特開 2025-139461 照明装置、照明光学系、露光装置及び物品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025139461

(43)【公開日】2025-09-26

(54)【発明の名称】照明装置、照明光学系、露光装置及び物品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20250918BHJP

   G02B 19/00 20060101ALI20250918BHJP

   G02B 3/00 20060101ALN20250918BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

G03F7/20 521

G02B19/00

G02B3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024038413

(22)【出願日】2024-03-12

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】水谷 将樹

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 凛平

【テーマコード（参考）】

2H052

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H052BA02

2H052BA09

2H052BA12

2H197AA05

2H197BA10

2H197CA13

2H197CA17

2H197CB16

2H197HA03

2H197HA04

2H197HA05

2H197HA10

(57)【要約】

【課題】被照明面を照明するのに有利な技術を提供する。
【解決手段】被照明面を照明する照明装置であって、複数の固体光源が平面上に配列された第１光源部と、前記第１光源部とは異なる第２光源部と、前記第１光源部からの光と前記第２光源部からの光とを合成する光学素子と、前記被照明面を照明する、前記光学素子からの光を均一化するホモジナイザー素子と、前記第２光源部と前記光学素子を像と瞳の関係にする第１光学系と、前記複数の固体光源と前記ホモジナイザー素子の入射面を像と瞳の関係にする第２光学系と、を有する、ことを特徴とする照明装置を提供する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被照明面を照明する照明装置であって、
複数の固体光源が平面上に配列された第１光源部と、
前記第１光源部とは異なる第２光源部と、
前記第１光源部からの光と前記第２光源部からの光とを合成する光学素子と、
前記被照明面を照明する、前記光学素子からの光を均一化するホモジナイザー素子と、
前記第２光源部と前記光学素子を像と瞳の関係にする第１光学系と、
前記複数の固体光源と前記ホモジナイザー素子の入射面を像と瞳の関係にする第２光学系と、
を有する、ことを特徴とする照明装置。

【請求項2】

前記第２光源部は、発散光源と、前記発散光源からの光を集光する楕円ミラーと、を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記ホモジナイザー素子は、複数の光学要素に分割され、前記複数の光学要素のそれぞれからの光を前記被照明面に重畳する波面分割型のホモジナイザー素子である、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項4】

前記光学要素は、レンズを含む、ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。

【請求項5】

前記ホモジナイザー素子は、前記光学素子と前記被照明面との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項6】

前記光学素子は、
前記第１光源部からの光を反射する反射領域と、前記第２光源部からの光を透過させる透過領域と、を含み、
前記反射領域で反射した光と、前記透過領域を透過した光とを合成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項7】

前記反射領域は、前記光学素子の中心領域に設けられ、
前記透過領域は、前記光学素子の前記中心領域を囲む周辺領域に設けられている、
ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。

【請求項8】

前記光学素子は、
前記第１光源部からの光を透過させる透過領域と、前記第２光源部からの光を反射する反射領域と、を含み、
前記透過領域で透過した光と、前記反射領域で反射した光とを合成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項9】

前記透過領域は、前記光学素子の中心領域に設けられ、
前記反射領域は、前記光学素子の前記中心領域を囲む周辺領域に設けられている、
ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。

【請求項10】

前記固体光源は、ＬＥＤ及びＬＤの少なくとも一方を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項11】

複数の固体光源が平面上に配列された第１光源部と、前記第１光源部とは異なる第２光源部と、を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、
前記第１光源部からの光と前記第２光源部からの光とを合成する光学素子と、
前記被照明面を照明する、前記光学素子からの光を均一化するホモジナイザー素子と、
前記第２光源部と前記光学素子を像と瞳の関係にする第１光学系と、
前記複数の固体光源と前記ホモジナイザー素子の入射面を像と瞳の関係にする第２光学系と、
を有する、ことを特徴とする照明光学系。

【請求項12】

原版を介して基板を露光する露光装置であって、
被照明面に配置された前記原版を照明する請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の照明装置と、
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、
を有することを特徴とする露光装置。

【請求項13】

原版を介して基板を露光する露光装置であって、
被照明面に配置された前記原版を照明する請求項１１に記載の照明光学系と、
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、
を有することを特徴とする露光装置。

【請求項14】

請求項１２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。

【請求項15】

請求項１３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、照明装置、照明光学系、露光装置及び物品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）、カラーフィルタ又はハードディスクなどの製造において、基板（ガラスプレート、ウエハなど）を露光する露光装置が用いられている。露光装置は、光源からの光でパターンが形成された原版（レチクル又はマスク）を照明し、投影光学系を介して原版からの光を基板に投影することで、原版のパターンを基板に転写する。この際、良好なパターンを高い生産性で得るためには、光源からの光の輝度（発光輝度）を大きく、且つ、光源からの光で原版を均一に照明する必要がある。

【0003】

露光装置では、光源として、超高圧水銀ランプなどが従来から用いられている。但し、超高圧水銀ランプには、寿命が短く、エネルギー使用量が多いなどの課題がある。一方、近年、高輝度のＬＥＤやＬＤを含む固体光源に関する技術が進歩し、露光装置において、光源として固体光源を用いることが検討されているが、ＬＥＤなどの固体光源は、超高圧水銀ランプと比べて、発光輝度が小さい。そこで、複数のＬＥＤ素子をアレイ状に並べて光源ユニットとする技術が提案されている。

【0004】

また、基板を露光して良好なパターン形状を得るためには、特に、光源からの光で原版を均一に照明することが重要となる。露光装置では、原版を均一に照明するために、ホモジナイザー素子として、レンズアレイ（フライアイレンズ（ハエの目レンズ））が従来から用いられている。

【0005】

このような状況において、特許文献１及び２には、高い照明輝度を得るために複数のＬＥＤ素子を用い、且つ、複数のＬＥＤ素子からの光をホモジナイザー素子に入射させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４－００２２１２号公報

【特許文献2】特許第６５２９８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、複数のＬＥＤ素子を並べた場合には、ＬＥＤ素子の発光点（発光箇所）が離散的になり、面光源にはならない。離散的な照度分布でホモジナイザー素子を照明した場合、ホモジナイザー素子による照度均一効果が低減してしまう。

【0008】

特許文献１では、ＬＥＤ発光面とホモジナイザー素子との間にオプティカルロッドを配置し、実質的に、ＬＥＤ発光面の照度分布をぼかしてホモジナイザー素子を照明することで、ホモジナイザー素子による照度均一効果の低下を抑制している。但し、特許文献１において、面光源に近い分布を形成するためには、オプティカルロッドを長くする必要があり、照明光学系が大型化してしまう。

【0009】

特許文献２には、ＬＥＤ発光面とホモジナイザー素子との間に、もう１つのホモジナイザー素子（レンズアレイ）と、コリメータレンズとを配置する構成が開示されている。かかる構成によれば、各ＬＥＤ発光面がレンズアレイの入射面に重畳されるため、面光源を形成することができるが、もう１つのホモジナイザー素子（レンズアレイユニット）が必要となり、構成の複雑化やコストの増加を招いてしまう。

【0010】

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、被照明面を照明するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての照明装置は、被照明面を照明する照明装置であって、複数の固体光源が平面上に配列された第１光源部と、前記第１光源部とは異なる第２光源部と、前記第１光源部からの光と前記第２光源部からの光とを合成する光学素子と、前記被照明面を照明する、前記光学素子からの光を均一化するホモジナイザー素子と、前記第２光源部と前記光学素子を像と瞳の関係にする第１光学系と、前記複数の固体光源と前記ホモジナイザー素子の入射面を像と瞳の関係にする第２光学系と、を有する、ことを特徴とする。

【0012】

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、例えば、被照明面を照明するのに有利な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。

【図2】ホモジナイザー素子の入射面における照度分布と、視野絞りが配置された面における照度分布との関係を示す図である。

【図3】光源部の構成を示す図である。

【図4】光源部における照度分布を、ホモジナイザー素子に略共役となる関係で照明した状態を示す図である。

【図5】ホモジナイザー素子の入射面における照度分布と、視野絞りが配置された面における照度分布との関係を示す図である。

【図6】第１実施形態としての露光装置における照明装置の構成の一部を示す図である。

【図7】光源部の配光分布を示す図である。

【図8】ホモジナイザー素子の入射面における照度分布を示す図である。

【図9】ホモジナイザー素子の入射面における照度分布と、視野絞りが配置された面における照度分布との関係を示す図である。

【図10】第２実施形態としての露光装置の構成の一部を示す概略図である。

【図11】光学素子の構成を示す図である。

【図12】ホモジナイザー素子の入射面における照度分布と、視野絞りが配置された面における照度分布との関係を示す図である。

【図13】第３実施形態としての露光装置の構成の一部を示す概略図である。

【図14】光学素子の構成を示す図である。

【図15】ホモジナイザー素子の入射面における照度分布と、視野絞りが配置された面における照度分布との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0016】

図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、例えば、半導体デバイスなどの製造工程であるリソグラフィ工程に用いられ、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置１００は、原版１０７（レチクル又はマスク）を介して基板１０９を露光し、原版１０７のパターンを基板１０９に転写する。

【0017】

露光装置１００は、図１に示すように、光源部１０１と、リレー光学系１０２と、ホモジナイザー素子１０３と、コンデンサレンズ１０４と、視野絞り１０５と、リレーレンズ１０６と、投影光学系１０８と、基板ステージ１１１と、を有する。

【0018】

本実施形態において、光源部１０１、リレー光学系１０２、ホモジナイザー素子１０３、コンデンサレンズ１０４、視野絞り１０５及びリレーレンズ１０６は、被照明面を照明する照明装置を構成する。また、リレー光学系１０２、ホモジナイザー素子１０３、コンデンサレンズ１０４、視野絞り１０５及びリレーレンズ１０６は、光源部１０１を用いて、被照明面を照明する照明光学系を構成する。なお、本実施形態において、被照明面とは、典型的には、原版１０７が配置される面であるが、原版１０７が配置される面と共役な面（被照明面の共役面）も含む。

【0019】

本明細書及び添付図面では、基板が配置される面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系で方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれをθＸ、θＹ及びθＺとする。

【0020】

光源部１０１は、複数のＬＥＤをアレイ状に並べたユニットである。但し、光源部１０１は、複数の固体光源が平面上に配列されたユニットであればよく、例えば、ＬＥＤは、ＬＤに置換することも可能である。このように、固体光源は、ＬＥＤ及びＬＤの少なくとも一方を含む。光源部１０１からの光は、リレー光学系１０２に導かれる。リレー光学系１０２を通過（透過）した光は、ホモジナイザー素子１０３を通過（透過）し、コンデンサレンズ１０４を介して、視野絞り１０５に照射される。視野絞り１０５によって所望の照明領域（形状）に形成された光は、リレーレンズ１０６を介して、原版１０７を照明する。

【0021】

原版１０７を通過した光は、原版１０７のパターンを基板１０９に投影する投影光学系１０８を介して、基板１０９に照射されて基板１０９を露光する。基板１０９は、基板チャック１１０を介して、基板１０９を位置決めする基板ステージ１１１によって保持される。

【0022】

ここで、ホモジナイザー素子１０３の効果について説明する。図２は、ホモジナイザー素子１０３の入射面における照度分布と、視野絞り１０５が配置された面における照度分布との関係を示す図である。図２では、ホモジナイザー素子１０３は、複数の光学要素として３つのレンズ２１、２２及び２３に分割された波面分割型のホモジナイザー素子である。換言すれば、ホモジナイザー素子１０３は、３つのレンズ２１、２２及び２３で構成されている。ホモジナイザー素子１０３は、レンズ２１、２２及び２３のそれぞれからの光を視野絞り１０５が配置された面に重畳する。

【0023】

図２に示すように、ホモジナイザー素子１０３の入射面、具体的には、レンズ２１の入射面における照度分布を２１ａ、レンズ２２の入射面における照度分布を２２ａ、レンズ２３の入射面における照度分布を２３ｃとする。ここでは、レンズ２１、２２及び２３のそれぞれの入射面における照度分布２１ａ、２２ａ及び２３ａは、互いに異なる照度分布であるものとする。

【0024】

ホモジナイザー素子１０３、即ち、レンズ２１、２２及び２３のそれぞれの入射面に入射した光は、コンデンサレンズ１０４を介して、視野絞り１０５に重畳されて視野絞り１０５を照明する。レンズ２１の入射面における照度分布２１ａは、視野絞り１０５では、照度分布２１ｂとなる。同様に、レンズ２２の入射面における照度分布２２ａは、視野絞り１０５では、照度分布２２ｂとなり、レンズ２３の入射面における照度分布２３ａは、視野絞り１０５では、照度分布２３ｂとなる。

【0025】

図２に示すように、ホモジナイザー素子１０３の入射面における照度分布２１ａ、２２ａ及び２３ａは、視野絞り１０５において、照度分布２１ｂ、２２ｂ及び２３ｂとして重畳される。従って、ホモジナイザー素子１０３の入射面において、照度分布に不均一性がある場合であっても、ホモジナイザー素子１０３及びコンデンサレンズ１０４を用いることで、視野絞り１０５（が配置された面）において、均一な照度分布を得ることができる。

【0026】

図３は、光源部１０１の構成を示す図である。光源部１０１は、ＬＥＤチップ３１（ＬＥＤ素子）をアレイ状に配列して構成され、図３では、ＬＥＤチップ３１を５×５で配列して構成されている。但し、光源部１０１におけるＬＥＤチップ３１の配列や個数については限定されるものでない。図３には、ＬＥＤチップ３１における発光箇所を発光点３２として示している。各ＬＥＤチップ３１における発光点３２は、ＬＥＤチップ３１に対して小さいため、光源部１０１の全体において、発光点３２は離散的となる。

【0027】

図４は、光源部１０１における照度分布（発光点３２）を、ホモジナイザー素子１０３に略共役となる関係で照明した状態を示す図である。図４では、ホモジナイザー素子１０３は、アレイ状に配列された複数のレンズ４１で構成されている。ここでは、ホモジナイザー素子１０３の効果が理解しやすいように、ホモジナイザー素子１０３におけるレンズ４１の配列を、光源部１０１におけるＬＥＤチップ３１の配列（５×５）と同じ配列にしている。図４を参照するに、ＬＥＤチップ３１における発光点３２は、ホモジナイザー素子１０３の各レンズ４１の中心部４２を照明する。

【0028】

図５は、ホモジナイザー素子１０３の入射面における照度分布と、視野絞り１０５が配置された面における照度分布との関係を示す図である。図５では、ホモジナイザー素子１０３の各レンズ４１の入射面における照度分布を４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ及び４２ｅとする。各レンズ４１の入射面における照度分布４２ａ乃至４２ｅは、ホモジナイザー素子１０３及びコンデンサレンズ１０４を用いることで、視野絞り１０５（が配置された面）に重畳される。具体的には、各レンズ４１の入射面における照度分布４２ａ乃至４２ｅは、照度分布４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ及び４３ｅとして、視野絞り１０５の中心部に重なって照射される。従って、視野絞り１０５の全体における照度分布にばらつきが発生してしまう。

【0029】

＜第１実施形態＞
図６は、第１実施形態としての露光装置１００における照明装置の構成の一部を示す図である。本実施形態において、照明装置は、図６に示すように、光源部１０１からの光の角度分布を、リレー光学系１０２を介して、照度分布に変換し、ホモジナイザー素子１０３の入射面を照明する。

【0030】

図７は、ＬＥＤチップ３１を配列して構成された光源部１０１の配光分布を示す図である。図７に示すように、一般的に、ＬＥＤから発光される光は、垂直方向（０°）が最も高く、高角度になるにつれて光強度が低くなる傾向にある。

【0031】

図８は、ホモジナイザー素子１０３の入射面における照度分布８１を示す図である。図８を参照するに、本実施形態では、光源部１０１（詳細には、複数のＬＥＤチップ３１の発光点３２）とホモジナイザー素子１０３の入射面を、リレー光学系１０２を用いて、像と瞳の関係で照明している。換言すれば、リレー光学系１０２は、光源部１０１とホモジナイザー素子１０３の入射面を像と瞳の関係にする光学系として機能する。これにより、光源部１０１からの光の角度分布がホモジナイザー素子１０３の入射面に照明されるため、照度分布８１は、ホモジナイザー素子１０３の全体の中心部で照度が最も高く、中心部から周辺部に向かうにつれて照度が徐々に低下する。従って、本実施形態において、ホモジナイザー素子１０３の入射面における照度分布８１は、図８に示すように、入射面の全体では変化がみられるが、各レンズ４１では徐々に変化しており、図４に示す照度分布のように、局所的には変化してない。

【0032】

図９は、ホモジナイザー素子１０３の入射面における照度分布と、視野絞り１０５が配置された面における照度分布との関係を示す図である。図９を参照するに、ホモジナイザー素子１０３の各レンズ４１の入射面における照度分布８１は、ホモジナイザー素子１０３及びコンデンサレンズ１０４を用いることで、視野絞り１０５（が配置された面）に重畳される。ホモジナイザー素子１０３の入射面の全体では、照度分布８１に変化が存在しているが、各レンズ４１における照度分布８１の変化はなだらかである。従って、視野絞り１０５の全体における照度分布９１は、各レンズ４１で照度分布８１の平均化効果が得られることによって、均一な状態となる。

【0033】

視野絞り１０５を均一に照明する光は、後段のリレーレンズ１０６を介して、原版１０７を照明し、原版１０７のパターンは、投影光学系１０８を介して、基板１０９に投影される。この際、原版１０７は均一に照明されているため、基板１０９の面内で均一なパターンが形成（転写）される。

【0034】

＜第２実施形態＞
図１０を参照して、第２実施形態としての露光装置２００について説明する。図１０は、第２実施形態としての露光装置２００の構成の一部を示す概略図である。露光装置２００は、露光装置１００と同様な構成を有するが、例えば、原版１０７などの被照明面で高照度を実現するために、第１光源部ＬＳ１からの光と、第２光源部ＬＳ２からの光とを合成して原版１０７を照明する点が異なる。

【0035】

露光装置２００は、図１０に示すように、第１光源部ＬＳ１と、第２光源部ＬＳ２と、コリメータレンズ２０６と、光学素子２０８と、コリメータレンズ２１０と、を有する。また、露光装置２００は、リレー光学系２１１と、ホモジナイザー素子２１２と、コンデンサレンズ２１３と、視野絞り２１４と、を更に有する。なお、視野絞り２１４よりも後段の構成については、露光装置１００と同様であるため、図１０では、図示を省略している。

【0036】

本実施形態において、第１光源部ＬＳ１、第２光源部ＬＳ２、コリメータレンズ２０６及び２１０、光学素子２０８、リレー光学系２１１、ホモジナイザー素子２１２、コンデンサレンズ２１３及び視野絞り２１４は、被照明面を照明する照明装置を構成する。また、コリメータレンズ２０６及び２１０、光学素子２０８、リレー光学系２１１、ホモジナイザー素子２１２、コンデンサレンズ２１３及び視野絞り２１４は、第１光源部ＬＳ１及び第２光源部ＬＳ２を用いて、被照明面を照明する照明光学系を構成する。

【0037】

第２光源部ＬＳ２は、第１光源部ＬＳ１とは（種類が）異なる光源であって、発散光源としてのランプ２０１と、ランプ２０１からの光を集光する楕円ミラー２０２と、を含む。ランプ２０１の発光部は、楕円ミラー２０２の第１焦点の位置に配置されている。ランプ２０１の発光部からの光は、楕円ミラー２０２で反射され、楕円ミラー２０２の第２焦点２０３に結像する。第２焦点２０３に結像する光の角度分布の中心部は、楕円ミラー２０２で反射された後にランプ２０１で遮光される。従って、第２焦点２０３よりも後段（の光）では、光が存在しない領域２０４と、光が存在する領域２０５と、が存在する。第２焦点２０３からの光の角度分布は、コリメータレンズ２０６を介して、照度分布に変換され、光合成位置２０７に配置された光学素子２０８を照明する。

【0038】

また、本実施形態では、第２光源部ＬＳ２（ランプ２０１）と光学素子２０８（光合成位置２０７）を、コリメータレンズ２０６を用いて、像と瞳の関係で照明している。換言すれば、コリメータレンズ２０６は、第２光源部ＬＳ２と光学素子２０８を像と瞳の関係にする光学系（第１光学系）として機能する。

【0039】

第１光源部ＬＳ１は、第２光源部ＬＳ２とは（種類が）異なる光源であって、複数のＬＥＤチップ（固体光源）がアレイ状（平面上）に配列されたＬＥＤアレイ２０９を含む。ＬＥＤアレイ２０９からの光は、コリメータレンズ２１０を介して、ランプ２０１の発光部に対して光合成位置２０７に配置された光学素子２０８を照明する。

【0040】

図１１は、光合成位置２０７に配置された光学素子２０８の構成を示す図である。上述したように、ランプ２０１からの光には、光が存在しない領域２０４が存在する。ランプ２０１からの光が存在する領域２０５は、光学素子２０８においては、光学素子２０８の中心領域を囲む周辺領域に対応する。換言すれば、ランプ２０１からの光は、コリメータレンズ２０６を介して、光学素子２０８の周辺領域を照明する。光学素子２０８の周辺領域には、ランプ２０１（第２光源部ＬＳ２）からの光を透過させる透過領域２１５及び２１６が形成されている。透過領域２１５及び２１６は、例えば、光学素子２０８の周辺領域のガラス面に、光を透過する低反射膜を設けることによって形成される。

【0041】

ＬＥＤアレイ２０９からの光は、コリメータレンズ２１０を介して、像と瞳の関係で光学素子２０８の中心領域を照明する。光学素子２０８の中心領域には、ＬＥＤアレイ２０９（第１光源部ＬＳ１）からの光を反射する反射領域２１７が形成されている。反射領域２１７は、例えば、光学素子２０８の中心領域のガラス面に、光を反射する高反射膜を設けることによって形成される。なお、高反射膜は、光学素子２０８の中心領域において、ガラス面の両面に形成してもよいし、どちらか一方の面に形成してもよい。従って、ＬＥＤアレイ２０９からの光は、光学素子２０８の反射領域２１７（中心領域）で反射されることになる。

【0042】

光学素子２０８において、ランプ２０１からの光（透過領域２１５及び２１６を透過した光）とＬＥＤアレイ２０９からの光（反射領域２１７で反射した光）とが合成される。光学素子２０８で合成された光は、後段のリレー光学系２１１を介して、光学素子２０８と視野絞り２１４又は原版１０７（被照明面）との間に配置されたホモジナイザー素子２１２を照明する。

【0043】

図１２は、ホモジナイザー素子２１２の入射面における照度分布と、視野絞り２１４が配置された面における照度分布との関係を示す図である。ＬＥＤアレイ２０９とホモジナイザー素子２１２の入射面は、コリメータレンズ２１０及びリレー光学系２１１を介して、像と瞳の関係になる。換言すれば、コリメータレンズ２１０及びリレー光学系２１１は、ＬＥＤアレイ２０９とホモジナイザー素子２１２の入射面を像と瞳の関係にする光学系（第２光学系）として機能する。ここでは、図１２に示すように、ＬＥＤアレイ２０９からの光は、ホモジナイザー素子２１２の中心領域２１８を照明する。従って、ＬＥＤアレイ２０９からの光の配光分布がホモジナイザー素子２１２の中心領域２１８に照度分布として照明される。また、ランプ２０１からの光は、ホモジナイザー素子２１２の周辺領域２１９を照明する。

【0044】

図１２を参照するに、本実施形態では、ホモジナイザー素子２１２の入射面において、図５に示すようなＬＥＤアレイ２０９の発光点に対応する局所的な照度分布が形成されることがないため、ホモジナイザー素子２１２は、なだらかに照明される。従って、コンデンサレンズ２１３を介して視野絞り２１４が配置された面に形成（重畳）される照度分布２２０は、ホモジナイザー素子２１２の各レンズで平均化効果が得られることによって、均一化されることになる。

【0045】

視野絞り２１４を均一に照明する光は、後段のリレーレンズ１０６を介して、原版１０７を照明し、原版１０７のパターンは、投影光学系１０８を介して、基板１０９に投影される。この際、原版１０７は均一に照明されているため、基板１０９の面内で均一なパターンが形成（転写）される。

【0046】

＜第３実施形態＞
図１３を参照して、第３実施形態としての露光装置３００について説明する。図１３は、第３実施形態としての露光装置３００の構成の一部を示す概略図である。露光装置３００は、露光装置１００と同様な構成を有するが、例えば、原版１０７などの被照明面で高照度を実現するために、第１光源部ＬＳ１からの光と、第２光源部ＬＳ２からの光とを合成して原版１０７を照明する点が異なる。

【0047】

露光装置３００は、図１３に示すように、第１光源部ＬＳ１と、第２光源部ＬＳ２と、コリメータレンズ３０６と、光学素子３０８と、コリメータレンズ３１０と、を有する。また、露光装置３００は、リレー光学系３１１と、ホモジナイザー素子３１２と、コンデンサレンズ３１３と、視野絞り３１４と、を更に有する。なお、視野絞り３１４よりも後段の構成については、露光装置１００と同様であるため、図１３では、図示を省略している。

【0048】

本実施形態において、第１光源部ＬＳ１、第２光源部ＬＳ２、コリメータレンズ３０６及び３１０、光学素子３０８、リレー光学系３１１、ホモジナイザー素子３１２、コンデンサレンズ３１３及び視野絞り３１４は、被照明面を照明する照明装置を構成する。また、コリメータレンズ３０６及び３１０、光学素子３０８、リレー光学系３１１、ホモジナイザー素子３１２、コンデンサレンズ３１３及び視野絞り３１４は、第１光源部ＬＳ１及び第２光源部ＬＳ２を用いて、被照明面を照明する照明光学系を構成する。

【0049】

第２光源部ＬＳ２は、第１光源部ＬＳ１とは（種類が）異なる光源であって、発散光源としてのランプ３０１と、ランプ３０１からの光を集光する楕円ミラー３０２と、を含む。ランプ３０１の発光部は、楕円ミラー３０２の第１焦点の位置に配置されている。ランプ３０１の発光部からの光は、楕円ミラー３０２で反射され、楕円ミラー３０２の第２焦点３０３に結像する。第２焦点３０３に結像する光の角度分布の中心部は、楕円ミラー３０２で反射された後にランプ３０１で遮光される。従って、第２焦点３０３よりも後段（の光）では、光が存在しない領域３０４と、光が存在する領域３０５と、が存在する。第２焦点３０３からの光の角度分布は、コリメータレンズ３０６を介して、照度分布に変換され、光合成位置３０７に配置された光学素子３０８を照明する。

【0050】

また、本実施形態では、第２光源部ＬＳ２（ランプ３０１）と光学素子３０８（光合成位置３０７）を、コリメータレンズ３０６を用いて、像と瞳の関係で照明している。換言すれば、コリメータレンズ３０６は、第２光源部ＬＳ２と光学素子３０８を像と瞳の関係にする光学系（第１光学系）として機能する。

【0051】

第１光源部ＬＳ１は、第２光源部ＬＳ２とは（種類が）異なる光源であって、複数のＬＥＤチップ（固体光源）がアレイ状（平面上）に配列されたＬＥＤアレイ３０９を含む。ＬＥＤアレイ３０９からの光は、コリメータレンズ３１０を介して、ランプ３０１の発光部に対して光合成位置３０７に配置された光学素子３０８を照明する。

【0052】

図１４は、光合成位置３０７に配置された光学素子３０８の構成を示す図である。上述したように、ランプ３０１からの光には、光が存在しない領域３０４が存在する。ランプ３０１からの光が存在する領域３０５は、光学素子３０８においては、光学素子３０８の中心領域を囲む周辺領域に対応する。換言すれば、ランプ３０１からの光は、コリメータレンズ３０６を介して、光学素子３０８の周辺領域を照明する。光学素子３０８の周辺領域には、ランプ３０１（第２光源部ＬＳ２）からの光を反射する反射領域３１５及び３１６が形成されている。反射領域３１５及び３１６は、例えば、光学素子３０８の周辺領域のガラス面に、光を反射する高反射膜を設けることによって形成される。なお、高反射膜は、光学素子３０８の周辺領域において、ガラス面の両面に形成してもよいし、どちらか一方の面に形成してもよい。従って、ランプ３０１からの光は、光学素子３０８の反射領域３１５及び３１６で反射されることになる。

【0053】

ＬＥＤアレイ３０９からの光は、コリメータレンズ３１０を介して、像と瞳の関係で光学素子３０８の中心領域を照明する。光学素子３０８の中心領域には、ＬＥＤアレイ３０９（第１光源部ＬＳ１）からの光を透過させる透過領域３１７が形成されている。透過領域３１７は、例えば、光学素子３０８の中心領域のガラス面に、光を透過する低反射膜を設けることによって形成される。従って、ＬＥＤアレイ３０９からの光は、光学素子３０８の透過領域３１７を透過することになる。

【0054】

光学素子３０８において、ランプ３０１からの光（反射領域３１５及び３１６で反射した光）とＬＥＤアレイ３０９からの光（透過領域３１７を透過した光）とが合成される。光学素子３０８で合成された光は、後段のリレー光学系３１１を介して、光学素子３０８と視野絞り３１４又は原版１０７（被照明面）との間に配置されたホモジナイザー素子３１２を照明する。

【0055】

図１５は、ホモジナイザー素子３１２の入射面における照度分布と、視野絞り３１４が配置された面における照度分布との関係を示す図である。ＬＥＤアレイ３０９とホモジナイザー素子３１２の入射面は、コリメータレンズ３１０及びリレー光学系３１１を介して、像と瞳の関係になる。換言すれば、コリメータレンズ３１０及びリレー光学系３１１は、ＬＥＤアレイ３０９とホモジナイザー素子３１２の入射面を像と瞳の関係にする光学系（第２光学系）として機能する。ここでは、図１３に示すように、ＬＥＤアレイ２０９からの光は、ホモジナイザー素子３１２の中心領域３１８を照明する。従って、ＬＥＤアレイ３０９からの光の配光分布がホモジナイザー素子３１２の中心領域３１８に照度分布として照明される。また、ランプ３０１からの光は、ホモジナイザー素子３１２の周辺領域３１９を照明する。

【0056】

図１５を参照するに、本実施形態では、ホモジナイザー素子３１２の入射面において、図５に示すようなＬＥＤアレイ２０９の発光点に対応する局所的な照度分布が形成されることがないため、ホモジナイザー素子３１２は、なだらかに照明される。従って、コンデンサレンズ３１３を介して視野絞り３１４が配置された面に形成（重畳）される照度分布３２０は、ホモジナイザー素子３１２の各レンズで平均化効果が得られることによって、均一化されることになる。

【0057】

視野絞り３１４を均一に照明する光は、後段のリレーレンズ１０６を介して、原版１０７を照明し、原版１０７のパターンは、投影光学系１０８を介して、基板１０９に投影される。この際、原版１０７は均一に照明されているため、基板１０９の面内で均一なパターンが形成（転写）される。

【0058】

＜第４実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体素子、フラットパネルディスプレイ、液晶表示素子、ＭＥＭＳなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、上述した露光装置１００、２００又は３００を用いて感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング（加工）を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、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、レジスト剥離など）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

【0059】

本明細書の開示は、以下の照明装置、照明光学系、露光装置及び物品の製造方法を含む。

【0060】

（項目１）
被照明面を照明する照明装置であって、
複数の固体光源が平面上に配列された第１光源部と、
前記第１光源部とは異なる第２光源部と、
前記第１光源部からの光と前記第２光源部からの光とを合成する光学素子と、
前記被照明面を照明する、前記光学素子からの光を均一化するホモジナイザー素子と、
前記第２光源部と前記光学素子を像と瞳の関係にする第１光学系と、
前記複数の固体光源と前記ホモジナイザー素子の入射面を像と瞳の関係にする第２光学系と、
を有する、ことを特徴とする照明装置。

【0061】

（項目２）
前記第２光源部は、発散光源と、前記発散光源からの光を集光する楕円ミラーと、を含む、ことを特徴とする項目１に記載の照明装置。

【0062】

（項目３）
前記ホモジナイザー素子は、複数の光学要素に分割され、前記複数の光学要素のそれぞれからの光を前記被照明面に重畳する波面分割型のホモジナイザー素子である、ことを特徴とする項目１又は２に記載の照明装置。

【0063】

（項目４）
前記光学要素は、レンズを含む、ことを特徴とする項目３に記載の照明装置。

【0064】

（項目５）
前記ホモジナイザー素子は、前記光学素子と前記被照明面との間に配置されている、ことを特徴とする項目１乃至４のうちいずれか１項に記載の照明装置。

【0065】

（項目６）
前記光学素子は、
前記第１光源部からの光を反射する反射領域と、前記第２光源部からの光を透過させる透過領域と、を含み、
前記反射領域で反射した光と、前記透過領域を透過した光とを合成する、
ことを特徴とする項目１乃至５のうちいずれか１項目に記載の照明装置。

【0066】

（項目７）
前記反射領域は、前記光学素子の中心領域に設けられ、
前記透過領域は、前記光学素子の前記中心領域を囲む周辺領域に設けられている、
ことを特徴とする項目６に記載の照明装置。

【0067】

（項目８）
前記光学素子は、
前記第１光源部からの光を透過させる透過領域と、前記第２光源部からの光を反射する反射領域と、を含み、
前記透過領域で透過した光と、前記反射領域で反射した光とを合成する、
ことを特徴とする項目１乃至５のうちいずれか１項目に記載の照明装置。

【0068】

（項目９）
前記透過領域は、前記光学素子の中心領域に設けられ、
前記反射領域は、前記光学素子の前記中心領域を囲む周辺領域に設けられている、
ことを特徴とする項目８に記載の照明装置。

【0069】

（項目１０）
前記固体光源は、ＬＥＤ及びＬＤの少なくとも一方を含む、ことを特徴とする項目１乃至９のうちいずれか１項目に記載の照明装置。

【0070】

（項目１１）
複数の固体光源が平面上に配列された第１光源部と、前記第１光源部とは異なる第２光源部と、を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、
前記第１光源部からの光と前記第２光源部からの光とを合成する光学素子と、
前記被照明面を照明する、前記光学素子からの光を均一化するホモジナイザー素子と、
前記第２光源部と前記光学素子を像と瞳の関係にする第１光学系と、
前記複数の固体光源と前記ホモジナイザー素子の入射面を像と瞳の関係にする第２光学系と、
を有する、ことを特徴とする照明光学系。

【0071】

（項目１２）
原版を介して基板を露光する露光装置であって、
被照明面に配置された前記原版を照明する項目１乃至１０のうちいずれか１項目に記載の照明装置と、
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、
を有することを特徴とする露光装置。

【0072】

（項目１３）
原版を介して基板を露光する露光装置であって、
被照明面に配置された前記原版を照明する項目１１に記載の照明光学系と、
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、
を有することを特徴とする露光装置。

【0073】

（項目１４）
項目１２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。

【0074】

（項目１５）
項目１３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。

【0075】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0076】

１００、２００、３００：露光装置 １０２、２１１、３１１：リレー光学系 １０３、２１２、３１２：ホモジナイザー素子 ２０１、３０１：ランプ ２０５、３０５：コリメータレンズ ２０８、３０８：光学素子 ２０９、３０９：ＬＥＤアレイ ＬＳ１：第１光源部 ＬＳ２：第２光源部

【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】

【図14】

【図15】