持して駆動する。
【００４０】
マスク２５０には、クロム等の金属膜で、微細なパターンが描かれている。マスク２５０に照明された照明光は、マスク２５０のパターンに応じて回折する。回折した光は投影光学系３００により、基板３５０上に投影される。
【００４１】
投影光学系３００は、マスク２５０と光学的に共役な位置に配置された基板３５０にマスク２５０に形成されているパターンの像を投影する。投影光学系３００は、例えば、例えば、台形ミラー、凸面鏡および凹面鏡を介してマスク２５０のパターンの像を基板３５０上に投影する。
【００４２】
制御部６００は、例えばＣＰＵやメモリを含み、露光装置５００の全体（露光装置５００の各部）を制御する（露光処理を制御する）。また、制御部は、照明光学系５０に含まれる複数のＬＥＤチップ５２それぞれの出力を個別に調整する調整部としても機能する。
【００４３】
露光装置のマスク２５０に入射する光束の瞳強度分布は、有効光源と呼ばれ、露光装置の結像性能に影響する。例えば、有効光源の強度分布が縦横方向、すなわち、平面方向で垂直に交わる２方向で異なる場合、マスクに描かれた縦方向のパターンと横方向のパターンを投影させた時に、基板面上に投影される縦パターンの線幅と横パターンの線幅に差が生ずる。このように、有効光源の強度分布に偏りがあると、露光装置の結像性能は悪化する。
【００４４】
よって、有効光源の強度分布は一般的に均一で回転対称であることが望ましいといえる。また一方で、実際の露光装置の結像性能には、有効光源の強度分布以外に多くの影響要因が考えられる。一例を挙げれば、投影光学系３００の収差や瞳強度分布、装置の振動、熱による影響、露光プロセスなどである。これらの要因が複雑に足し合わされ、結像性能が決定される。前述したとおり、有効光源の強度分布は一般的に均一でかつ回転対称であることが望ましい。
【００４５】
しかし、装置全体を考えた時に、有効光源の強度分布以外の要因による結像性能の悪化は、有効光源の強度分布を意図的に変化させることで補正することができる場合がある。ここで、有効光源の強度分布の補正処理について説明する。図１４および図１５は、光源部１００の点灯例とその有効光源分布を示す図である。
【００４６】
まず、露光プロセスにおいて、パターンの忠実性が求められる場合がある。代表的なパターンの一例としては、孤立パターンや、コンタクトホールなどである。露光装置でこういったパターンを形成するときには、小σ照明が用いられる。小σ照明とは、有効光源の中心付近の光強度分布を大きくし、周辺の光量をカットさせたものである。
【００４７】
照明光学系５０で小σ照明を作成するためには、図１４（Ａ）に示すように光源部１００を点灯させるとよい。図１４（Ａ）中の白抜きのＬＥＤチップ５２は点灯していることを、黒抜きのＬＥＤチップ５２は消灯していることを表している。白抜きと黒抜きの中間色のＬＥＤチップ５２は、白抜きのＬＥＤチップ５２よりも発光強度が低い（暗い）ことを表しており、色が濃いほど、発光強度が低いことを表している。なお、後述する図１４（Ｃ）、図１５（Ａ）、および（Ｃ）においても同様である。
【００４８】
図１４（Ａ）では、光源部１００の複数のＬＥＤチップ５２のうち、中心近傍のＬＥＤチップ５２を光らせている。また、図１４（Ａ）に示すように、中心付近から周辺部へ向かうにしたがって、光の強度分布を小さくしている。これらは、各ＬＥＤチップ５２に流す電流値の値を、制御部６００によって調整することで実現可能である。図１４（Ａ）のように光源部１００を点灯させた場合、有効光源分布は図１４（Ｂ）ように中心付近が明るく、中央付近から周辺部へ向かうにしたがって暗くなり、小σ照明を形成することができる。
【００４９】
次に露光プロセスにおいて、パターンのコントラストが求められる場合について説明する。コントラストが求められるパターンとしては、繰り返しパターンが考えられる。こういったパターンを形成するときには、輪帯照明が利用される。輪帯照明とは、有効光源の中央が暗く、周辺の発光強度が高い（明るい）照明条件である。
【００５０】
照明光学系５０で輪帯照明を作成するためには、制御部６００によって図１４（Ｃ）に示すように光源部１００を点灯させるとよい。図１４（Ｃ）では、光源部１００の複数のＬＥＤチップ５２のうち、中心部を消灯させ、周辺部を点灯させている。また、本図に示すように、中心付近から周辺部へ向かうしたがって光の強度分布を大きくしている。図１４（Ｃ）に示すように光源部１００を点灯させた場合、有効光源分布は、図１４（Ｄ）に示すように、中心付近が暗く、中心付近から周辺部へ向かうしたがって明るくなり、輪帯照明を形成することができる。
【００５１】
次に、露光装置において、投影光学系３００の収差や瞳強度分布、装置の振動、熱による影響などで、所望のパターンが得られない場合の、補正方法について説明する。例えば、露光装置によって形成された縦パターンと横パターンとの間で、パターンの線幅（ＣＤ）に差があるときは、図１５（Ａ）のように光源部１００を点灯させるとよい。図１５（Ａ）では、制御部６００によって、光源部１００の複数のＬＥＤチップ５２うち、照明光学系５０の光軸に垂直な一方向に沿った列ごとにＬＥＤチップ５２の出力を制御している。図１５（Ａ）では、基板回路５１の中央付近を含む数列の光の強度分布を小さくしている。
【００５２】
図１５（Ａ）に示すように光源部１００を点灯させた場合、有効光源分布は図１５（Ｂ）に示すように、紙面の上側の周辺部と、紙面下側の周辺部が明るくなり、上側の周辺部と下側の周辺部との間に位置する中央付近が暗くなる。マスク２５０上に縦方向の繰り返しパターンがある場合は、投影光学系３００には、パターンの方向と垂直な方向（横方向）に回折光が発生する。マスク２５０上に横方向のパターンがある場合は、逆に縦方向に回折光が発生する。
【００５３】
図１５（Ｂ）のような有効光源形状を作成した場合、縦方向に発生する回折光のうち、発光強度が高い部分が結像に用いられるため、横方向のパターンのコントラストが向上すると考えられる。よって、形成された縦パターンと横パターンの間で、パターンの線幅（ＣＤ）に差があるときの補正に用いることができる。
【００５４】
投影光学系３００の波面収差や瞳強度分布に偏りがあった場合、所望のパターン形状が得られない場合がある。例えば、マスク２５０上のある位置に描写された繰り返しパターンの左右端において、線幅が異なってしまうことがある。こういった場合は、図１５（Ｃ）のように光源部１００を光らせるとよい。図１５（Ｃ）では、図１５（Ａ）と同様に、制御部６００によって、光源部１００複数のＬＥＤチップ５２のうち、照明光学系５０の光軸に垂直な一方向に沿った列ごとにＬＥＤチップ５２の出力を制御している。図１５（Ｃ）では、基板回路５１の所定の領域に含まれる数列の光の強度分布を小さくしている。本図では、一例として紙面の下部の領域に含まれる数列のＬＥＤチップ５２から出力される光の強度分布を小さくしている。
【００５５】
図１５（Ｃ）に示すように光源部１００を点灯させた場合、有効光源分布は図１５（Ｄ）に示すように、紙面において、有効光源の下部の領域が暗く、上部へ向かうほど明るくなる。通常はこの強度勾配によって、形成されるパターンは歪むが、その影響が投影光学系の波面収差や瞳強度分布の偏りのパターン形成への影響と逆の方向になるようにすることにより、露光装置全体として良好なパターン形成を実現させることができる。
【００５６】
光源部１００の各ＬＥＤチップ５２の強度分布は、露光装置で実際に基板上にパターンを形成し、その特性（パターン特性）を解析して、解析の結果に基づいて決定してもよい。また、基板の感光材の特性やその他のプロセス条件を鑑み、シミュレーションによって決定してもよい。
【００５７】
また、瞳強度分布は、前述した計測ユニット４００によって計測することができる。制御部６００は、計測ユニット４００の計測結果に基づいて、複数のＬＥＤチップ５２のうち、少なくとも１つのＬＥＤチップ５２から射出される光の強度分布を調整する。具体的には、例えば、計測ユニット４００によって計測された瞳強度分布をモニタしながら制御部６００によって各ＬＥＤチップ５２の光量の調整を行ってもよい。
【００５８】
なお、前述した実施形態においては、照明面６上の瞳強度分布を計測したが、照明面６と共役な位置であれば、計測ユニット４００の構成場所はこの限りではない。
【００５９】
光源部１００の一つ一つのＬＥＤチップ５２に流す電流値（または射出される光の光量）と露光装置で投影するマスク上のパターンにおける結像性能の関係を把握すると、よりパターン補正が容易になる。これらの補正は、露光装置が走査型の場合は、マスクステージによってマスク、または基板ステージによって基板を走査させる際に行ってもよい。
【００６０】
（物品製造方法に係る実施形態）
本実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス、表示デバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。例えば、物品として、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。基板は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。
【００６１】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１：光源ユニット
２：結像光学系
３：インテグレータ
４：開口絞り
５：コンデンサレンズ
７：視野絞り
８：結像光学系
５１：基板回路
５２：ＬＥＤチップ
５３：集光レンズ
５４：集光レンズ
１００：光源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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