JP2000039558A - Illuminator for spherical object - Google Patents

Illuminator for spherical object

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JP2000039558A
JP2000039558A JP10191952A JP19195298A JP2000039558A JP 2000039558 A JP2000039558 A JP 2000039558A JP 10191952 A JP10191952 A JP 10191952A JP 19195298 A JP19195298 A JP 19195298A JP 2000039558 A JP2000039558 A JP 2000039558A
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JP
Japan
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spherical
mask
microlens array
spherical object
illuminator
Prior art date
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Pending
Application number
JP10191952A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideshi Nakano
英志 仲野
Jiro Mukai
二郎 向井
Yuka Kishimoto
由香 岸本
Kazuhiro Iwagami
一浩 岩上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawaguchi Kogaku Sangyo KK
Ball Semiconductor Inc
Original Assignee
Kawaguchi Kogaku Sangyo KK
Ball Semiconductor Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove an effect of diffraction for an illuminator making a spherical object an illumination object and to enhance resolution and the depth of the focus of the illuminator for the spherical object (hereafter illuminator). SOLUTION: The illuminator consists of a light source part 1, a collimate lens 2, a rotary elliptic mirror 6, a spherical semiconductor 4 respectively making to coincide a center with the second focus F2 of the rotary elliptic mirror 6 to be arranged, a spherical microlens array 3 and a spherical mask 5. In this illuminator, luminous flux outgoing from the light source part 1 is converged on the first focus F1 of the rotary elliptic mirror 6 by the collimate lens 2, and the luminous flux outgoing from the first focus F1 is bent by a reflection surface 60, and collectively exposes nearly the whole surface of the spherical semiconductor 4 arranged on the second focus F2 through the spherical mask 5. For such a illuminator, the spherical microlens array 3 is arranged concentrically between the spherical mask 5 and the spherical semiconductor 4, and a beam divided by diffraction on the spherical mask 5 surface is functioned so as to overlap again on the spherical semiconductor 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、球状物体に対しそ
の球面上を照射する技術に関し、特に、集積回路のパタ
ーン形成の一方式である光リソグラフィーに用いられる
球状物体に対する照明装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for irradiating a spherical object onto a spherical surface, and more particularly to an illumination device for a spherical object used in photolithography, which is a method of forming a pattern on an integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】光リソグラフィーを実現する半導体露光
装置は光学装置である以上、回折のような光学現象を避
けて通ることができない。回折は、幾何光学において想
定される方向とは異なる方向に、光が伝わっていく現象
であり、結像の「ぼやけ」として現れる。平面状のウエ
ハーを照明対象とするステッパー(縮小投影型露光装
置)において問題となる回折の一例は、その露光光学系
において、レチクルのパターンのエッジ部分で光が分割
されてしまう場合である。このような回折の対策とし
て、ウエハーとマスクをマイクロメータのオーダーで近
接させて配置する「プロキシミテー」等の技術が導入さ
れ、上記回折の影響を排除している。
2. Description of the Related Art Since a semiconductor exposure apparatus for realizing optical lithography is an optical apparatus, it cannot pass through without avoiding an optical phenomenon such as diffraction. Diffraction is a phenomenon in which light is transmitted in a direction different from the direction assumed in geometrical optics, and appears as "blur" of an image. One example of diffraction that poses a problem in a stepper (reduction projection type exposure apparatus) that illuminates a planar wafer is a case where light is split at the edge of a reticle pattern in the exposure optical system. As a countermeasure against such diffraction, a technique such as "proximity" in which a wafer and a mask are arranged close to each other on the order of micrometers is introduced to eliminate the influence of the diffraction.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】パイオニアとして、球
状物体を照明対象とする照明装置を開発している出願人
が想定する回折の問題は、図13に示すような場合であ
る。即ち、図13(イ)に示すような照明装置を構成す
る回転楕円ミラー6により反射面60で折返された光線
束が、マスク5を通り、球状半導体4に1対1で対応す
れば問題はない。しかし、上記照明装置において、同図
(ロ)のように、マスク5に垂直に入射した光線が、パ
ターンPのエッジにより回折をおこし、0次光d0と±
数次の回折光d1,2…に分割され、これらの回折光
は、主光線(0次光)とは異なる光路をとる。従って、
球状半導体4への露光を妨げることが予測される。そこ
で、本願発明は、球状物体を照明対象とする照明装置に
対し、回折対策を施して、回折の影響を排除し、ひいて
は、球状物体に対する照明装置(以下、照明装置)の解
像力や焦点深度を高めることを目的とする。
As a pioneer, a diffraction problem assumed by the applicant who is developing an illumination device for illuminating a spherical object is as shown in FIG. That is, if the light beam turned back on the reflecting surface 60 by the spheroidal mirror 6 constituting the illumination device as shown in FIG. Absent. However, in the above illuminating device, as shown in FIG. 2B, the light beam that is perpendicularly incident on the mask 5 is diffracted by the edge of the pattern P, and the zero-order light d0 is ±
Are divided into several-order diffracted lights d1,..., And these diffracted lights take an optical path different from the principal ray (zero-order light). Therefore,
It is expected that exposure to the spherical semiconductor 4 will be hindered. Therefore, the present invention takes a diffraction measure against an illumination device that illuminates a spherical object, eliminates the influence of diffraction, and further reduces the resolution and depth of focus of the illumination device (hereinafter, illumination device) for the spherical object. The purpose is to increase.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の照明装置は、第1焦点から出た光線束
が、反射面にて反射した後、第2焦点に集光することに
より、その第2焦点に配置された球状物体を照明する回
転楕円ミラーに対し、マスクで回折により分割された光
線束を前記球状物体上に収束させる球状マイクロレンズ
アレイを、前記反射面と前記球状物体間に配置したこと
を特徴とする(請求項1に記載の発明)。
In order to solve the above-mentioned problems, an illumination device according to the present invention is characterized in that a light beam emitted from a first focal point is reflected on a reflecting surface and then condensed on a second focal point. A spherical microlens array for converging a light beam split by diffraction with a mask on the spherical object with respect to a spheroidal mirror for illuminating the spherical object disposed at the second focal point; The present invention is characterized in that it is arranged between them (the invention according to claim 1).

【0005】前記球状物体は、全部又はその一部に球面
を備えた物体であって、例えば上述の球状半導体であ
り、その他、ボールベアリングやゴルフボール等、本願
発明の照明装置により、加工対象となるものをいう。マ
スクは、前記球状物体と同心円状に配置される場合に
は、照明対象としての球状物体に対応させて、全部又は
その一部に球面を備える。また、マスクは、光源部から
球状物体間であれば、その配置場所は任意であり、例え
ば照明装置の光源部とコリメータレンズ間や、コリメー
タレンズと回転楕円ミラー間に配置してもよい。
The spherical object is an object having a spherical surface in whole or in part, and is, for example, the above-described spherical semiconductor. In addition, a ball bearing, a golf ball, or the like can be processed by the lighting device of the present invention. What is. When the mask is arranged concentrically with the spherical object, the mask is provided with a spherical surface on all or a part thereof in correspondence with the spherical object to be illuminated. The mask may be arranged at any position as long as it is between the light source unit and the spherical object. For example, the mask may be arranged between the light source unit of the illumination device and the collimator lens or between the collimator lens and the spheroid mirror.

【0006】上記の構成において、球状マイクロレンズ
アレイは、マスクで回折により分割された光線束を前記
球状物体上に収束させる機能を有するので、パターン像
の「ぼやけ」等を防ぐことができ、照明装置の解像力や
焦点深度を高めることができる。
In the above configuration, the spherical microlens array has a function of converging the light beam split by diffraction on the mask onto the spherical object, so that it is possible to prevent the pattern image from being "blurred" and the like. The resolution and depth of focus of the device can be increased.

【0007】上記照明装置において、前記マスク上のパ
ターンと、前記マイクロレンズアレイの各マイクロレン
ズと、前記球状物体上に照射されるパターン像とが、
1:1:1に対応している構成としてもよい(請求項2
に記載の発明)。
In the above illuminating device, the pattern on the mask, each micro lens of the micro lens array, and the pattern image illuminated on the spherical object are:
A configuration corresponding to 1: 1: 1 may be adopted.
Invention described in (1).

【0008】この構成によれば、回折の影響を排除でき
ると共に、パターン情報を含んだ光線束が、球状マイク
ロレンズアレイによって、球状物体上に収束するので、
強度分布が均一なパターン像を球状物体上に焼付けるこ
とができる。
According to this configuration, the influence of diffraction can be eliminated, and the light beam including the pattern information converges on the spherical object by the spherical microlens array.
A pattern image having a uniform intensity distribution can be printed on a spherical object.

【0009】また上記各照明装置において、前記マスク
と前記マイクロレンズアレイは、それぞれ前記球状物体
と共に同心円上に配置されていることを特徴としてもよ
い(請求項3に記載の発明)。
In each of the above illumination devices, the mask and the microlens array may be respectively arranged concentrically with the spherical object (the invention according to claim 3).

【0010】この構成によれば、平面ウエハーの「プロ
キシミテー」の技術を流用する場合に比べ、、球状物体
を球状マイクロレンズアレイに出入れする出入口や球状
物体と球状マイクロレンズアレイ間にギャップを設ける
ことができるので、露光工程が円滑となり、またマスク
も加工し易いサイズにすることができる。
According to this configuration, as compared with the case where the technique of “proximity” of a flat wafer is used, a gap for entering and exiting a spherical object into and out of the spherical microlens array and a gap between the spherical object and the spherical microlens array are provided. Since the mask can be provided, the exposure process can be performed smoothly, and the mask can be formed into a size that can be easily processed.

【0011】さらに、上記照明装置において、前記マイ
クロレンズアレイの各マイクロレンズに対応し且つ結像
に寄与する光線束がマスクを照射する照明範囲Lに対
し、マスク視野Xは、L≧Xの関係にあることが好まし
い(請求項に記載の発明)。
Further, in the above-mentioned illuminating device, the mask field of view X satisfies a relation of L ≧ X with respect to an illumination range L in which light beams corresponding to each microlens of the microlens array and contributing to image formation irradiate the mask. (The invention described in the claims).

【0012】この構成によれば、球状物体上において、
パターン像が重複することを避けることができる。
According to this configuration, on the spherical object,
Overlap of pattern images can be avoided.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、本願発明に係る実施形態
を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係る照
明装置の構成を示す構成図である。図1に示したよう
に、実施形態に係る照明装置は、光源部1と、コリメー
タレンズ2と、回転楕円ミラー6と、この回転楕円ミラ
ー6の第2焦点F2にそれぞれ中心を一致させて配置し
た球状半導体4、球状マイクロレンズアレイ3及び球状
マスク5からなっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of a lighting device according to the embodiment. As illustrated in FIG. 1, the illumination device according to the embodiment includes the light source unit 1, the collimator lens 2, the spheroid mirror 6, and the second focal point F <b> 2 of the spheroid mirror 6, each of which has its center aligned with the center. And a spherical microlens array 3 and a spherical mask 5.

【0014】上記照明装置において、前記光源部1から
出た光線束は、前記コリメータレンズ2により前記回転
楕円ミラー6の第1焦点F1に集まり、この第1焦点F
1から出た前記光線束が、反射面60で折曲げられて、
前記球状マスク5を介して、第2焦点F2に配置された
球状半導体4のほぼ全面を一括露光する。このような照
明装置に対し、前記球状マスク5と前記球状半導体4間
に前記球状マイクロレンズアレイ3を同心円状に配置
し、前記球状マスク5面で回折により分割された光を、
再び球状半導体4上で重ね合せるように機能させる構成
となっている。この球状マイクロレンズアレイ3の機能
により、球状半導体4を照明対象とする照明装置に対
し、回折対策を施すことができる。
In the above illuminating device, the light beam emitted from the light source unit 1 is focused by the collimator lens 2 at the first focal point F1 of the spheroid mirror 6, and the first focal point F
1 is bent at the reflecting surface 60,
Almost the entire surface of the spherical semiconductor 4 arranged at the second focal point F2 is exposed collectively through the spherical mask 5. For such an illuminating device, the spherical microlens array 3 is concentrically arranged between the spherical mask 5 and the spherical semiconductor 4, and the light divided by diffraction on the surface of the spherical mask 5,
It is configured to function to overlap on the spherical semiconductor 4 again. Due to the function of the spherical microlens array 3, it is possible to take measures against diffraction for an illumination device that targets the spherical semiconductor 4 as an illumination target.

【0015】以下、前記球状マイクロレンズアレイ3の
具体的な構成例を、図2乃至図5に基づいて説明する。
図2に示すように、球状マイクロレンズアレイ3は、中
空球形状に成形され、球部30に後述するマイクロレン
ズを配列し、前記回転楕円ミラー6の回転軸A方向の前
後に、それぞれ前孔31と後孔32を設けている。
Hereinafter, a specific configuration example of the spherical microlens array 3 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the spherical microlens array 3 is formed in a hollow spherical shape, microlenses to be described later are arranged in the spherical portion 30, and front holes are respectively provided before and after in the direction of the rotation axis A of the spheroidal mirror 6. 31 and a rear hole 32 are provided.

【0016】前記マイクロレンズの配列を、図3および
図4に基づいて説明する。図3は、図2に示した回転楕
円ミラー6の回転軸Aに対する直交面で、前記球状マイ
クロレンズアレイ3を切断した片面断面図、図4は同回
転軸Aを含む平行面で、前記球状マイクロレンズアレイ
3を切断した片面断面図である。図3に示すように、前
記回転軸Aに直交する球面33の全周に亘って、22分
割され、レンズとしての不使用領域a,lを除き、20
分割のレンズ部b乃至k,m乃至wが設けられている。
また図4に示すように、前記回転軸Aに沿う球面34の
一部に、6分割されたレンズ部1乃至6が設けられらて
いる。
The arrangement of the microlenses will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a one-side sectional view of the spherical microlens array 3 cut along a plane orthogonal to the rotation axis A of the spheroidal mirror 6 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a parallel plane including the rotation axis A and the spherical plane. FIG. 3 is a one-side cross-sectional view of the microlens array 3 cut. As shown in FIG. 3, the entire surface of the spherical surface 33 orthogonal to the rotation axis A is divided into 22 parts, excluding the non-use areas a and l as lenses.
Divided lens portions b to k and m to w are provided.
As shown in FIG. 4, six parts of lens units 1 to 6 are provided on a part of the spherical surface 34 along the rotation axis A.

【0017】前記レンズ部b乃至k,m乃至wと前記レ
ンズ部1乃至6とが交差する領域によって形成される各
マイクロレンズm1,m2…m120の各光軸は、全て
球部30の中心Cに集まるように構成されている。そし
て、その中心Cを前記回転楕円ミラー6の第2焦点F2
に一致させて、前記球状マイクロレンズアレイ3を配置
すれば、各マイクロレンズの光軸が、第2焦点F2に集
まるようになっている。また、各レンズm1,m2…m
120にそれぞれ入射する光線束の入射範囲(照射範囲
L)を決定する角度θ1,θ2は、前記球状半導体4上
に形成される回路パターンP′の寸法や形状に応じて決
められ、また各レンズm1,m2…m120の配列も、
前記球状半導体4の露光範囲に対応して決められる。よ
って、各マイクロレンズの配列の仕方や、その配列範囲
は、上記構成に限定されるものではなく、照明対象とな
る球状物体の形状やその照明範囲によって個別的に設計
すればよい。なお、前記各孔31,32は、前記球状半
導体4に対する露光が不要な部分(例えば、電極の取出
し領域)に対応するもので、また後孔32は、前記球状
半導体4の出入口ともなる。
The optical axes of the microlenses m1, m2,..., M120 formed by the intersections of the lens portions b to k, m to w and the lens portions 1 to 6 are all located at the center C of the spherical portion 30. It is configured to gather in. Then, the center C is set to the second focal point F2 of the spheroidal mirror 6.
When the spherical microlens array 3 is arranged in accordance with the above, the optical axis of each microlens is focused on the second focal point F2. Also, each lens m1, m2 ... m
The angles θ1 and θ2 that determine the incident range (irradiation range L) of the light beam incident on each of the lenses 120 are determined according to the size and shape of the circuit pattern P ′ formed on the spherical semiconductor 4, and each lens The array of m1, m2 ... m120 is also
It is determined according to the exposure range of the spherical semiconductor 4. Therefore, the arrangement method and the arrangement range of each microlens are not limited to the above configuration, and may be individually designed according to the shape of the spherical object to be illuminated and the illumination range. The holes 31 and 32 correspond to portions where the spherical semiconductor 4 does not need to be exposed (for example, an electrode extraction region), and the rear holes 32 also serve as entrances and exits of the spherical semiconductor 4.

【0018】上記構成の球状マイクロレンズアレイ3
は、図5に示すように、例えば、外径φ1が約2.6m
m、回転軸方向の幅wが約1.9mm、前孔31の径φ2
が約1.4mm、後孔32の径φ3が約2mmのサイズであ
る。この球状マイクロレンズアレイ3は、球状のまま製
作することが望ましいが、一体加工が困難であれば、複
数に分割してレンズ面を加工した後、合成してもよい。
The spherical microlens array 3 having the above configuration
As shown in FIG. 5, for example, the outer diameter φ1 is about 2.6 m.
m, the width w in the rotation axis direction is about 1.9 mm, and the diameter φ2 of the front hole 31
Is about 1.4 mm, and the diameter φ3 of the rear hole 32 is about 2 mm. This spherical microlens array 3 is desirably manufactured as a spherical shape. However, if it is difficult to integrally process the spherical microlens array 3, the lens surface may be divided into a plurality of parts and the lens surfaces may be processed and then combined.

【0019】前記球状マイクロレンズアレイ3の中空部
35には、図6に示したように、球状半導体4が配置さ
れている。この球状半導体4は、例えば、直径約1mmの
単結晶シリコンで作られている。
In the hollow part 35 of the spherical microlens array 3, a spherical semiconductor 4 is arranged as shown in FIG. The spherical semiconductor 4 is made of, for example, single crystal silicon having a diameter of about 1 mm.

【0020】次に、図7に基づいて、前記球状半導体4
と、前記球状マイクロレンズアレイ3と、前記球状マス
ク5との配置構成例を説明する。図7は、前記球状マス
ク5のパターンP,P,P…と、これらのパターンPを
結像する球状マイクロレンズアレイ3の各マイクロレン
ズm1,m2…m120と、前記球状半導体4上に露光
される回路パターン像P′,P′…との関係について、
要部を拡大して図示したものである。同図に示したよう
に、前記マスク5上のパターンP,Pと、前記マイクロ
レンズアレイ3のマイクロレンズm10,m11と、前
記球状半導体4上で露光されるパターン像P′,P′と
が、1:1:1に対応している。この構成は、回折に影
響されず、且つ、パターン情報を含んだ光線束が、球状
マイクロレンズアレイ3によって、球状半導体4上に収
束できるようにし、強度分布が均一なパターン像P′,
P′が焼付けられるようにしたものである。
Next, based on FIG.
An example of the arrangement of the spherical microlens array 3 and the spherical mask 5 will be described. FIG. 7 shows patterns P, P, P... Of the spherical mask 5, microlenses m1, m2... M120 of the spherical microlens array 3 for imaging these patterns P, and the spherical semiconductor 4 is exposed. With respect to the circuit pattern images P ′, P ′,.
It is an enlarged view of a main part. As shown in the figure, the patterns P, P on the mask 5, the microlenses m10, m11 of the microlens array 3, and the pattern images P ′, P ′ exposed on the spherical semiconductor 4 are shown. , 1: 1: 1. This configuration allows a light beam which is not affected by diffraction and includes pattern information to be converged on the spherical semiconductor 4 by the spherical microlens array 3, and the pattern image P ', having a uniform intensity distribution.
P 'is to be baked.

【0021】上記構成において、各マイクロレンズm
1,m2…m120に入射する光線束の照射範囲Lが、
マスクパターンの視野AB(X)よりも大きい場合に
は、回路パターン像P′,P′が重なってしまう場合が
あることから、前記照射範囲Lとマスク視野Xとは、L
≧Xの関係にあることが必要である。
In the above configuration, each micro lens m
The irradiation range L of the light beam incident on 1, m2.
When the mask pattern is larger than the field of view AB (X), the circuit pattern images P ′ and P ′ may overlap with each other.
It is necessary that ≧ X.

【0022】なお、上記球状半導体4と上記球状マイク
ロレンズアレイ3とのギャップg(図6参照)は約0.
4mmであり、また、上記球状半導体4から約5mmのギャ
ップをおいて、球状マスク5が配置されている。よっ
て、平面状のウエハーに対するプロキシミテーのよう
な、厳格なマイクロオーダでの配置を要求されることも
ない。また前記後孔32も作ることができるように、前
記球状マイクロレンズアレイ3に対する前記球状半導体
4の出入れの困難性が問題となることもない。さらにプ
ロキシミテーを流用する場合よりも、前記球状半導体4
に対するすマスク5を、ある程度大きく作れるというメ
リットがある。
The gap g (see FIG. 6) between the spherical semiconductor 4 and the spherical microlens array 3 is about 0.5.
The spherical mask 5 is arranged at a distance of about 5 mm from the spherical semiconductor 4. Therefore, strict micro-order arrangement such as proximity to a planar wafer is not required. Also, the difficulty of the spherical semiconductor 4 in and out of the spherical microlens array 3 does not matter so that the rear hole 32 can be formed. Further, compared to the case where the proximity is diverted, the spherical semiconductor 4
There is an advantage that the mask 5 can be made large to some extent.

【0023】なお、前記光源部1は、半導体レーザー、
固体レーザー、気体レーザー、色素レーザー、エキシマ
ーレーザーもしくは自由電子レーザーなどの各種レーザ
ー光源、またはLED(発光ダイオード)やその他の単
色光などの光源と、その光源からのビームを平行光線束
に変換する平行光線束生成手段等からなる。なお、図示
省略したが、光源には、各種レーザー等に対応した駆動
装置等が接続されている。
The light source unit 1 includes a semiconductor laser,
Various laser light sources, such as solid-state lasers, gas lasers, dye lasers, excimer lasers, and free electron lasers, or light sources such as LEDs (light emitting diodes) and other monochromatic lights, and parallel light sources that convert the beam from the light source into a parallel light beam It comprises a light beam generating means and the like. Although not shown, a driving device or the like corresponding to various lasers is connected to the light source.

【0024】次に、上記球状マイクロレンズアレイ3の
1つのレンズmnを取出して、その作用効果を図8に基
づいて説明する。前記回転楕円ミラー6の反射面60で
折曲げられ、球状マスク5上のパターンPのエッジAに
進んできた光線は、回折により分割されて、0次(d
0)、+1次(d+1)、−1次(d−1)の回折光と
して現れる。このうち0次光d0は、マイクロレンズm
nに屈折されて、その焦点を通過し、球状半導体4上の
像点aに到達する。また±1次光d±1は、それぞれ前
記レンズmnに屈折されて、焦点を通過して、前記像点
aに到着する。 同様にパターンPのエッジBで回折に
より分割された回折光は、それぞれ球状半導体4上の像
点bで収束する。よって、前記マスク5を照明した光が
結像に十分に寄与でき、球状物体を照明対象とする照明
装置に対し、回折対策を施すことができる。
Next, one lens mn of the above-mentioned spherical microlens array 3 is taken out, and its operation and effect will be described with reference to FIG. The light beam bent at the reflection surface 60 of the spheroidal mirror 6 and advanced to the edge A of the pattern P on the spherical mask 5 is split by diffraction to form a zero-order (d)
0), +1 order (d + 1), and -1 order (d-1) diffracted light. The zero-order light d0 is a micro lens m
The light is refracted by n, passes through the focal point, and reaches an image point a on the spherical semiconductor 4. The ± first-order lights d ± 1 are each refracted by the lens mn, pass through the focal point, and arrive at the image point a. Similarly, the diffracted lights divided by the diffraction at the edge B of the pattern P converge at the image point b on the spherical semiconductor 4, respectively. Therefore, the light illuminating the mask 5 can sufficiently contribute to the image formation, and a countermeasure against diffraction can be applied to an illuminating device for illuminating a spherical object.

【0025】上記球状マイクロレンズアレイ3は、回折
により分割された光を、再び球状半導体4上で重ね合せ
ることができるので、前記回転楕円ミラー6の反射面6
0と前記球状半導体4間に配置されていれば、その機能
が発揮される。よって、図9のように、平面状のマスク
5を前記光源部1と前記コリメータレンズ2間に配置し
た照明装置において、前記球状マイクロレンズアレイ3
を球状半導体4の外側に同心円状に配置しても、上記実
施形態と同様な作用効果を奏する。また、図10のよう
に、半球状のマスク5をコリメータレンズ2と回転楕円
ミラー6間に配置した照明装置において、前記球状マイ
クロレンズアレイ3を球状半導体の外側に同心円状に配
置しても、上記実施形態と同様な作用効果を奏する。な
お、図9及び図10において、「8」で示したものは、
空間フィルターとしてのピンホールである。このピンホ
ール8によって、通過する光線束を整形することができ
る。
The spherical microlens array 3 can superimpose the light split by diffraction on the spherical semiconductor 4 again.
If it is arranged between 0 and the spherical semiconductor 4, its function is exhibited. Therefore, as shown in FIG. 9, in the illumination device in which the planar mask 5 is arranged between the light source unit 1 and the collimator lens 2, the spherical microlens array 3
The same operation and effect as in the above-described embodiment can be obtained even if the are arranged concentrically outside the spherical semiconductor 4. Further, as shown in FIG. 10, in a lighting device in which a hemispherical mask 5 is arranged between a collimator lens 2 and a spheroidal mirror 6, even if the spherical microlens array 3 is arranged concentrically outside a spherical semiconductor, The same operation and effect as those of the above embodiment can be obtained. In FIGS. 9 and 10, what is indicated by “8” is
It is a pinhole as a spatial filter. With this pinhole 8, the passing light beam can be shaped.

【0026】また、上記各照明装置は、球状半導体に対
する一括露光を可能にする露光装置であるが、前記光源
部1と前記コリメートレンズ2間に、リングビームのリ
ング径を可変可能なリングビーム生成手段を配置すれ
ば、前記球状半導体4に対する走査露光も可能になる。
即ち、前記リングビーム生成手段7は、図11に示した
ように、光ファイバー70とその光軸Aに沿って移動可
能な円錐プリズム71からなっている。前記光ファイバ
ー70は入射端面70aに傾斜角θfが付けられてお
り、光源部1方向から平行光線束が入射するとその光線
束は所定の入射角θinで入射し、入射端面70aにより
屈折され、光ファイバー20のコア部とクラッド部の境
界面においてスキュー反射を繰り返した後に、出射端面
70bより、拡がり角(出射角)θoutを持ったリング
ビームとして射出する。
Each of the above illuminating devices is an exposure device that enables simultaneous exposure of a spherical semiconductor. A ring beam generating device capable of changing a ring diameter of a ring beam between the light source unit 1 and the collimating lens 2 is provided. By arranging the means, scanning exposure on the spherical semiconductor 4 becomes possible.
That is, as shown in FIG. 11, the ring beam generating means 7 comprises an optical fiber 70 and a conical prism 71 movable along an optical axis A thereof. The optical fiber 70 has an incident end face 70a having an inclination angle θf, and when a parallel light beam enters from the direction of the light source unit 1, the light beam enters at a predetermined incident angle θin, is refracted by the incident end face 70a, and is refracted by the optical end face 70a. After repeating skew reflection at the boundary surface between the core portion and the cladding portion, the light is emitted from the emission end face 70b as a ring beam having a divergence angle (emission angle) θout.

【0027】前記円錐プリズム71は、頂角αを備えた
面を第2面71bにして前記ファイバー70の光軸Aに
一致して配置される。該頂角αは、第1面71aに入射
したリングビームが、第2面71bの屈折点において光
軸Aと略平行に出射するように成形されている。そして
円錐プリズム71をファイバー70の出射端面70bか
ら遠ざけるように移動させると、光軸Aから高い位置の
第1面71aにリングビームが入射するので、第2面7
1bから出射するリングビームのリング径を大きくする
ことができる。逆に、円錐プリズム71をファイバー7
0の出射端面70bに近づけるように移動させると、光
軸Aから低い位置の第1面71aにリングビームが入射
するので、第2面71bから出射するリングビームのリ
ング径を小さくすることができる。このようなリング径
の縮小拡大に応じて、前記コリメータレンズ2への入射
高が調整され、ひいては前記ピンホール3への入射角θ
が調整される。即ち、除除に前記円錐プレズム71を光
ファイバー70の出射端面70bに向けて移動させるに
従い、出射角θoutは鋭角化し、反射面60で反射した
リングビームは、球状マスク5の一極N近辺から他極S
に連続的に移動し、球状マスク5の表面を、略垂直に輪
切りするように走査しつつ照射する。
The conical prism 71 is disposed so as to coincide with the optical axis A of the fiber 70 with the surface having the apex angle α as the second surface 71b. The vertex angle α is shaped such that the ring beam incident on the first surface 71a is emitted substantially parallel to the optical axis A at the refraction point of the second surface 71b. When the conical prism 71 is moved away from the emission end face 70b of the fiber 70, the ring beam is incident on the first face 71a at a position higher than the optical axis A, so that the second face 7
The ring diameter of the ring beam emitted from 1b can be increased. Conversely, the conical prism 71 is connected to the fiber 7
When the ring beam is moved closer to the zero emission end surface 70b, the ring beam enters the first surface 71a at a lower position from the optical axis A, so that the ring diameter of the ring beam emitted from the second surface 71b can be reduced. . The height of incidence on the collimator lens 2 is adjusted in accordance with such reduction and enlargement of the ring diameter, and thus the angle of incidence θ on the pinhole 3.
Is adjusted. That is, as the conical prism 71 is moved toward the emission end face 70b of the optical fiber 70 for removal, the emission angle θout becomes sharper, and the ring beam reflected by the reflection surface 60 is removed from the vicinity of one pole N of the spherical mask 5 by another. Pole S
The irradiation is performed while scanning the surface of the spherical mask 5 so as to cut the surface substantially vertically.

【0028】よって、このような走査露光を可能にする
照明装置では、回転楕円ミラーの反射面60の各反射点
Q1,Q2・・・Qn(図12参照)で反射する段階
で、入射角が相違することによる反射率の相違に起因す
る照度のむらが問題となっても、走査タイミングに合わ
せて光源部1の出力を調整し、照度の均一を図ることが
できる。
Therefore, in the illumination device capable of performing such scanning exposure, when the light is reflected at each of the reflection points Q1, Q2... Qn of the reflection surface 60 of the spheroidal mirror (see FIG. 12), the incident angle is changed. Even if unevenness of illuminance caused by the difference in reflectance due to the difference causes a problem, the output of the light source unit 1 can be adjusted in accordance with the scanning timing to make the illuminance uniform.

【0029】[0029]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、球状マ
イクロレンズアレイは、マスクで回折により分割された
光線束を前記球状物体上に収束させる機能を有するの
で、パターン像の「ぼやけ」等を防ぐことができ、照明
装置の解像力や焦点深度を高めることができる。
According to the first aspect of the present invention, since the spherical microlens array has a function of converging the light beam divided by diffraction by the mask on the spherical object, "blur" of the pattern image is obtained. And the like can be prevented, and the resolution and the depth of focus of the illumination device can be increased.

【0030】請求項2に記載の発明によれば、上記発明
と同様に、回折の影響を排除できると共に、パターン情
報を含んだ光線束が、球状マイクロレンズアレイによっ
て、球状物体上に収束するので、強度分布が均一なパタ
ーン像を球状物体上に焼付けることができる。
According to the second aspect of the present invention, similarly to the above-described aspect, the influence of diffraction can be eliminated, and the light beam including the pattern information is converged on the spherical object by the spherical microlens array. In addition, a pattern image having a uniform intensity distribution can be printed on a spherical object.

【0031】請求項3に記載の発明によれば、平面ウエ
ハーの「プロキシミテー」を流用する場合に比べ、露光
工程において、球状物体を球状マイクロレンズアレイに
出入れするギャップを設けることができ、またマスクも
加工し易いサイズにすることができる。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a gap for allowing the spherical object to enter and exit the spherical microlens array in the exposure step, as compared with the case where the “proximity” of the flat wafer is used. Also, the mask can be made to a size that can be easily processed.

【0032】請求項4に記載の発明によれば、球状物体
上において、パターン像が重複することを避けることが
できる。
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to prevent the pattern images from overlapping on the spherical object.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本願発明の照明装置の概略構成図、FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a lighting device of the present invention,

【図2】 同照明装置に用いられる球状マイクロレンズ
アレイの斜視図、
FIG. 2 is a perspective view of a spherical microlens array used in the lighting device;

【図3】 同球状マイクロレンズアレイの片側断面図、FIG. 3 is a sectional side view of the spherical microlens array,

【図4】 同球状マイクロレンズアレイの片側断面図、FIG. 4 is a sectional side view of the spherical microlens array,

【図5】 同球状マイクロレンズアレイの側面図、FIG. 5 is a side view of the spherical microlens array,

【図6】 同球状マイクロレンズアレイの透視図、FIG. 6 is a perspective view of the spherical microlens array.

【図7】 前記照明装置の球状マスク、球状マイクロレ
ンズアレイ及び球状半導体の関連を示す説明図、
FIG. 7 is an explanatory view showing the relationship between a spherical mask, a spherical microlens array, and a spherical semiconductor of the illumination device;

【図8】 同装置の作用を説明する説明図、FIG. 8 is an explanatory view for explaining the operation of the device.

【図9】 他の照明装置の構成図、FIG. 9 is a configuration diagram of another lighting device,

【図10】 他の照明装置の構成図、FIG. 10 is a configuration diagram of another lighting device;

【図11】 リングビーム生成手段の構成図、FIG. 11 is a configuration diagram of a ring beam generating unit;

【図12】 同生成手段を用いた照明装置の構成図、FIG. 12 is a configuration diagram of a lighting device using the generation unit;

【図13】 (イ)は、出願人がこの出願前に開発した
照明装置の構成図、(ロ)は、同装置の課題を想定した
説明図である。
FIG. 13A is a configuration diagram of a lighting device developed by the applicant before this application, and FIG. 13B is an explanatory diagram assuming a problem of the lighting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A−A 光軸 1 光源部 2 コリメータレンズ 3 球状マイクロレンズアレイ 30 球部 31 前孔 32 後孔 33,34 球面 35 中空部 4 球状半導体 5 マスク 6 回転楕円ミラー 60 反射面 7 リングビーム生成手段 70 光ファイバー 71 円錐プリズム 8 空間フィルター AA optical axis 1 light source unit 2 collimator lens 3 spherical micro lens array 30 spherical unit 31 front hole 32 back hole 33,34 spherical surface 35 hollow portion 4 spherical semiconductor 5 mask 6 spheroid mirror 60 reflecting surface 7 ring beam generating means 70 Optical fiber 71 Conical prism 8 Spatial filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 515B (72)発明者 仲野 英志 千葉県流山市南流山4丁目1番地の7 ボ ールセミコンダクター株式会社内 (72)発明者 向井 二郎 神奈川県横浜市青葉区寺家町167番地 株 式会社川口光学産業内 (72)発明者 岸本 由香 神奈川県横浜市青葉区寺家町167番地 株 式会社川口光学産業内 (72)発明者 岩上 一浩 神奈川県横浜市青葉区寺家町167番地 株 式会社川口光学産業内 Fターム(参考) 2H042 DD07 DE04 2H087 KA21 KA29 LA24 RA04 RA26 RA45 TA03 TA06 5F046 BA02 CB03 CB04 CB10 CB12 CB14 CB23 CB24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification Symbol FI Theme Court ゛ (Reference) H01L 21/30 515B (72) Inventor Eiji Nakano 7- ball Semiconductor 4-1-1 Minamiruyama, Nagareyama City, Chiba Prefecture Inside (72) Inventor Jiro Mukai 167, Jujimachi, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Kawaguchi Optical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Yuka Kishimoto 167, Jujiamachi, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiro Iwagami 167 Jeraka-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in Kawaguchi Optical Industry Co., Ltd. CB24

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1焦点から出た光線束が、反射面にて
反射した後、第2焦点に集光することにより、その第2
焦点に配置された球状物体を照明する回転楕円ミラーに
対し、マスクで回折により分割された光線束を前記球状
物体上に収束させる球状マイクロレンズアレイが、前記
反射面と前記球状物体間に配置されていることを特徴と
する球状物体に対する照明装置。
1. A light beam emitted from a first focal point is reflected by a reflecting surface and then condensed at a second focal point, thereby forming a second light beam.
For a spheroidal mirror that illuminates a spherical object placed at the focal point, a spherical microlens array that converges a light beam split by diffraction on a mask on the spherical object is disposed between the reflection surface and the spherical object. An illumination device for a spherical object, characterized in that:
【請求項2】 前記マスク上のパターンと、前記マイク
ロレンズアレイの各マイクロレンズと、前記球状物体上
に照射されるパターン像とが、1:1:1に対応してい
ることを特徴とする請求項1に記載の球状物体に対する
照明装置。
2. The method according to claim 1, wherein the pattern on the mask, each microlens of the microlens array, and the pattern image irradiated on the spherical object correspond to 1: 1: 1. An illumination device for a spherical object according to claim 1.
【請求項3】 前記マスクと前記マイクロレンズアレイ
は、それぞれ前記球状物体と共に同心円上に配置されて
いることを特徴とする請求項1又は2に記載の球状物体
に対する照明装置。
3. The illumination device for a spherical object according to claim 1, wherein the mask and the microlens array are arranged concentrically with the spherical object.
【請求項4】 前記マイクロレンズアレイの各マイクロ
レンズに対応し且つ結像に寄与する光線束がマスクを照
射する照明範囲Lに対し、マスク視野Xは、L≧Xの関
係にあることを特徴とする請求項3に記載の球状物体に
対する照明装置。
4. A mask field of view X has a relationship of L ≧ X with respect to an illumination range L in which a light beam corresponding to each microlens of the microlens array and contributing to image formation irradiates the mask. The lighting device for a spherical object according to claim 3.
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