特許 6283798 露光装置および照明ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6283798

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】露光装置および照明ユニット

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20180215BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 501

   H01L21/30 515A

   H01L21/30 515D

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-138100(P2013-138100)

(22)【出願日】2013年7月1日

(65)【公開番号】特開2015-11270(P2015-11270A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2016年6月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】500171707

【氏名又は名称】株式会社ブイ・テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100094330

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 正紀

(74)【代理人】

【識別番号】100109689

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 結

(72)【発明者】

【氏名】梶山 康一

(72)【発明者】

【氏名】水村 通伸

(72)【発明者】

【氏名】畑中 誠

【審査官】 新井 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０９８４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２０５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７７９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２９７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５２０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３９８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３７３４４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

露光光を出射する照明ユニットと、
露光パターンが形成され前記照明ユニットからの露光光の照射を受けるマスクと、
前記マスクを被写体とするマイクロレンズアレイと、
前記照明ユニットおよび前記マイクロレンズアレイを、前記マスクと、該マイクロレンズアレイにより該マスク上の露光パターンが結像される基板との双方に対し、所定の移動方向に相対移動させる移動機構とを備え、
前記移動機構による前記移動方向への相対移動により、前記基板上の、前記マイクロレンズアレイの静止時の露光領域を越えた広がりを持つ領域に渡って、該基板を、前記マスク上の露光パターンに応じたパターンに露光する露光装置において、
前記マイクロレンズアレイが、前記移動方向に交差する交差方向への配列を含んで２次元的に配置された複数のマイクロレンズを有し、
前記照明ユニットが、
複数の発光素子が配列された発光素子アレイと、
前記発光素子アレイを構成する複数の発光素子から出射した複数の発光光を、前記交差方向については該交差方向に並ぶマイクロレンズ複数個に跨って広がるとともに、前記移動方向については該移動方向に隣接する列に並ぶマイクロレンズに及ばない広さに制限された露光光束に変換して、該露光光束を該交差方向に並ぶ複数のマイクロレンズ上に導く照明光学系とを有することを特徴とする露光装置。

【請求項2】

前記照明ユニットが、前記発光素子アレイを複数本備え、
前記照明光学系が、前記発光素子アレイ一本毎に、該一本の発光素子アレイから出射した複数の発光光を前記露光光束一本に変換して、該発光素子アレイ複数本に対応する複数本の露光光束それぞれを、いずれもが前記交差方向に並ぶ複数のマイクロレンズからなる列であって前記移動方向について互いに異なる複数の列それぞれに導く光学系であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。

【請求項3】

前記照明光学系が、
前記発光素子アレイを構成する複数の発光素子から出射した複数の発光光が入射しスリット形状を有するスリット光束に変換して出射する、該発光素子アレイに対応して配置された光束変換光学系と、
前記光束変換光学系から出射した前記スリット光束が入射し該スリット光束を前記露光光束に変換する投光光学系とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。

【請求項4】

前記照明ユニットがさらに、前記発光素子アレイが固定される、該発光素子アレイから出射した発光光を透過する材質からなる支持基板を備え、
前記照明光学系が、前記発光素子アレイに対応して備えられ前記支持基板上に固定されて該発光素子アレイに沿って延び、該発光素子アレイを構成する複数の発光素子から出射した複数の発光光を反射して該支持基板を透過させる反射光学系を有することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の露光装置。

【請求項5】

前記照明ユニットがさらに、前記発光素子アレイが固定される、該発光素子アレイから出射した発光光を透過する材質からなる支持基板を備え、
前記発光素子アレイが、前記支持基板上に、該発光素子アレイを構成する複数の発光素子から該支持基板に向かって複数の発光光が出射される姿勢に、固定されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の露光装置。

【請求項6】

露光パターンが形成されたマスク上の該露光パターンをマイクロレンズアレイで基板上に結像させて、該マイクロレンズアレイを該マスクおよび該基板に対し所定の移動方向に相対移動させるにあたり、露光光を出射し該マイクロレンズアレイとともに該移動方向に相対移動しながら該マスクを照明する照明ユニットであって、
前記マイクロレンズアレイが、前記移動方向に交差する交差方向への配列を含んで２次元的に配置された複数のマイクロレンズを有し、
当該照明ユニットが、
複数の発光素子が配列された発光素子アレイと、
前記発光素子アレイを構成する複数の発光素子から出射した複数の発光光を、前記交差方向については該交差方向に並ぶマイクロレンズ複数個に跨って広がるとともに、前記移動方向については該移動方向に隣接する列に並ぶマイクロレンズに及ばない広さに制限された露光光束に変換して、該露光光束を該交差方向に並ぶ複数のマイクロレンズ上に導く照明光学系とを有することを特徴とする照明ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マスク上の露光パターンをマイクロレンズアレイで基板上に結像することにより基板を露光する露光装置、およびその露光にあたり、露光光を出射してマスクを照明する照明ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロレンズを２次元的に配列したマイクロレンズアレイを結像光学系として用いて、マスク上の露光パターンを基板上に写す露光装置が提案され（特許文献１）、液晶パネル製造工程等で実用化されている。この方式の露光装置では、露光パターンが形成されたマスクの上に、露光光を出射してマスクを照明する照明ユニットを配置し、マスクと、感光性レジストが塗布された基板との間にマイクロレンズアレイを配置する。そして、照明ユニットとマイクロレンズアレイを、マスクと基板に対し相対的に移動させながら、マイクロレンズアレイでマスク上の露光パターンを基板上に結像することにより基板を露光する（特許文献２参照）。こうすることにより、マイクロレンズアレイの静止時の露光領域を越える大面積の基板を露光することができる。

【0003】

また、特許文献３には、この方式の露光装置に適した、光源と光学系とからなる照明ユニットの構成が示されている。この特許文献３に示されている照明ユニットは、多数の高圧水銀ランプが２次元的に配列され、それら多数の高圧水銀ランプからの発光光をレンズや何枚もの反射ミラーからなる光学系を通過させてマスクを照明する構造となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−３８２９号公報

【特許文献2】特開２０１２−２２０５９２号公報

【特許文献3】特開２０１３−９７３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述のタイプの露光装置の場合、マイクロレンズアレイを採用することで、マスク上の露光パターンを高い解像度で基板上に結像することができ、しかもマスクと基板を例えば１０ｍｍ程度等に近接させ、それらの間にマイクロレンズアレイを配置することで低背化を実現している。

【0006】

しかしながら、照明ユニットについては、従来、多数の高圧水銀ランプを並べ、寸法の大きな光学系を必要とし、その照明ユニット自体の高さだけで例えば２ｍ程度となるなど、露光装置の小型化、低背化の大きな妨げとなっている。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑み、小型化、低背化された照明ユニット、およびその照明ユニットを採用することにより小型化、低背化された露光装置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】

上記目的を達成する本発明の露光装置は、
露光光を出射する照明ユニットと、
露光パターンが形成され照明ユニットからの露光光の照射を受けるマスクと、
マスクを被写体とするマイクロレンズアレイと、
照明ユニットおよびマイクロレンズアレイを、マスクと、マイクロレンズアレイによりマスク上の露光パターンが結像される基板との双方に対し、所定の移動方向に相対移動させる移動機構とを備え、
上記移動機構による上記移動方向への相対移動により、基板上の、マイクロレンズアレイの静止時の露光領域を越えた広がりを持つ領域に渡って、基板を、マスク上の露光パターンに応じたパターンに露光する露光装置において、
上記マイクロレンズアレイが、上記移動方向に交差する交差方向への配列を含んで２次元的に配置された複数のマイクロレンズを有し、
上記照明ユニットが、
複数の発光素子が配列された発光素子アレイと、
発光素子アレイを構成する複数の発光素子から出射した複数の発光光を、上記交差方向についてはその交差方向に並ぶマイクロレンズ複数個に跨って広がるとともに、上記移動方向についてはその移動方向に隣接する列に並ぶマイクロレンズに及ばない広さに制限された露光光束に変換して、その露光光束を交差方向に並ぶ複数のマイクロレンズ上に導く照明光学系とを有することを特徴とする。

【0009】

ここで、上記の発光素子として、典型的にはレーザダイオードを採用し、発光素子アレイとして、レーザダイオードアレイを採用することができる。

【0010】

本発明の照明ユニットは、発光素子アレイを採用し、そこから出射した複数の発光光をスリット状の露光光束に変換して上記交差方向に並ぶ複数個のマイクロレンズに導いている。これにより、２次元配置された多数の水銀ランプを採用した従来の照明ユニットと比べ、大幅な低背化が実現する。

【0011】

また、そのスリット状の露光光束による露光光を上記交差方向に並ぶマイクロレンズに照準を定めて照射するため、露光光束の幅を照射されるマイクロレンズの有効な開口にアライメント誤差等を含めた幅に制限することができる。このように制限された幅の露光光束を採用すると、発光光のうちの有効な露光光として利用される比率が高められ、高効率、省エネルギーも実現される。

【0012】

ここで、本発明の露光装置において、
上記照明ユニットが、上記発光素子アレイを複数本備え、
上記照明光学系が、発光素子アレイ一本毎に、その一本の発光素子アレイから出射した複数の発光光を露光光束一本に変換して、発光素子アレイ複数本に対応する複数本の露光光束それぞれを、いずれもが上記交差方向に並ぶ複数のマイクロレンズからなる列であって移動方向について互いに異なる複数の列それぞれに導く光学系であることが好ましい。

【0013】

複数の露光光束で移動方向について別々の列のマイクロレンズを照射する構成とすることで、基板に対する露光光量を上げ、短い露光時間で露光を完了させることができる。

【0014】

また、本発明の露光装置において、
上記照明光学系が、
発光素子アレイを構成する複数の発光素子から出射した複数の発光光が入射しスリット形状を有するスリット光束に変換して出射する、発光素子アレイに対応して配置された光束変換光学系と、
光束変換光学系から出射したスリット光束が入射しそのスリット光束を上記露光光束に変換する投光光学系とを有することが好ましい。

【0015】

ここで、上記光束変換光学系としては、典型的には、上記のスリット光束の形状に加工されたロッドレンズを採用することができる。

【0016】

上記のような光束変換光学系と投光光学系とを有する照明光学系を採用すると、光束内での光量が均一化された露光光束を得ることができ、露光ムラの少ない露光が実現する。

【0017】

本発明の露光装置において、上記照明ユニットがさらに、発光素子アレイが固定される、その発光素子アレイから出射した発光光を透過する材質からなる支持基板を備え、
上記照明光学系が、発光素子アレイに対応して備えられ支持基板上に固定されて発光素子アレイに沿って延び、発光素子アレイを構成する複数の発光素子から出射した複数の発光光を反射して支持基板を透過させる反射光学系を有することが好ましい。

【0018】

ここで、上記反射光学系としては、反射ミラーや反射プリズム等を採用することができる。

【0019】

この構造を採用すると、複数の発光素子アレイを高精度に配列させることができ、また、固定前の反射光学系の位置の微調整により、発光光の光軸を高精度かつ容易に調整することができる。

【0020】

また、本発明の露光装置において、上記照明ユニットが、発光素子アレイが固定される、その発光素子アレイから出射した発光光を透過する材質からなる支持基板を備え、
上記発光素子アレイが、支持基板上に、その該発光素子アレイを構成する複数の発光素子から支持基板に向かって複数の発光光が出射される姿勢に、固定されていることも好ましい形態である。

【0021】

この構造を採用することによっても、複数の発光素子アレイを高精度に配列させることができる。

【0022】

また、上記目的を達成する本発明の照明ユニットは、
露光パターンが形成されたマスク上の露光パターンをマイクロレンズアレイで基板上に結像させて、マイクロレンズアレイをマスクおよび基板に対し所定の移動方向に相対移動させるにあたり、露光光を出射しマイクロレンズアレイとともに上記移動方向に相対移動しながらマスクを照明する照明ユニットであって、
上記マイクロレンズアレイが、上記移動方向に交差する交差方向への配列を含んで２次元的に配置された複数のマイクロレンズを有し、
この照明ユニットが、
複数の発光素子が配列された発光素子アレイと、
発光素子アレイを構成する複数の発光素子から出射した複数の発光光を、上記交差方向についてはその交差方向に並ぶマイクロレンズ複数個に跨って広がるとともに、上記移動方向についてはその移動方向に隣接する列に並ぶマイクロレンズに及ばない広さに制限された露光光束に変換して露光光束を交差方向に並ぶ複数のマイクロレンズ上に導く照明光学系とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0023】

以上の本発明によれば、照明ユニットの大幅な低背化が実現する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】マイクロレンズアレイを採用した露光装置の一例を示す概念図である。

【図2】マイクロレンズアレイ上に多数並ぶマイクロレンズの一部を示した平面図である。

【図3】水銀ランプを使用した照明ユニットの一例を示した模式斜視図である。

【図4】図３に示す照明ユニットによる、マイクロレンズアレイ上の照明領域を示した図である。

【図5】本実施形態の照明ユニットの概要を示した図である。

【図6】図５に示した照明ユニットによる、マイクロレンズアレイ上の照明領域を示した図である。

【図7】照明光学系一本分の構成を示した概要図である。

【図8】図７に示す円Ｒの部分の拡大図である。

【図9】一本のＬＤアレイバーとそのＬＤアレイバーからの発光光を示した図である。

【図10】ガラス基板上に配列されたＬＤアレイバーを示した図である。

【図11】ガラス基板上の、一本のＬＤアレイバー搭載部分の断面模式図である。

【図12】ガラス基板上のＬＤアレイバーの、もう１つの配列形式を示した図である。

【図13】照明光学系一本分の照明領域の照明パターンを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施の形態を説明する。

【0026】

図１は、マイクロレンズアレイを採用した露光装置の一例を示す概念図である。マイクロレンズアレイを採用した露光装置自体は既に広く知られた技術であり、ここではその概要を説明するにとどめる。

【0027】

この露光装置１は、照明ユニット１０と、マスク２０と、マイクロレンズアレイ３０と、駆動装置４０とを備えている。この露光装置１には、感光性レジストが塗布された基板５０がマイクロレンズアレイ３０を挟んでマスク２０と対面する位置にローディングされる。

【0028】

照明ユニット１０は、露光光束を出射しその露光光束による露光光でマスク２０を照明する。マスク２０には、露光パターン（図示省略）が形成されている。マイクロレンズアレイ３０は、複数のマイクロレンズ３１が２次元的に配列されたものであり、マスク２０を被写体としてそのマスク２０上の露光パターンを基板５０上に結像する。

【0029】

ここで、照明ユニット１０による静止時の露光域およびマイクロレンズアレイ３０は、マスク２０および基板５０と比べ小面積であり、このため駆動装置４０は、照明ユニット１０とマイクロレンズアレイ３０を、それらの間の相対位置を固定したまま矢印Ａ方向に移動させる。これにより、基板５０が、その幅方向全域にわたって露光される。

【0030】

基板５０が、この図１の紙面に垂直な方向について１回の露光域を越えた長さを有する基板のときは、上記のようにして基板５０の幅方向全域にわたって露光を行なった後、駆動装置４０は基板５０をこの図１の紙面に垂直な方向にその１回の露光幅分だけ移動させ、その後、照明ユニット１０とマイクロレンズアレイ３０を再度移動させて露光を行なう。このようにして、大面積の基板についてもその露光すべき領域全面が露光される。

【0031】

基板５０の全面の露光が終了すると、基板５０は、この露光装置１からアンローディングされ、次の新たな基板５０がローディングされて上記の露光動作が繰り返される。

【0032】

尚、上記の露光のための動きは相対的な動きでよく、照明ユニット１０やマイクロレンズアレイ３０を固定しておいて、マスク２０や基板５０を移動させる構成であってもよい。

【0033】

図２は、マイクロレンズアレイ上に多数並ぶマイクロレンズの一部を示した平面図である。

【0034】

図１に模式的に示したマイクロレンズアレイ３０には多数のマイクロレンズ３１が配列されている。

【0035】

この図２には、そのうちの極く一部分のマイクロレンズが拡大されて示されている。

【0036】

この図２に示す矢印Ａは、図１に示す矢印Ａと同様、照明ユニット１０およびマイクロレンズアレイ３０の、露光時の移動方向を示している。

【0037】

このマイクロレンズアレイ３０上のマイクロレンズ３１は、その移動方向Ａに垂直な矢印ａ―ａ方向への配列を含んで２次元的に配置されている。本実施形態では矢印ａ−ａ方向が本発明にいう交差方向の一例に相当する。

【0038】

１つ１つのマイクロレンズ３１には、六角形の視野絞り３２が配置されており、これによりマイクロレンズ３１の有効な開口が制限されている。これは、マイクロレンズ３１の周辺領域を使うことによる像の歪みや周辺光量の低下を防止するためである。

【0039】

次に、本実施形態の特徴である照明ユニット１０について説明する。ここでは先ず、比較例として、水銀ランプを使った従来の照明ユニットの一例について説明し、次いで本実施形態の照明ユニットを説明する。

【0040】

図３は、水銀ランプを使用した照明ユニットの一例を示した模式斜視図である。この図３に示す照明ユニットは、本発明に対する比較例に相当する。

【0041】

この照明ユニット９０は、光源９１と照明光学系９２とを有する。光源９１には、多数の水銀ランプ９１１が２次元的に配列されている。照明光学系９２は、光源９１を構成する多数の水銀ランプ９１１から出射した光を、第１ミラー９２１、レンズ９２２、第２ミラー９２３、および第３ミラー９２４を介して、マスク２０（図１を合わせて参照）の、マイクロレンズアレイ３０に対面した領域に導く構成となっている。

【0042】

この図３に示す照明ユニット９０の場合、一例として、幅２．４ｍ、奥行４．４ｍ、高さ１．９ｍもの大きさとなる。

【0043】

図４は、図３に示す照明ユニットによる、マイクロレンズアレイ上の照明領域を示した図である。ここでは、分かり易さのためマスクは省略されており、マイクロレンズアレイ３０が直接に照明されているように示されている。

【0044】

マイクロレンズアレイ３０は、複数の単位マイクロレンズアレイ３０１が複数枚配列された構成となっており、各単位マイクロレンズアレイ３０１それぞれに、極めて多数のマイクロレンズ（図４では図示省略）が配列されている。

【0045】

図３に示す照明ユニット９０によるマイクロレンズアレイ３０上の露光領域９３は、個々のマイクロレンズ３１との位置関係は考慮されずに一様に広がっている。

【0046】

図２を参照して説明した通り、本実施形態のマイクロレンズ３１は、移動方向Ａについて離散的に配列されており、また、１つ１つのマイクロレンズ３１において、基板５０への露光に用いられる露光光の有効領域は視野絞り３２内に限られる。このため、図４に示すようにマイクロレンズアレイ３０上を一様に照明すると、実際の露光に有効に利用される露光光はその照明の極く一部分となり、利用効率が低い。

【0047】

以上の比較例を踏まえて、以下、本実施形態の照明ユニットについて説明する。

【0048】

図５は、本実施形態の照明ユニット１０の概要を示した図である。

【0049】

ここには、千鳥状に２列に並んだ複数の照明光学系１００が示されている。詳細は後述するが、照明光学系１本あたり、複数本（本実施形態では一例として１２本）のレーザダイオードアレイバー（以下「ＬＤアレイバー」と称する）が備えられており、この照明光学系１００は、一本の照明光学系につき、１２本のＬＤアレイバーに対応する１２本のスリット状の露光光束を生成し、マスクを通してマイクロレンズアレイ３０を照明する。

【0050】

図６は、図５に示した照明ユニットによる、マイクロレンズアレイ上の照明領域を示した図である。図６（Ａ）には、図５に示す照明ユニット全体による照明領域が示されており、図６（Ｂ）には照明光学系一本分の照明領域が拡大されて示されている。

【0051】

この照明ユニット１０には、上述の通り、一本の照明光学系１００あたり１２本のＬＤアレイバーが備えられている。それら１２本のＬＤアレイバーに対応して、照明光学系１００一本あたり１２本のスリット状の露光光束が生成されて１２本のスリット状の露光光１７０が照射される。この露光光束は、一本あたり、図２に示す矢印ａ−ａ方向に並ぶマイクロレンズ３１については多数のマイクロレンズ３１に跨って広がるとともに、移動方向Ａについては、その方向に隣接する列に並ぶマイクロレンズ３１には及ばない広さに制限された露光光束である。一本の照明光学系１００により生成された１２本の露光光束による１２本の露光光１７０は、いずれもが矢印ａ−ａ方向に並ぶ多数のマイクロレンズからなる列であって、移動方向Ａについて順次異なる１２本の列それぞれを照明する。

【0052】

これにより、一本の露光光１７０とその一本に隣接する露光光１７０との間に、露光光が照射されない領域が形成される。したがって本実施形態の照明ユニット１０の場合、露光光として利用されない一部領域への照射を避けることにより、露光光としての利用効率が高められている。また、本実施形態の照明ユニット１０の場合、ＬＤ（レーザダイオード）を採用することにより、水銀ランプを採用する場合と比べ、小型、低背の照明ユニットとなっている。

【0053】

以下、本実施形態の照明ユニットについてさらに詳細に説明する。

【0054】

図７は、照明光学系一本分の構成を示した概要図である。

【0055】

また、図８は、図７に示す円Ｒの部分の拡大図である。

【0056】

さらに図９は、一本のＬＤアレイバーとそのＬＤアレイバーからの発光光を示した図である。

【0057】

図９に示すＬＤアレイバー１１０は、長さ１１ｍｍ程度の寸法を有し、このＬＤアレイバー１１０には、ＬＤ１１１が一次元的に、例えば２００μｍピッチで４８個配列されている。

【0058】

このＬＤアレイバー１１０は、本発明にいう発光素子アレイの一例に相当し、そのＬＤアレイバー１１０に配列されているＬＤ１１１は、本発明にいう発光素子の一例に相当する。

【0059】

ＬＤアレイバー１１０を構成する各ＬＤ１１１からの発光光は、ミラーやプリズム等の反射光学系（本実施形態ではプリズム１２１）により下方に折り曲げられる。下方に折曲げられた発光光は、このままでは各ＬＤ１１１ごとの光束１７１となっている。

【0060】

図８には、複数（本実施形態では１２本）のＬＤアレイバー１１０が配列された状態が示されている。各ＬＤアレイバー１１０には、ＬＤアレイドライバー１１３（図７参照）とを繋ぐフレキシブル基板１１２が接続されており、各ＬＤアレイバー１１０は、ＬＤアレイドライバー１１３により、各フレキシブル基板１１２を介して駆動される。

【0061】

また、図８に示すように、各ＬＤアレイバー１１０の下には、各ＬＤアレイバー１１０に対応するロッドレンズ１２２が配列されている。これらのロッドレンズ１２２は、本発明にいう光束変換光学系の一例に相当する。これらのロッドレンズ１２２は、平板状に加工されたものであり、各ＬＤアレイバー１１０から出射した光は、対応するロッドレンズ１２２の上端面からロッドレンズ１２２内に入射する。このロッドレンズ１２２に入射した、４８個のＬＤ１１１からの４８本の光束１７１は、ロッドレンズ１２２内における屈折率分布による屈折やロッドレンズ１２２の外壁面での反射により混ざり合い、均一な光量分布を持つ１本の光束となってロッドレンズ１２２の下端面から出射する。

【0062】

配列された複数（ここでは１２個）のロッドレンズ１２２の各下端面から出射した１２本の光束１７２は、その１２本とも、図７に示す１本の投光光学系１２３に入射し、その投光光学系１２３により形状が整えられ、図６（Ｂ）に示すようなスリット状の照明を行なう複数本（１２本）の露光光束１７３からなるマルチラインビーム１７４となって投光光学系１２３から出射する。このマルチラインビーム１７４は、前述した通り、そのマルチラインビーム１７４を構成する１２本の露光光束１７３による１２本の露光光１７０（図６参照）が、マイクロレンズ３１を一列分ずつ照明する。

【0063】

図１０は、ガラス基板上に配列されたＬＤアレイバーを示した図である。

【0064】

この図１０には、照明光学系１本分のＬＤアレイバーのうちの一部である、４本のＬＤアレイバーが示されている。

【0065】

これらのＬＤアレイバー１１０は、ガラス基板１２０上に配列されて、ガラス基板１２０上に固定されている。この図１０に示す矢印Ａ方向は、図１に示す移動方向Ａと同一の方向である。

【0066】

この図１０に示すように、一本のＬＤアレイバー１１０は、一例として長さ１１ｍｍ程度のものであり、そのうちの１０ｍｍの領域に、ＬＤが２００μｍピッチで４８個配列されている。また、各ＬＤアレイバー１１０の出射面に対面する位置には反射プリズム１２１が配置されている。この反射プリズム１２１もガラス基板１２０上に固定されている。

【0067】

図１１は、ガラス基板上の、一本のＬＤアレイバー搭載部分の断面模式図である。

【0068】

ガラス基板１２０上には、サブマウント１１８が固定されている。このサブマウント１１８の上面には、Ａｕコーティング１１９が施されている。このＡｕコーティング１１９は、ＬＤアレイバー１１０の下面のグランド端子（図示せず）に接続されている。ＬＤアレイバー１１０は、サブマウント１１８の上のＡｕコーティング１１９と接続されるように置かれて、サブマウント１１８を介してガラス基板１２０に固定される。

【0069】

ＬＤアレイバー１１０の上面の端子は、フリップチップ１１５ａを介して回路基板１１４と接続されている。また、サブマウント１１８上のＡｕコーティング１１９も、フリップチップ１１５ｂを介して回路基板１１４上のグランドに接続されている。この回路基板１１４には、このＬＤアレイバー１１０を駆動するためのドライバＩＣ１１６が搭載されている。この回路基板１１４は、フレキシブル基板１１２（図８を合わせて参照）を介して図７に示すＬＤアレイドライバー１１３に接続されている。

【0070】

ＬＤアレイバー１１０の出射端面側には反射プリズム１２１が配置されている。この反射プリズム１２１は、ＬＤアレイバー１１０からの出射光を反射しガラス基板１２０を透過させて、図８に示す平板状のロッドレンズ１２２に入射させる。

【0071】

図１２は、ガラス基板上のＬＤアレイバーの、もう１つの配列形式を示した図である。

【0072】

図１０，図１１に示した配列形式の場合、ＬＤアレイバー１１０は、そのＬＤアレイバー１１０を構成する複数のＬＤからガラス基板１２０の表面と平行な方向に光が出射される姿勢に、ガラス基板１２０に固定され、反射プリズム１２１で反射させることによりガラス基板１２０を透過させている。

【0073】

これに対し、この図１２では、ＬＤアレイバー１１０は、ガラス基板１２０に、サブマウント１１８’を介して、そのＬＤアレイバー１１０を構成する複数のＬＤからガラス基板１２０に向かって光を出射する姿勢に固定されている。

【0074】

ここでは、簡略化して、サブマウント１１８’にＬＤアレイバー１１０のみが固定されているように図示されているが、サブマウント１１８’には、反射プリズム１２１を除き図１１と同様の部品が組み立てられ、ＬＤアレイバー１１０の出射面が下に向くようにサブマウント１１８’を立ててガラス基板１２０に固定した構造を備えている。ＬＤアレイバー１１０は、ガラス基板１２０上に、この図１２に示すように配列されていてもよい。

【0075】

以上の本実施形態の照明ユニット１０によれば、一例として、幅０．９ｍ、奥行き０．３ｍ、高さ０．６ｍ程度の寸法で済み、図３を参照して説明した、水銀ランプを採用した従来の照明ユニットと比べ、大幅なサイズダウンが実現する。

【0076】

図１３は、照明光学系一本分の照明領域の照明パターンを示した図である。

【0077】

図１にも示す移動方向Ａは、この図１３にも矢印Ａで示されている。

【0078】

図１３に示すように、マイクロレンズアレイ３０上のマイクロレンズ３１は、長尺のスリット状の露光光１７０で各列ごとに照明される。ただし、露光光１７０は直接的にはマイクロレンズアレイ３０上のマスク２０（図１参照）を照明するが、マスク２０は図示省略されている。

【0079】

図１３（Ａ）には、１２本の露光光束１７３からなるマルチラインビーム１７４（図７参照）でマイクロレンズアレイ３０上を照射した状態が示されている。

【0080】

また、図１３（Ｂ）は、配列されたＬＤアレイバーを１本おきに駆動し、残りの一本おきのＬＤアレイバーからの発光光の出射を停止した状態の図である。

【0081】

図１３（Ｃ）は、図１３（Ｂ）と比べさらに半分の本数のＬＤアレイバーのみ駆動した状態の図である。

【0082】

図１３（Ｄ）は、比較例として、図３に示す照明ユニット９０による、本実施形態における一本の照明光学系が担当する照明領域と同じ照明領域１７９を示している。

【0083】

本実施形態の照明ユニット１０によれば、基板５０（図１参照）上を露光する露光光量は、比較例（図１３（Ｄ））と同一の露光光量を実現するとしたら、図１３（Ｃ）のレベルで足り、消費電力も４分の１程度で済む。基板５０への露光光量を増やす必要があるときは、図１３（Ｂ）、あるいは図１３（Ａ）のようにさらに多数のＬＤアレイバーを駆動することにより露光光量を上げることができる。

【0084】

以上の通り、本実施形態によれば、照明ユニットが大幅に小型化され、したがって露光装置が大幅に小型化され、さらに消費電力が低減する。

【符号の説明】

【0085】

１ 露光装置
１０，９０ 照明ユニット
２０ マスク
３０ マイクロレンズアレイ
３１ マイクロレンズ
３２ 視野絞り
４０ 駆動装置
５０ 基板
９１ 光源
９２，１００ 照明光学系
９３ 露光領域
１１１ ＬＤ
１１２ フレキシブル基板
１１３ ＬＤアレイドライバー
１１４ 回路基板
１１５ａ，１１５ｂ フリップチップ
１１６ ドライバＩＣ
１１７，１７１ 反射プリズム
１１８，１１８’ サブマウント
１１９ Ａｕコーティング
１２０ ガラス基板
１２１ 反射プリズム
１２２ ロッドレンズ
１２３ 投光光学系
１７０ 露光光
１７１，１７２ 光束
１７３ 露光光束
１７４ マルチラインビーム
３０１ 単位マイクロレンズアレイ
９１１ 水銀ランプ
９２１ 第１ミラー
９２２ レンズ
９２３ 第２ミラー
９２４ 第３ミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】