(57)【要約】  発光素子は、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、発光素子からの光が入射する第１光学素子と、第１光学素子を介して光射出面から射出される光の広がり角を制御する第２光学素子とを備え、第２光学素子に入射する光は、発光素子からの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。
2020040132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
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１又は２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
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１から３のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記第１及び第２部分は半導体で構成される
請求項４に記載の発光デバイス。
【請求項６】
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４又は５に記載の発光デバイス。
【請求項７】
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１から６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項８】
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１から７のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項９】
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１から８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記第１光学素子と前記第２光学素子との間で、前記光は共振する
請求項１から９のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
前記第１光学素子は、前記第１光学素子と前記光射出面との間で前記光を共振させる
請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記第１光学素子は、前記光を共振させる共振器を含む
請求項１から１２のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記共振器は、反射光学素子を含む
請求項１３に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記共振器は、前記反射光学素子で前記光を反射して前記光を共振させる
請求項１４に記載の発光デバイス。
【請求項１６】
前記光射出面と前記反射光学素子との間に、前記発光素子が配置される
請求項１４又は１５に記載の発光デバイス。
【請求項１７】
前記光共振器は、少なくとも二つの反射光学素子を含み、
前記少なくとも二つの反射光学素子の間に前記発光素子が配置される
請求項１４から１６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１８】
前記光射出面と前記少なくとも二つの反射光学素子のうちの第１の反射光学素子との間に、前記発光素子が配置され、
前記光射出面と前記発光素子との間に、前記少なくとも二つの反射光学素子のうちの第２の反射光学素子が配置される
請求項１７に記載の発光デバイス。
【請求項１９】
前記第１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１８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２０】
前記第１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１９のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２１】
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２０に記載の発光デバイス。
【請求項２２】
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２０又は２１に記載の発光デバイス。
【請求項２３】
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２０から２２のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２４】
前記発光素子と前記第１光学素子とを含む構造体を有する
請求項１から２３のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２５】
前記発光素子と前記第１光学素子とが積層された積層構造を有する
請求項１から２４のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２６】
前記第２光学素子は、前記広がり角を制御する前と比較して前記広がり角が小さくなるように、前記広がり角を制御する
請求項１から２５のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２７】
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２６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２８】
前記発光デバイスは、前記第２光学素子から前記光を射出する
請求項１から２７のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２９】
前記第２光学素子は、前記光の回折現象を利用して、前記広がり角を制御する
請求項１から２８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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３１のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項３３】
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３２に記載の発光デバイス。
【請求項３４】
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３２又は３３に記載の発光デバイス。
【請求項３５】
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３４に記載の発光デバイス。
【請求項３６】
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３４又は３５に記載の発光デバイス。
【請求項３７】
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３５または３６に記載の発光デバイス。
【請求項３８】
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３３から３７のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項３９】
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３３から３８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項４０】
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３２から３９のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項４１】
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３２から４０のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項４２】
前記第２光学素子は、前記光の屈折現象を利用して、前記光の広がり角を制御する
請求項１から４１のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項４３】
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光学素子を介した前記光を屈折させる第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。
【請求項４４】
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。
【請求項４５】
前記第２光学素子は、前記光を屈折させる屈折素子を含む
請求項１から４４のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項４６】
前記第２光学素子は、レンズを含む
請求項１から４５のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項４７】
前記第２光学素子は、前記光の反射現象を利用して、前記光の広がり角を制御する
請求項１から４６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項４８】
前記第２光学素子は、前記光を反射させる反射素子を含む
請求項１から４７のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項４９】
前記発光素子と前記第２光学素子とを含む構造体を有する
請求項１から４８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５０】
前記発光素子と前記第２光学素子とが積層された積層構造を有する
請求項１から４９のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５１】
前記発光デバイスは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）である
請求項１から５０のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５２】
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５１のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５３】
第１及び第２層を備え、
前記発光素子は、前記第１および第２層の間に設けられた活性層を備える
請求項１から５２のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５４】
前記発光素子及び前記第１光学素子を含み、前記光としてレーザ発振したレーザ光を射出するレーザ発振素子を備え、
前記第２光学素子は、前記広がり角を制御する前と比較して前記広がり角が大きくなるように、前記広がり角を制御する
請求項１から５３に記載の発光デバイス。
【請求項５５】
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。
【請求項５６】
前記第２光学素子は、前記光の回折を利用して、前記広がり角を制御する
請求項５４又は５５に記載の発光デバイス。
【請求項５７】
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５４から５６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５８】
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５７に記載の発光デバイス。
【請求項５９】
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５７又は５８に記載の発光デバイス。
【請求項６０】
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相関がある
請求項５４から５９のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項６１】
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。
【請求項６２】
前記波長分布を制御することは、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が狭帯域化される、前記光の波長に関するスペクトル分布の半値幅が小さくなる及び／又は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ことを含む
請求項６１に記載の発光方法。
【請求項６３】
前記波長分布を制御することは、共振器を用いて前記波長分布を制御することを含む
請求項６１又は６２に記載の発光方法。
【請求項６４】
前記広がり角を制御することは、前記広がり角を制御する前と比較して前記広がり角が小さくなるように、前記広がり角を制御することを含む
請求項６１から６３のいずれか一項に記載の発光方法。
【請求項６５】
前記広がり角を制御することは、回折素子及び／又は屈折素子を用いて前記広がり角を制御することを含む
請求項６１から６４のいずれか一項に記載の発光方法。
【請求項６６】
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６５に記載の発光方法。
【請求項６７】
請求項１から６０のいずれか一項に記載の発光デバイスと、
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。
【請求項６８】
前記投影光学系は、前記発光デバイスの発光面の像を前記ターゲット上に形成する
請求項６７に記載の露光装置。
【請求項６９】
前記投影光学系は縮小倍率を有する
請求項６７又は６８に記載の露光装置。
【請求項７０】
前記投影光学系の前記発光デバイス側の開口数は、前記投影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６７から６９のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７１】
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６７から７０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７２】
前記投影光学系を複数備える 
請求項６７から７１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７３】
請求項１から６０のいずれか一項に記載の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
を含む露光方法。
【請求項７４】
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７３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際特許公開第ＷＯ９９／４５５５８号パンフレット
【発明の概要】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】図８は、電子ビーム光学系の構造を示す断面図である。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】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。
【図２２】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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
（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。
【０１３１】
（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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
（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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
（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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
（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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
（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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
（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。
【０１８３】
以下、図１９及び図２０を用いて説明する。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
（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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【符号の説明】
【０２２１】
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
【図１】
2020040132.tif 000003
【図２】
2020040132.tif 000004
【図３】
2020040132.tif 000005
【図４】
2020040132.tif 000006
【図５】
2020040132.tif 000007
【図６】
2020040132.tif 000008
【図７】
2020040132.tif 000009
【図８】
2020040132.tif 000010
【図９】
2020040132.tif 000011
【図１０】
2020040132.tif 000012
【図１１】
2020040132.tif 000013
【図１２】
2020040132.tif 000014
【図１３】
2020040132.tif 000015
【図１４】
2020040132.tif 000016
【図１５】
2020040132.tif 000017
【図１６】
2020040132.tif 000018
【図１７】
2020040132.tif 000019
【図１８】
2020040132.tif 000020
【図１９】
2020040132.tif 000021
【図２０】
2020040132.tif 000022
【図２１】
2020040132.tif 000023
【図２２】
2020040132.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】令和3年2月18日(2021.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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し、
前記発光素子及び前記第１光学素子は、前記光としてレーザ発振したレーザ光を射出し、
前記第２光学素子は、前記広がり角を制御する前と比較して前記広がり角が大きくなるように、光の回折を利用して前記広がり角を制御する
発光デバイス。
【請求項２】
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前記光の回折を利用して広げる第２光学素子と
を備える
発光デバイス。
【請求項３】
前記第２光学素子は、所定方向に沿って誘電率が周期的に変化する素子を備え、前記光を回折させる回折素子を含む
請求項１又は２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
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３に記載の発光デバイス。
【請求項５】
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３又は４に記載の発光デバイス。
【請求項６】
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５に記載の発光デバイス。
【請求項７】
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５又は６に記載の発光デバイス。
【請求項８】
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６又は７に記載の発光デバイス。
【請求項９】
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５から８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
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４から９のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【国際調査報告】
2020040132.tif 000025
2020040132.tif 000026
2020040132.tif 000027
2020040132.tif 000028