具体实施方式

以下，将基于附图来详细描述本公开的优选示例性实施例。

参考图1，描述了根据本示例性实施例的光源单元(光源设备)1。图1是根据本示例性实施例的光源单元1的示意性截面图。光源单元1包括基板51、发光二极管(LED)芯片(LED元件)52、会聚透镜53和54以及控制单元55。在基板51上，多个LED芯片52被放置并被称为“LED阵列单元”。在基板51上，形成用于驱动LED芯片52的电路。如果电流被施加到电路，那么每个LED芯片52输出具有预定波长的光。控制单元55包括电源并且控制流过LED芯片52的电流，由此控制要从LED芯片52输出的光的亮度(强度)。

会聚透镜53和54是包括与LED芯片52相对应设置的透镜的透镜阵列。会聚透镜53的透镜被设置在各个LED上。设置在会聚透镜53和54中的透镜中的每个可以是如图1中示出的平凸透镜，或者可以具有其它具有焦度的形状。作为会聚透镜53和54中所包括的透镜阵列中的每个，可以使用通过刻蚀或切割连续地形成透镜的透镜阵列或单个透镜被接合在一起的透镜阵列。从每个LED芯片52发射的光以大约50°至70°的半角扩散，但是被会聚透镜53或54转换成约30°或更小。会聚透镜53可以被设置成与LED芯片52相距预定距离并且与基板51一体地固定。

接下来，描述根据本示例性实施例的光源单元1中所包括的LED阵列。图2A是根据本示例性实施例的LED阵列100的平面图。LED阵列100包括在基板51上以角度A放置的十二个LED芯片、以角度B放置的十二个LED芯片、以角度C放置的十二个LED芯片以及以角度D放置的十二个LED芯片。角度B是相对于角度A倾斜45°的角度，并且角度C和D是相对于角度A倾斜±22.5°的角度。在下文中，以角度A放置的LED芯片将被称为“LED芯片A”，以角度B放置的LED芯片将被称为“LED芯片B”，以角度C放置的LED芯片将被称为“LED芯片C”，并且以角度D放置的LED芯片将被称为“LED芯片D”。每个LED芯片具有正方形形状。

图2A中的LED阵列100在并联电路上包括具有多个LED芯片的多个芯片列。具体地，形成四个芯片列，并且每一列包括三个LED芯片A、三个LED芯片B、三个LED芯片C和三个LED芯片D。

图2B是作为比较例的LED阵列101的平面图。另外，在图2B中，形成四个芯片列。在第一列中，放置十二个LED芯片A。在第二列中，放置十二个LED芯片B。在第三列中，放置十二个LED芯片C。在第四列中，放置十二个LED芯片D。

在图2A和图2B中，“芯片列”是指在并联电路的同一列中串联放置的多个LED芯片。如以下将参考图2E描述的，在单个串联电路中串联放置的多个LED芯片也与根据本示例性实施例的“芯片列”相对应。即，“芯片列”是指电串联放置的多个LED芯片。

考虑以下状态：在图2B的LED阵列101中，在第一列中的LED芯片A中的一个中发送故障，并且来自LED芯片A的发光停止。此时，可能发生以下情况：电流不流过放置在第一列中的其它LED芯片A，并且来自放置在第一列中的所有LED芯片A的发光停止。此时，在LED阵列101中，虽然LED芯片B、LED芯片C和LED芯片D全部发射光，但是来自所有LED芯片A的发光停止。这使得被照射面上的光强度分布不均匀。

接下来，详细地描述本发明的效果。考虑以下状态：在根据本示例性实施例的LED阵列100中，在某一列中的LED芯片中的一个中发生故障，并且来自LED芯片的发光停止。此时，可能发生以下情况：电流不流过放置在同一列中的其它LED芯片，并且来自放置在该列中的所有LED芯片的发光停止。

然而，不包括发生故障的LED芯片的其它三列各自包括三个LED芯片A、三个LED芯片B、三个LED芯片C和三个LED芯片D。因此，尽管整个LED阵列100的发光强度减小，但被照射面上的光强度分布的均匀性被维持。

LED芯片的放置不限于图2A中示出的放置，并且可以是当LED芯片中发生故障时被照射面上的光强度分布的均匀性被维持的任何放置。例如，可以如图2C和图2D中所示地那样配置LED阵列。在图2C中示出的LED阵列102中，形成四个芯片列，并且每列包括六个LED芯片A和六个LED芯片B。在图2D中示出的LED阵列103中，形成四个芯片列，并且每列包括六个LED芯片C和六个LED芯片D。

如上所述，放置在LED阵列的基板电路中所包括的每列中的多个LED芯片的放置角度被彼此区分开，由此可以使通过LED阵列形成在被照射面上的光强度分布均匀。在本示例性实施例中，LED芯片的放置角度具有两个值或四个值。然而，本发明不限于此，并且LED芯片的放置角度的数量可以被增大。

图2E是包括四个串联电路的LED阵列104的平面图。针对各个串联电路设置控制单元(501至504)，该控制单元(501至504)控制要被施加到串联电路的电流。每个串联电路包括放置有多个LED芯片的芯片列。

图3是布置有根据本示例性实施例的多个LED阵列100的LED阵列单元600的平面图。LED阵列100被保持机构610保持。针对各个LED阵列100设置控制单元。被施加到LED阵列100的电流由各个控制单元单独控制。

图4是布置有根据本示例性实施例的多个LED阵列102和多个LED阵列103的LED阵列单元601的平面图。类似于图3，针对各个LED阵列设置控制单元。要被施加到LED阵列的电流由各个控制单元单独控制。要被施加到LED阵列102的电流和要被施加到LED阵列103的电流被分开控制，由此，如以下将描述的，可以适当地改变通过LED阵列单元601形成在被照射面上的光强度分布。

接下来，参考图5，描述根据本示例性实施例的照明光学系统(照明装置)200的示例。图5是根据本示例性实施例的照明光学系统200的示意性截面图。照明光学系统200包括光源单元1、会聚透镜2、复眼光学系统3、会聚透镜4、视场光阑6和成像光学系统7。

从光源单元1发射的光束穿过会聚透镜2，并且到达复眼光学系统3。会聚透镜2被设计成使得光源单元1的出射面的位置和复眼光学系统3的入射面的位置是光学上地傅里叶共轭平面。这种照明系统被称为科勒照明系统。尽管在图5中单个平凸透镜被示出作为会聚透镜2，但是实际上，会聚透镜2常常由多个透镜单元形成。

图6示出了根据本示例性实施例的复眼光学系统3的示意性截面图。复眼光学系统3包括两个透镜组31和32以及孔径光阑33。透镜组31和32中的每个是多个平凸透镜被接合在一起使得平凸透镜的边缘面布置在同一平面中的透镜组。透镜组31和32被放置成使得在每个平凸透镜的焦点位置处，对应的平凸透镜被定位。使用这种复眼光学系统3，在复眼光学系统3的出射面的位置处，形成与光源单元1的出射面共轭的多个二次光源图像。

在复眼光学系统3中的透镜组31和32附近，形成图7中示出的孔径光阑33。孔径光阑33包括透射光的部分62(光圈)和阻挡光的部分61。从复眼光学系统3的出射面发射并穿过孔径光阑33的光透射部分62的光穿过会聚透镜4，并且到达照明表面5。

会聚透镜4被设计成使得复眼光学系统3的出射面和照明表面5是光学上地傅里叶共轭平面。复眼光学系统3的出射面或与复眼光学系统3的出射面共轭的平面是照明光学系统200的光瞳面。在这种情况下，来自形成在透镜组32的出射面上的二次光源的光的强度分布以叠加方式在照明表面5上汇总，由此可以形成几乎均匀的光强度分布。

复眼光学系统3具有使光强度分布均匀的功能，并且被称为光学积分器。光学积分器的示例包括微透镜阵列和复眼透镜。作为光学积分器，可以使用通过刻蚀等连续地形成透镜的透镜阵列或单个透镜被接合在一起的透镜阵列。可替代地，也可以使用内部反射型光学积分器，该内部反射型光学积分器在其内表面上多次反射来自其入射端面的光，并且从其反射端面发射具有均匀的光强度分布的光。内部反射型光学积分器的示例包括光学杆和光学管。

在照明表面5附近，放置视场光阑6。从视场光阑6的光圈部发射的光束被成像光学系统7成像在被照明面8上。成像光学系统7具有期望的倍率，并且由视场光阑6切出的照明区域被投影到被照明面8上。

照明光学系统200包括测量光瞳面上的光强度分布(有效光源分布)的测量单元(测量设备)400。测量单元400在执行测量时被放置在光路中，并且测量光瞳面上的光强度分布。图8A示出了测量单元400的示意图。测量单元400被放置在要测量强度分布的光瞳面(例如，图5中的平面A)的后侧。然后，测量单元400检测入射在平面A上的光束的一部分。在平面A附近，放置包括针孔的针孔板401，并且从针孔板401以某一角度分布发射的光束被偏转镜402弯曲90°。然后，光束由具有正焦度的透镜403折射，并且被转换成几乎平行的光束。几乎平行的光束入射在诸如电荷耦合器件(CCD)相机之类的检测单元404上。由检测单元404检测到的光分布被转换成电信号，并且该电信号被输入到诸如计算机之类的数据处理装置中。

可替代地，测量光瞳面上的光强度分布的测量单元410可以被放置在被照明面8的前侧并且检测入射在平面B上的光束的一部分。图8B示出了测量单元410的示意图。要入射在被照明面8上的光束的一部分在入射在被照明面8上之前被偏转镜411弯曲90°。在光束没有被弯曲的情况下的与被照明面8相对应的光路长度位置处，放置具有针孔的针孔板412。从针孔板412以某一角度分布发射的光束被具有正焦度的透镜413折射，并且被转换成几乎平行的光束。几乎平行的光束入射在诸如CCD相机之类的检测单元414上。

测量单元400和410是光学元件的配置不同但基于彼此基本相同的原理的测量单元。如果针孔与CCD表面之间的距离远大于针孔的直径，那么可以省略透镜403和413。

接下来，描述通过LED阵列形成在被照射面上的光强度分布。在图9A中示出的LED阵列900被配置为光源单元1的情况下，光强度分布变为图9B中示出的分布150。在图9B中，由实线指示的圆是与照明光学系统200的光瞳面的有效直径相对应的圆。即，该圆内部的强度分布与被照明面8中的某个点被照亮时的角度分布相对应。在分布150中，光瞳面中的对角方向上的强度大于光瞳面中的垂直方向和水平方向上的强度，并且在方向(方位方向或取向)之间出现强度差。这是因为LED芯片具有正方形形状，使得LED芯片的外部形状被部分地突出。在垂直方向和水平方向上的强度在与LED芯片的边的外部相对应的部分中减小，但是在45°对角方向上的强度在一定程度上被维持到与LED芯片的角相对应的部分。

在图2C中示出的LED阵列102被配置为光源单元1的情况下，光强度分布变为图9B中示出的分布151。分布151是通过组合来自LED芯片A的光与来自LED芯片B的光而获得的光强度分布。因此，LED芯片的放置角度被彼此区分开，由此，在分布151中，可以使垂直方向和水平方向与对角方向之间的强度差(偏差)比分布150中小。

在图2D中示出的LED阵列103被配置为光源单元1的情况下，光瞳面上的光强度分布变为图9B中示出的分布152。分布152是通过组合来自LED芯片C的光与来自LED芯片D的光而获得的光强度分布。

在图2A中示出的LED阵列100被配置为光源单元1的情况下，光强度分布变为图9B中示出的分布153。分布153是通过组合来自LED芯片A、LED芯片B、LED芯片C和LED芯片D的光而获得的光强度分布。因此，要理解的是，获得了比分布151和152均匀的光强度分布。

如上所述的光源设备和照明光学系统可以被应用于各种照明装置，并且也可以被用于照亮可光固化树脂的装置、照亮和检查待检查的物体的装置或光刻装置。例如，光源设备和照明光学系统可以被应用于将掩模图案曝光在基板上的曝光装置、无掩模曝光装置、使用模具在基板上形成图案的压印装置或平坦化层形成装置。

接下来，参考图10，描述了根据本示例性实施例的曝光装置300的示例。图10示出了根据本示例性实施例的曝光装置300的示意图。曝光装置300包括照亮光掩模10的照明光学系统200以及将光掩模10的图案投影到晶片12上的投影光学系统11。投影光学系统11可以是包括透镜的投影透镜，或者可以是使用镜的反射投影系统。尽管在图10中未示出，但是使用保持和驱动光掩模10和晶片(基板)12的台。

在照明光学系统200(曝光单元)的被照明面附近，放置光掩模10。在光掩模10上，由诸如铬之类的金属膜形成微小图案。发射到光掩模10的照明光根据光掩模10的图案被衍射。衍射光通过投影光学系统11(曝光单元)被在晶片12上成像。

如图4中示出的，在LED芯片的放置角度被彼此区分开的LED阵列被用作照明光学系统200的光源单元1的情况下，控制要被施加到LED阵列的电流，由此可以调整通过光源单元1形成在预定平面上的光强度分布。通常，期望的是光瞳面上的光强度分布将在平面上是旋转对称的且均匀的。然而，由于以下原因，可能有必要调整照明光学系统200的光瞳上的光强度分布。

描述了原因。曝光装置300的实际成像性能可能受到除了照明光学系统200的光瞳面上的光强度分布之外的许多影响因素的影响。影响因素的示例包括投影光学系统11的像差和投影光学系统11的光瞳面上的光强度分布、曝光装置300的振动或热的影响以及曝光处理等的影响。通过以复杂的方式汇总这些因素来确定成像性能。作为响应，照明光学系统200的光瞳面上的光强度分布被调整为期望的分布，由此可以抑制由于除了照明光学系统200的光瞳面上的光强度分布之外的因素而发生的成像性能的降低。

例如，在通过曝光装置300曝光的垂直图案和水平图案与对角图案之间存在线宽差的情况下，照明光学系统200的光瞳面上的光强度分布被设定为在垂直方向和水平方向与对角方向之间出现强度差的分布。因此，可以校正由于除了照明光学系统200的光瞳面上的光强度分布之外的因素而出现的垂直图案和水平图案与对角图案之间的线宽差，以减小线宽差。

在图4的示例中，每个LED阵列102的光强度分布变为图9B中示出的分布151，并且每个LED阵列103的光强度分布变为图9B中示出的分布152。作为响应，要被施加到LED阵列102的电流和要被施加到LED阵列103的电流被单独地控制，由此，可以调整通过LED阵列102和103形成的光强度分布。

可替代地，照明光学系统200的控制单元可以设定目标强度分布，并且基于由测量单元400或410测得的强度分布，控制LED阵列的LED的输出，使得光瞳面上的实际光强度分布变为目标强度分布。

光瞳面上的强度分布的调整量和调整方向可以通过重复调整和图案成像特性的测量的反复试验来确定，或者可以鉴于晶片12的感光材料的特性或其它处理条件通过图像模拟来确定。

如上所述，同一电路中的LED芯片的放置角度被适当地设定，由此即使在来自特定LED芯片的发光停止的情况下，也可以获得在被照射面上具有均匀的光强度分布的LED阵列。通过使用包括该LED阵列的光源设备，可以实现被照射面上的光强度分布的均匀化。

图11示出了根据本示例性实施例的另一示例的曝光装置800。图11中的曝光装置800包括照亮掩模M的照明光学系统和将掩模M的图案投影到基板S上的投影光学系统。掩模M由掩模台可移动地保持，并且基板S由基板台可移动地保持。

使用来自光源801的光，照明光学系统在掩模M上形成沿着Y方向布置的多个照明区域810a、810b和810c。

包括上述LED阵列的光源单元1可以被应用作为光源801。来自光源801的光穿过透镜802，并且被入射在光导803的入射端。光导803由随机捆绑的光纤形成，并且在其出射端803a和803b中的每个处形成均匀的光强度分布。从光导803的出射端803a发射的光束穿过中继透镜804a并被入射在复眼透镜805a上。在复眼透镜805a的出射面侧，形成多个二次光源。

来自多个二次光源的光穿过会聚透镜806a，会聚透镜806a被设置成使得其前焦点位于形成二次光源的位置处。然后，光均匀地照亮包括矩形光圈部的视场光阑807a。来自视场光阑807a的光圈部的光穿过中继光学系统808a，其光路被镜809a偏转90度，并且光照亮掩模M。中继光学系统808a是使视场光阑807a与掩模M彼此光学共轭的光学系统。中继光学系统808a形成照明区域810a，该照明区域810a是视场光阑807a的光圈部的图像。

从光导803的出射端803b发射的光束穿过中继透镜804b并被入射在复眼透镜805b上。在复眼透镜805b的出射面侧，形成多个二次光源。来自多个二次光源的光穿过会聚透镜806b，会聚透镜806b被设置成使得其前焦点位于形成二次光源的位置处。然后，光均匀地照亮包括矩形光圈部的视场光阑807b。

来自视场光阑807b的光圈部的光穿过中继光学系统808b，其光路被镜809b偏转90度，并且光照亮掩模M。中继光学系统808b是使视场光阑807b与掩模M彼此光学共轭的光学系统。中继光学系统808b形成照明区域810b，该照明区域810b是视场光阑807b的光圈部的图像。

形成照明区域810c的照明光学系统IL也可以由与以上类似的光学系统形成。光导803的出射端被设置成与照明区域的数量相对应，并且照明光被从光导803的出射端通过多个照明光学系统供应到这些照明区域。每个视场光阑的光圈部不限于矩形形状，并且可以具有梯形或菱形形状。照明区域的数量不限于三个，并且可以是四个或更多个。

接下来，描述投影光学系统。投影光学系统包括与要由照明光学系统形成的照明区域的数量相对应的投影光学系统模块，并且是由等倍率且正像的光学系统形成。投影光学系统模块的配置彼此相同。每个投影光学系统模块具有通过组合两个戴森(Dyson)光学系统(第一部分光学系统和第二部分光学系统)而获得的配置。

每个部分光学系统包括具有面对掩模M以倾斜45°放置的反射面的直角棱镜、具有沿着掩模M的面内方向的光轴的透镜单元，以及反射穿过透镜单元的光的球面镜。

来自照明区域810a的穿过掩模M的光的光路被直角棱镜811a偏转90°，并且光被入射在透镜单元812a上。来自直角棱镜811a的光被透镜单元812a折射，并且到达球面镜813a并被其反射。反射光穿过透镜单元812a，并且到达直角棱镜811a。来自透镜单元812a的光的光路被直角棱镜811a偏转90°，并且光在直角棱镜811a的出射面侧形成掩模M的一次图像。此时，由第一部分光学系统形成的掩模M的一次图像是在X方向上具有正横向倍率且在Y方向上具有负横向倍率的等倍率图像。

来自一次图像的光穿过第二部分光学系统并且在基板S的表面上形成掩模M的二次图像。第二部分光学系统的配置与第一部分光学系统的配置相同。来自一次图像的光的光路被直角棱镜814a偏转90°，并且光被入射在透镜单元815a上。来自直角棱镜814a的光被透镜单元815a折射，并且到达球面镜816a并被其反射。反射光穿过透镜单元815a，并且到达直角棱镜814a。

来自透镜单元815a的光的光路被直角棱镜814a偏转90°，并且光在直角棱镜814a的出射面侧形成掩模M的二次图像。与第一部分光学系统类似，第二部分光学系统形成在X方向上具有正横向倍率且在Y方向上具有负横向倍率的等倍率图像。因此，形成在基板S上的二次图像是掩模M的等倍率正像，并且形成曝光区域817a。

另外，关于照明区域810c，类似地，光的光路被直角棱镜811c偏转90°，并且光被入射在透镜单元812c上。来自直角棱镜811c的光被透镜单元812c折射，并且到达球面镜813c并被其反射。反射光穿过透镜单元812c，并且到达直角棱镜811c。来自透镜单元812c的光的光路被直角棱镜811c偏转90°，并且光在直角棱镜811c的出射面侧形成掩模M的一次图像。然后，来自一次图像的光的光路被直角棱镜814c偏转90°，并且光被入射在透镜单元815c上。

来自直角棱镜814c的光被透镜单元815c折射，并且到达球面镜816c并被其反射。反射光穿过透镜单元815c，并且到达直角棱镜814c。来自透镜单元815c的光的光路被直角棱镜814c偏转90°，并且光在直角棱镜814c的出射面侧形成掩模M的二次图像。曝光区域817c被形成在基板S上。

另外，关于照明区域810b，通过具有类似配置的投影光学系统模块将图像投影到基板S上，并且在基板S上形成曝光区域817b。因此，投影光学系统模块在基板S上形成沿着Y方向布置的三个曝光区域817a、817b和817c。

曝光装置800使掩模M和基板S在X轴方向上彼此相对移动，由此执行基板S上的扫描曝光。基板S通过曝光区域817a、817b和817c被曝光，并且曝光区域817a、817b和817c的侧端部通过曝光区域817a、817b和817c彼此重叠。因此，可以无间隙地曝光基板S。

包括上述LED阵列的光源单元1被应用作为光源801，由此可以实现被照射面上的光强度分布的均匀化。

(用于制造物品的方法)

接下来，给出用于使用上述曝光装置制造物品(半导体集成电路(IC)元件、液晶显示元件、滤色器或微机电系统(MEMS)等)的方法的描述。通过使用上述曝光装置执行以下步骤来制造物品：曝光涂覆有感光材料的基板(晶片或玻璃基板)的步骤、对基板(感光材料)进行显影的步骤以及在其它已知的处理步骤中处理经显影的基板的步骤。其它已知步骤包括刻蚀、抗蚀剂去除、切片、接合和封装等。根据该制造方法，可以制造比常规方法更高等级的物品。

虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但要理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。