JP2712342B2 - 照明光学装置およびそれを用いた露光装置 - Google Patents
照明光学装置およびそれを用いた露光装置Info
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- JP2712342B2 JP2712342B2 JP63200922A JP20092288A JP2712342B2 JP 2712342 B2 JP2712342 B2 JP 2712342B2 JP 63200922 A JP63200922 A JP 63200922A JP 20092288 A JP20092288 A JP 20092288A JP 2712342 B2 JP2712342 B2 JP 2712342B2
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、対象物を均一に照明するための照明光学装
置、特にIC、LSI、VLSI等の半導体チップを製造するた
めの露光装置に適した照明光学装置に関する。
置、特にIC、LSI、VLSI等の半導体チップを製造するた
めの露光装置に適した照明光学装置に関する。
従来、この種の露光装置に用いられている照明光学装
置としては、オプティカルインテグレータを一個用いた
構成がよく知られている。しかしながら、この様な構成
では、照明分布の均一性の達成度は必ずしも満足できる
ものではなく、更に被照射面以外での照度分布の均一性
が著しく劣るため、ステッパー（投影型露光装置）の照
明系として用いた場合には、投影レンズの解像力並びに
焦点深度を劣化させてしまうという難点があった。この
ような難点を解消するために、フライアイ型インテグレ
ータを二段用いる構成の照明光学装置が、本願と同一出
願人による特開昭58−147708号として提案されている。
置としては、オプティカルインテグレータを一個用いた
構成がよく知られている。しかしながら、この様な構成
では、照明分布の均一性の達成度は必ずしも満足できる
ものではなく、更に被照射面以外での照度分布の均一性
が著しく劣るため、ステッパー（投影型露光装置）の照
明系として用いた場合には、投影レンズの解像力並びに
焦点深度を劣化させてしまうという難点があった。この
ような難点を解消するために、フライアイ型インテグレ
ータを二段用いる構成の照明光学装置が、本願と同一出
願人による特開昭58−147708号として提案されている。
この特開昭58−147708号公報に開示された構成を、第
10図として示した。光源１は楕円鏡２の第１焦点付近に
発光点が一致するように配置され、第２焦点付近（A1
面）に集光点（光源像）を形成する。集光点を通過した
光束は、正レンズ３により概略平行光束となり、第１フ
ライアイ型インテグレータ４に入射する。第２フライア
イ型インテグレータ７との間には、正レンズ5,6が配置
され、第１フライアイ型インテグレータ４、第２フライ
アイ型インテグレータ７の各々の入射面（B1面,B2面）
同志が互いに共役で、且つ各々の射出面（A2面,A3面）
同志が互いに共役になるように構成されている。第２フ
ライアイ型インテグレータ７を出た光束は、フィールド
レンズ８及びコンデンサーレンズ９を介して、被照射面
10を均一に照明する。
10図として示した。光源１は楕円鏡２の第１焦点付近に
発光点が一致するように配置され、第２焦点付近（A1
面）に集光点（光源像）を形成する。集光点を通過した
光束は、正レンズ３により概略平行光束となり、第１フ
ライアイ型インテグレータ４に入射する。第２フライア
イ型インテグレータ７との間には、正レンズ5,6が配置
され、第１フライアイ型インテグレータ４、第２フライ
アイ型インテグレータ７の各々の入射面（B1面,B2面）
同志が互いに共役で、且つ各々の射出面（A2面,A3面）
同志が互いに共役になるように構成されている。第２フ
ライアイ型インテグレータ７を出た光束は、フィールド
レンズ８及びコンデンサーレンズ９を介して、被照射面
10を均一に照明する。
以上が上記公報に開示された基本構成であるが、第10
図において、光源１と共役関係にある面にはA1,A2,A3の
符号を付し、被照射面Ｏと共役関係にある面にはB1,B2
の符号を付した。
図において、光源１と共役関係にある面にはA1,A2,A3の
符号を付し、被照射面Ｏと共役関係にある面にはB1,B2
の符号を付した。
第10図に示した如き従来の構成においては、フライア
イ型インテグレータが２段用いられるため、フライアイ
型インテグレータを構成するフライアイレンズの個数の
増大が避けられず、部品点数の増大による製造工程の増
加及びコストの増加という問題があった。
イ型インテグレータが２段用いられるため、フライアイ
型インテグレータを構成するフライアイレンズの個数の
増大が避けられず、部品点数の増大による製造工程の増
加及びコストの増加という問題があった。
また、エキシマレーザのごとき極めて高出力の光源を
用いる場合には集光点における発熱のために光学素子が
破壊される恐れがあるため、この点からの配慮も不可欠
である。
用いる場合には集光点における発熱のために光学素子が
破壊される恐れがあるため、この点からの配慮も不可欠
である。
本発明の目的は、レーザを光源とする場合に、部品点
数が少なく簡単な構成でありながら、均一な照明を行う
ことが可能で、エキシマレーザのごとき高出力レーザ光
源を用いる場合にも光学素子が破壊する恐れのない照明
光学装置を提供することにある。
数が少なく簡単な構成でありながら、均一な照明を行う
ことが可能で、エキシマレーザのごとき高出力レーザ光
源を用いる場合にも光学素子が破壊する恐れのない照明
光学装置を提供することにある。
本発明は、第１図及び第２図の実施例の構成に示す如
く、レーザ光源の如くコリメートされた光束を供給する
光源手段11から光を入射して複数の集光点からなる実質
的面光源を形成するために、リレーレンズを挟んで直列
に配置された２つのオプティカルインテグレータを有す
る照明光学装置を基本としている。そして、２つのオプ
ティカルインテグレータのうち第１段のインテグレータ
として、正レンズ又は負のレンズが複数個並列配置され
たフライアイ型インテグレータ10を用い、リレーレンズ
を挟んで第２段のインテグレータとして角柱状の内面反
射型インテグレータ20を用いたものである。
く、レーザ光源の如くコリメートされた光束を供給する
光源手段11から光を入射して複数の集光点からなる実質
的面光源を形成するために、リレーレンズを挟んで直列
に配置された２つのオプティカルインテグレータを有す
る照明光学装置を基本としている。そして、２つのオプ
ティカルインテグレータのうち第１段のインテグレータ
として、正レンズ又は負のレンズが複数個並列配置され
たフライアイ型インテグレータ10を用い、リレーレンズ
を挟んで第２段のインテグレータとして角柱状の内面反
射型インテグレータ20を用いたものである。
ここで、第１段のインテグレータを複数の正レンズ10
aを並列配置して構成する場合には、各正レンズの後側
焦点位置を該正レンズの外部の後側空間内となるように
構成することが必要である。そして、両インテグレータ
の間に配置されたリレーレンズにより、光源側のフライ
アイ型インテグレータによって形成される複数の実又は
虚の集光点と第２段のインテグレータとしての角柱状の
内面反射型インテグレータ20の入射面近傍とを共役に形
成したものである。
aを並列配置して構成する場合には、各正レンズの後側
焦点位置を該正レンズの外部の後側空間内となるように
構成することが必要である。そして、両インテグレータ
の間に配置されたリレーレンズにより、光源側のフライ
アイ型インテグレータによって形成される複数の実又は
虚の集光点と第２段のインテグレータとしての角柱状の
内面反射型インテグレータ20の入射面近傍とを共役に形
成したものである。
上記の如き本発明の基本構成によれば、フライアイ型
インテグレータ10によって形成される実又は虚の集光点
群の像が内面反射型インテグレータ20の入射面の近傍に
形成される。そして、第１段のインテグレータとして複
数の正レンズ10aを並列配置してなるフライアイ型イン
テグレータを用いる場合には、これによる複数の集光点
が各正レンズの射出側空間に形成されるため集光点で発
する熱によってレンズが破壊されるおそれがなく、また
第１段のインテグレータとして複数の負レンズ10bを並
列配置してなるフライアイ型インテグレータを用いる場
合には、実の集光点が形成されないため熱による破壊を
防止することが可能である。
インテグレータ10によって形成される実又は虚の集光点
群の像が内面反射型インテグレータ20の入射面の近傍に
形成される。そして、第１段のインテグレータとして複
数の正レンズ10aを並列配置してなるフライアイ型イン
テグレータを用いる場合には、これによる複数の集光点
が各正レンズの射出側空間に形成されるため集光点で発
する熱によってレンズが破壊されるおそれがなく、また
第１段のインテグレータとして複数の負レンズ10bを並
列配置してなるフライアイ型インテグレータを用いる場
合には、実の集光点が形成されないため熱による破壊を
防止することが可能である。
しかも、２個のオプティカルインテグレータのうちの
一方を、単一の部材から構成し得る角柱状の内面反射型
インテグレータとしているため、部品点数が僅かとなり
極めて簡単な構成としながらも、極めて均一な照明を行
うことが可能である。
一方を、単一の部材から構成し得る角柱状の内面反射型
インテグレータとしているため、部品点数が僅かとなり
極めて簡単な構成としながらも、極めて均一な照明を行
うことが可能である。
ここで、角柱状の内面反射型インテグレータ20につい
て説明する。内面反射型インテグレータとは、四角形や
六角形の如き角柱形状の各側面の内面が反射面に形成さ
た光トンネルともいうべき光学部材である。
て説明する。内面反射型インテグレータとは、四角形や
六角形の如き角柱形状の各側面の内面が反射面に形成さ
た光トンネルともいうべき光学部材である。
第３図には角柱状の内面反射型インテグレータ20とし
て、断面が正方形の内面反射型インテグレータの斜視図
を示し、第４図には正レンズ13によって集光された平行
光束が内面反射型インテグレータによって反射されて射
出する様子を示すために光軸に沿う断面光路の概要を示
した。図示の如く、四角柱状の各側面は内面が反射面に
形成され、内面反射型インテグレータの入射面20aの近
傍に形成される光源像S0から入射する光束のうち、光軸
に沿って進む光束はそのまま射出面20bを射出して行
く。図中の上方側面20cで反射される光束は、上方側面2
0cに関して集光点S0と共役な虚の集光点S1から供給され
るようにして射出し、同様に、下方側面20dで反射され
る光束は下方側面20dに関して集光点S0と共役な虚の集
光点S-1から供給されるごとく射出する。そして、下方
側面20dで反射された後に上方側面20cで反射される光束
は、あたかも虚集光点S2から供給される如くに射出し、
上方側面20cで反射された後に下方側面20dで反射される
光束は、あたかも虚集光点S-2から供給される如くに射
出する。
て、断面が正方形の内面反射型インテグレータの斜視図
を示し、第４図には正レンズ13によって集光された平行
光束が内面反射型インテグレータによって反射されて射
出する様子を示すために光軸に沿う断面光路の概要を示
した。図示の如く、四角柱状の各側面は内面が反射面に
形成され、内面反射型インテグレータの入射面20aの近
傍に形成される光源像S0から入射する光束のうち、光軸
に沿って進む光束はそのまま射出面20bを射出して行
く。図中の上方側面20cで反射される光束は、上方側面2
0cに関して集光点S0と共役な虚の集光点S1から供給され
るようにして射出し、同様に、下方側面20dで反射され
る光束は下方側面20dに関して集光点S0と共役な虚の集
光点S-1から供給されるごとく射出する。そして、下方
側面20dで反射された後に上方側面20cで反射される光束
は、あたかも虚集光点S2から供給される如くに射出し、
上方側面20cで反射された後に下方側面20dで反射される
光束は、あたかも虚集光点S-2から供給される如くに射
出する。
従って、角柱状の内面反射型インテグレータ20に入射
する集光点S0からの発散光束は、側面での１回または複
数回の反射によって、実質的に多数の光源像から供給さ
れているように射出する。例えば、第３図の斜視図に示
した如き断面が正方形の角柱状である場合には、各側面
での反射により射出面からみた集光点の様子は、第５図
の平面図の如く、格子状に分布した多数の集光点からの
光束によって射出面20bが照明されるようになり、これ
ら多数の虚集光点の形成される面Ｓに実質的面光源が形
成される。
する集光点S0からの発散光束は、側面での１回または複
数回の反射によって、実質的に多数の光源像から供給さ
れているように射出する。例えば、第３図の斜視図に示
した如き断面が正方形の角柱状である場合には、各側面
での反射により射出面からみた集光点の様子は、第５図
の平面図の如く、格子状に分布した多数の集光点からの
光束によって射出面20bが照明されるようになり、これ
ら多数の虚集光点の形成される面Ｓに実質的面光源が形
成される。
第３図及び第４図に示した内面反射型インテグレータ
は、各側面を反射部材で形成した中空のものであるが、
内面反射型インテグレータとしては稠密なガラスロッド
の如き構成とすることも可能である。このような内面反
射型インテグレータ40として断面が正方形のものの斜視
図を第６図に、その光軸に沿う断面光路の概要を第７図
に示した。
は、各側面を反射部材で形成した中空のものであるが、
内面反射型インテグレータとしては稠密なガラスロッド
の如き構成とすることも可能である。このような内面反
射型インテグレータ40として断面が正方形のものの斜視
図を第６図に、その光軸に沿う断面光路の概要を第７図
に示した。
第７図に示す如く、この内面反射型インテグレータ40
の入射面40aの近傍に形成される集光点S0から入射面40a
に入射する光束のうち、光軸に沿って進む光束は入射面
40a及び射出面40bでの屈折を受けて射出して行き、図中
の上方側面40cで反射される光束は、上方側面40cに関し
て集光点S0と共役な虚集光点S-1から供給されるように
して射出面40bを射出する。同様に、下方面40dで反射さ
れる光束は下方側面40dに関して集光点S0と共役な虚集
光点S1から供給されるごとく射出面40bを射出する。そ
して、下方面40dで反射された後に上方面40cで反射され
る光束は、あたかも虚集光点S2から供給される如くに射
出し、上方面40cで反射された後に下方面40dで反射され
る光束は、あたかも虚集光点S1から供給される如くに射
出する。
の入射面40aの近傍に形成される集光点S0から入射面40a
に入射する光束のうち、光軸に沿って進む光束は入射面
40a及び射出面40bでの屈折を受けて射出して行き、図中
の上方側面40cで反射される光束は、上方側面40cに関し
て集光点S0と共役な虚集光点S-1から供給されるように
して射出面40bを射出する。同様に、下方面40dで反射さ
れる光束は下方側面40dに関して集光点S0と共役な虚集
光点S1から供給されるごとく射出面40bを射出する。そ
して、下方面40dで反射された後に上方面40cで反射され
る光束は、あたかも虚集光点S2から供給される如くに射
出し、上方面40cで反射された後に下方面40dで反射され
る光束は、あたかも虚集光点S1から供給される如くに射
出する。
従って、このような角柱状の内面反射型インテグレー
タ40によっても集光点S0からの発散光束は、側面での１
回または複数の反射によって、実質的に多数の集光点か
ら供給されているように射出し、それらの位置関係の様
子は、第５図と同様に格子状に分布した多数の集光点か
らの光束によって射出面40bが照明されるようになり、
この集光点の形成される面Ｓに実質的面光源が形成され
る。
タ40によっても集光点S0からの発散光束は、側面での１
回または複数の反射によって、実質的に多数の集光点か
ら供給されているように射出し、それらの位置関係の様
子は、第５図と同様に格子状に分布した多数の集光点か
らの光束によって射出面40bが照明されるようになり、
この集光点の形成される面Ｓに実質的面光源が形成され
る。
このように、１本の角柱状の内面反射型インテグレー
タという極めて簡単な構成の部材を用いて、その入射面
の近傍に実または虚の集光点を形成することによって、
入射面の近傍に実質的な面光源を形成することが可能と
なり、上記の如くフライアイ型インテグレータとの組み
合わせによって、均一な照明を行い得る簡単な構成の照
明光学装置が可能となる。
タという極めて簡単な構成の部材を用いて、その入射面
の近傍に実または虚の集光点を形成することによって、
入射面の近傍に実質的な面光源を形成することが可能と
なり、上記の如くフライアイ型インテグレータとの組み
合わせによって、均一な照明を行い得る簡単な構成の照
明光学装置が可能となる。
そして、光源手段からの光束がコリメートされている
ため、レーザの如く実質的な点光源とみなすことがで
き、従来の一般的フライアイ型インテグレータに必要と
された射出側のレンズ作用を無くすことが可能であり、
正レンズを並列配置してフライアイ型インテグレータを
構成する場合には、その射出面を平面に形成することが
可能である。また、負レンズを並列配置してフライアイ
型インテグレータを構成することも可能であり、この場
合にも、一方の面を平面に形成することができる。従っ
て、平凸レンズ或いは平凹レンズという極めて簡単な構
成によってフライアイ型インテグレータを構成すること
が可能となる。
ため、レーザの如く実質的な点光源とみなすことがで
き、従来の一般的フライアイ型インテグレータに必要と
された射出側のレンズ作用を無くすことが可能であり、
正レンズを並列配置してフライアイ型インテグレータを
構成する場合には、その射出面を平面に形成することが
可能である。また、負レンズを並列配置してフライアイ
型インテグレータを構成することも可能であり、この場
合にも、一方の面を平面に形成することができる。従っ
て、平凸レンズ或いは平凹レンズという極めて簡単な構
成によってフライアイ型インテグレータを構成すること
が可能となる。
以下、本発明を図示した実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明による第１実施例の概略光路を示す図
であり、この第１実施例は第１段のオプティカルインテ
グレータとして複数の正レンズを並列配置して構成され
たフライアイ型インテグレータを用いた照明光学装置で
ある。光源手段11から供給される光束は実質的にコリメ
ートされており、フライアイ型インテグレータ10によっ
て複数の集光点が射出側空間のA1面に形成される。光源
手段11としては、レーザに加えてレーザからの光束の断
面形状を所望の大きさに拡大するためのビームエキスパ
ンダーや、非等方的形状を等方的に変換するためのシリ
ンドリカルレンズを有するビームエキスパンダー等の光
学手段を含んでいる。A1面上の集光点群は、リレーレン
ズ12,13によって、角柱状の内面反射型インテグレータ2
0の入射面A2にほぼ共役に形成されている。この実施例
における角柱状の内面反射型インテグレータ20は、第３
図及び第４図に示した中空の角柱状内面反射型インテグ
レータである。リレーレンズ12,13によるA1面上の集光
点群と内面反射型インテグレータ20の入射面A2との共役
関係は厳密である必要はないが、A1面上の集光点群から
供給される光束を効率良く角柱状内面反射型インテグレ
ータ20に取り込むためには上記の如き共役関係に配置す
ることが最適である。
であり、この第１実施例は第１段のオプティカルインテ
グレータとして複数の正レンズを並列配置して構成され
たフライアイ型インテグレータを用いた照明光学装置で
ある。光源手段11から供給される光束は実質的にコリメ
ートされており、フライアイ型インテグレータ10によっ
て複数の集光点が射出側空間のA1面に形成される。光源
手段11としては、レーザに加えてレーザからの光束の断
面形状を所望の大きさに拡大するためのビームエキスパ
ンダーや、非等方的形状を等方的に変換するためのシリ
ンドリカルレンズを有するビームエキスパンダー等の光
学手段を含んでいる。A1面上の集光点群は、リレーレン
ズ12,13によって、角柱状の内面反射型インテグレータ2
0の入射面A2にほぼ共役に形成されている。この実施例
における角柱状の内面反射型インテグレータ20は、第３
図及び第４図に示した中空の角柱状内面反射型インテグ
レータである。リレーレンズ12,13によるA1面上の集光
点群と内面反射型インテグレータ20の入射面A2との共役
関係は厳密である必要はないが、A1面上の集光点群から
供給される光束を効率良く角柱状内面反射型インテグレ
ータ20に取り込むためには上記の如き共役関係に配置す
ることが最適である。
内面反射型インテグレータ20に入射した光束は、前記
第３図乃至第５図に示した如く側面での内面反射を繰り
返し、内面反射型インテグレータ20の入射面A2の近傍に
実質的面光源が形成される。このとき、入射面A2の近傍
に形成される集光点の数は、フライアイ型インテグレー
タ10を構成するレンズ要素の数と角柱状内面反射型イン
テグレータ20の側面での内面反射によって形成される集
光点の虚像の数の積に等しくなり、極めて均一な面光源
となる。
第３図乃至第５図に示した如く側面での内面反射を繰り
返し、内面反射型インテグレータ20の入射面A2の近傍に
実質的面光源が形成される。このとき、入射面A2の近傍
に形成される集光点の数は、フライアイ型インテグレー
タ10を構成するレンズ要素の数と角柱状内面反射型イン
テグレータ20の側面での内面反射によって形成される集
光点の虚像の数の積に等しくなり、極めて均一な面光源
となる。
角柱状内面反射型インテグレータ20によって入射面A2
の近傍に形成される実質的面光源のからの光束は、正レ
ンズ14によって一旦集光された後、コンデンサーレンズ
15によって被照射面Ｏ上に導かれる。すなわち、正レン
ズ14とコンデンサーレンズ15とによって、角柱状内面反
射型インテグレータ20の射出面B2と被照射面Ｏとがほぼ
共役に形成され、これによって被照射面Ｏが均一に照明
される。
の近傍に形成される実質的面光源のからの光束は、正レ
ンズ14によって一旦集光された後、コンデンサーレンズ
15によって被照射面Ｏ上に導かれる。すなわち、正レン
ズ14とコンデンサーレンズ15とによって、角柱状内面反
射型インテグレータ20の射出面B2と被照射面Ｏとがほぼ
共役に形成され、これによって被照射面Ｏが均一に照明
される。
上記第１実施例の構成において、照明光の開口数（N
A）を調節するための絞りD1を、正レンズ14とコンデン
サーレンズ15との間の面A3上に配置することが可能であ
る。そして、照明光の光量を変化するための絞りD2を、
フライアイ型インテグレータ10によって集光点群が形成
される面A1上又はそれと共役な内面反射型インテグレー
タ20の入射面A2の近傍に配置することが可能である。従
って、絞りD1の開口を変化することによって照明光の開
口数を変えることができ、一方絞りD2の開口を変化する
ことによって、照明の開口数を変えることなく光量のみ
を独立に変化させることが可能となる。
A）を調節するための絞りD1を、正レンズ14とコンデン
サーレンズ15との間の面A3上に配置することが可能であ
る。そして、照明光の光量を変化するための絞りD2を、
フライアイ型インテグレータ10によって集光点群が形成
される面A1上又はそれと共役な内面反射型インテグレー
タ20の入射面A2の近傍に配置することが可能である。従
って、絞りD1の開口を変化することによって照明光の開
口数を変えることができ、一方絞りD2の開口を変化する
ことによって、照明の開口数を変えることなく光量のみ
を独立に変化させることが可能となる。
尚、第１図においては、集光点の形成される面にA1の
符号を付し、この面と共役関係にある面にはA1,A3の符
号を付し、被照射面Ｏと共役関係にある面にはB1,B2の
符号を付した。図示のようにB1面とB2面とは共に被照射
面とほぼ共役な構成となっているが、必ずしもこの関係
は必要ではない。ただB1面とB2面とが共役である場合に
は、フライアイ型10ら射出する多数光束の各中心光線が
内面反射型インテグレータ20の射出面の中央を目指すよ
うにすることができるため、光量のロスが少なくより均
一な面光源を形成するのに有効である。
符号を付し、この面と共役関係にある面にはA1,A3の符
号を付し、被照射面Ｏと共役関係にある面にはB1,B2の
符号を付した。図示のようにB1面とB2面とは共に被照射
面とほぼ共役な構成となっているが、必ずしもこの関係
は必要ではない。ただB1面とB2面とが共役である場合に
は、フライアイ型10ら射出する多数光束の各中心光線が
内面反射型インテグレータ20の射出面の中央を目指すよ
うにすることができるため、光量のロスが少なくより均
一な面光源を形成するのに有効である。
第２図は本発明による第２実施例を示す概略光路図で
あり、この実施例は第１段のオプティカルインテグレー
タとして、複数の負レンズ10bを並列配置して成るフラ
イアイ型インテグレータ10を用いた照明光学装置であ
る。
あり、この実施例は第１段のオプティカルインテグレー
タとして、複数の負レンズ10bを並列配置して成るフラ
イアイ型インテグレータ10を用いた照明光学装置であ
る。
フライアイ型インテグレータ10により、レーザ光源を
含む光源手段11からの平行光束が、このインテグレータ
10を構成する負レンズ10bの数に等しい数の発散光束に
変換され、面A1上に負レンズの数に等しい数の虚の集光
点が形成される。本実施例ではフライアイ型インテグレ
ータによる複数の集光点が虚であるため、その虚の集光
位置はレンズ内部に位置する場合でも、集光熱によるレ
ンズの破損の恐れがない。このため、この虚の集光点群
は、第２図では負レンズの入射光側空間に形成されてい
るが、並列配置された負レンズの中心厚を厚くして接合
を容易とする場合には、虚の集光点が負レンズ内に形成
される如く構成しても良い。
含む光源手段11からの平行光束が、このインテグレータ
10を構成する負レンズ10bの数に等しい数の発散光束に
変換され、面A1上に負レンズの数に等しい数の虚の集光
点が形成される。本実施例ではフライアイ型インテグレ
ータによる複数の集光点が虚であるため、その虚の集光
位置はレンズ内部に位置する場合でも、集光熱によるレ
ンズの破損の恐れがない。このため、この虚の集光点群
は、第２図では負レンズの入射光側空間に形成されてい
るが、並列配置された負レンズの中心厚を厚くして接合
を容易とする場合には、虚の集光点が負レンズ内に形成
される如く構成しても良い。
そして、本実施例においてはフライアイ型インテグレ
ータ10による集光点が虚であるが、フライアイ型インテ
グレータ10としての機能の点から見ると実質的に等価な
役割を果たしている。そして、リレーレンズ12,13や第
２インテグレータとしての角柱状内面反射型インテグレ
ータ20等の後続の光学構成は前記第１図に示した第１実
施例の構成と同一である。従って、第２実施例の如き構
成においも、照明光の開口数（NA）を調節するための絞
りD1は正レンズ14とコンデンサーレンズ15との間の面光
源との共役面（A4）に設けることが可能であり、照明光
の開口数（NA）を一定に維持しつつ光量を調節するため
の絞りD2は、内面反射型インテグレータ20の入射側の近
傍に設けることが可能である。
ータ10による集光点が虚であるが、フライアイ型インテ
グレータ10としての機能の点から見ると実質的に等価な
役割を果たしている。そして、リレーレンズ12,13や第
２インテグレータとしての角柱状内面反射型インテグレ
ータ20等の後続の光学構成は前記第１図に示した第１実
施例の構成と同一である。従って、第２実施例の如き構
成においも、照明光の開口数（NA）を調節するための絞
りD1は正レンズ14とコンデンサーレンズ15との間の面光
源との共役面（A4）に設けることが可能であり、照明光
の開口数（NA）を一定に維持しつつ光量を調節するため
の絞りD2は、内面反射型インテグレータ20の入射側の近
傍に設けることが可能である。
上記の第１及び第２実施例では、第２段のインテグレ
ータとして第３図乃至第４図に示した中空の角柱状内面
反射型インテグレータ20を用いたが、これに換えて第６
図乃至第７図に示した稠密のガラスロッドからなる角柱
状内面反射型インテグレータ40を用いることも可能であ
る。
ータとして第３図乃至第４図に示した中空の角柱状内面
反射型インテグレータ20を用いたが、これに換えて第６
図乃至第７図に示した稠密のガラスロッドからなる角柱
状内面反射型インテグレータ40を用いることも可能であ
る。
稠密な角柱状内面反射型インテグレータ40を用いた第
３及び第４実施例の概略光路図を、第８図及び第９図に
示す。第８図の第３実施例は第１図に示した第１実施例
と同様に第１段のインテグレータ10として複数の正レン
ズ10aを並列配置したフライアイ型インテグレータを用
いたもので、基本的には、第１実施例と同一の構成から
なっている。また、第９図の第４実施例は第２図に示し
た第２実施例と同様に第１段のインテグレータ10として
複数の負レンズ10bを並列配置したフライアイ型インテ
グレータを用いたもので、基本的には、第２実施例と同
一の構成からなっている。
３及び第４実施例の概略光路図を、第８図及び第９図に
示す。第８図の第３実施例は第１図に示した第１実施例
と同様に第１段のインテグレータ10として複数の正レン
ズ10aを並列配置したフライアイ型インテグレータを用
いたもので、基本的には、第１実施例と同一の構成から
なっている。また、第９図の第４実施例は第２図に示し
た第２実施例と同様に第１段のインテグレータ10として
複数の負レンズ10bを並列配置したフライアイ型インテ
グレータを用いたもので、基本的には、第２実施例と同
一の構成からなっている。
尚、上記の各実施例において、第１段のインテグレー
タとしてのフライアイ型インテグレータとして、平凸レ
ンズや平凹レンズとすることが最も簡単な構成となる
が、何れの場合にもフライアイ型インテグレータを構成
する個々のレンズ要素の側面において光線が反射される
ことによって光量の損失が生ずることを防止するため
に、各レンズ要素の入射面に正屈折力を持たせる構成と
することが望ましい。従って、正レンズを並列配置する
構成の場合には、入射光側に凸面を向けた正レンズとす
ることが有効である。そして、負レンズを並列配置する
構成の場合には、入射側の面を平面として射出側の面に
発散作用をもつべく凹面とすることが望ましいく、さら
に入射側の面に若干の正レンズ作用を持たせるべく弱い
凸面を設ける構成とすることが有効である。
タとしてのフライアイ型インテグレータとして、平凸レ
ンズや平凹レンズとすることが最も簡単な構成となる
が、何れの場合にもフライアイ型インテグレータを構成
する個々のレンズ要素の側面において光線が反射される
ことによって光量の損失が生ずることを防止するため
に、各レンズ要素の入射面に正屈折力を持たせる構成と
することが望ましい。従って、正レンズを並列配置する
構成の場合には、入射光側に凸面を向けた正レンズとす
ることが有効である。そして、負レンズを並列配置する
構成の場合には、入射側の面を平面として射出側の面に
発散作用をもつべく凹面とすることが望ましいく、さら
に入射側の面に若干の正レンズ作用を持たせるべく弱い
凸面を設ける構成とすることが有効である。
ところで、上記の各実施例の如く、内面反射型インテ
グレータの入射面の近傍にはいずれも実または虚の光源
像を形成することが好ましく、実の光源像の位置を内面
反射型インテグレータの入射面に一致させる場合に、内
面反射型インテグレータの口径を最も小さくすることが
可能である。しかしながら、第３実施例の如く、第２段
のインテグレータとして稠密なガラスロッドからなる内
面反射型インテグレータ40を用いる場合には、入射面上
に第１段のインテグレータ10による実の集光点群の像が
形成されるため、それらの集光熱によって内面反射型イ
ンテグレータ40が破壊される恐れがある。このような場
合には、第７図に示した如く、集光点群の像を入射面か
ら若干ずらして配置するか、又は負レンズを用いて入射
面の近傍に虚の集光点を形成することが有効である。
グレータの入射面の近傍にはいずれも実または虚の光源
像を形成することが好ましく、実の光源像の位置を内面
反射型インテグレータの入射面に一致させる場合に、内
面反射型インテグレータの口径を最も小さくすることが
可能である。しかしながら、第３実施例の如く、第２段
のインテグレータとして稠密なガラスロッドからなる内
面反射型インテグレータ40を用いる場合には、入射面上
に第１段のインテグレータ10による実の集光点群の像が
形成されるため、それらの集光熱によって内面反射型イ
ンテグレータ40が破壊される恐れがある。このような場
合には、第７図に示した如く、集光点群の像を入射面か
ら若干ずらして配置するか、又は負レンズを用いて入射
面の近傍に虚の集光点を形成することが有効である。
また、内面反射型インテグレータの形状は完全な柱状
とする場合に限らず、若干のテーパを持たせることによ
って、射出光束の拡がり角（開口数:NA）を変えること
が可能である。すなわち、内面反射型インテグレータの
側面を、光束の射出側に向かって狭まるように構成する
ことによって射出する光束のNAを大きくすることがで
き、光束の射出側に向かって広がるように構成すること
によって射出する光束のNAを小さくすることが可能であ
る。そして、内面反射型インテグレータを稠密なガラス
ロッドとする場合には、入射面又は射出面に、適宜レン
ズ作用を持たせることも可能である。
とする場合に限らず、若干のテーパを持たせることによ
って、射出光束の拡がり角（開口数:NA）を変えること
が可能である。すなわち、内面反射型インテグレータの
側面を、光束の射出側に向かって狭まるように構成する
ことによって射出する光束のNAを大きくすることがで
き、光束の射出側に向かって広がるように構成すること
によって射出する光束のNAを小さくすることが可能であ
る。そして、内面反射型インテグレータを稠密なガラス
ロッドとする場合には、入射面又は射出面に、適宜レン
ズ作用を持たせることも可能である。
また、上記の実施例においては、内面反射型インテグ
レータとしていずれも底面が正方形の四角柱を用いた
が、これに限られるものではなく、底面の形状が正三角
形や正六角形など平面上に稠密に配置され得る形状であ
ればよい。
レータとしていずれも底面が正方形の四角柱を用いた
が、これに限られるものではなく、底面の形状が正三角
形や正六角形など平面上に稠密に配置され得る形状であ
ればよい。
また、本発明による照明光学装置を投影型露光装置に
用いる場合には、上記の実施例における被照射面Ｏをレ
チクル面とし、図示なき投影対物レンズによってウエハ
面へレクチルの像を投影転写する構成とし、本発明によ
って形成される実質的面光源の像を投影対物レンズの入
射瞳面上に形成することが有効である。
用いる場合には、上記の実施例における被照射面Ｏをレ
チクル面とし、図示なき投影対物レンズによってウエハ
面へレクチルの像を投影転写する構成とし、本発明によ
って形成される実質的面光源の像を投影対物レンズの入
射瞳面上に形成することが有効である。
以上の如き本発明によれば、内面反射型インテグレー
タを用いているので、部品点数が少なく簡単な構成であ
るため製造コストを抑えることが可能で、多数のフライ
アイを用いた照明光学系と同等の性能を発揮することが
可能である。しかもエキシマレーザのごとき高出力のレ
ーザ光源を用いる場合にも光学素子が破損する恐れが少
ない。具体的には、被照射面での照度均一性に優れてい
ると共に、光源面等の被照射面以外での照度の均一性も
向上するので、レーザを光源とする投影型露光装置用の
照明光学系として好適である。尚、本発明はその他の高
精度の照度均一性が要求されるレーザ照明光学装置にも
適用可能である。
タを用いているので、部品点数が少なく簡単な構成であ
るため製造コストを抑えることが可能で、多数のフライ
アイを用いた照明光学系と同等の性能を発揮することが
可能である。しかもエキシマレーザのごとき高出力のレ
ーザ光源を用いる場合にも光学素子が破損する恐れが少
ない。具体的には、被照射面での照度均一性に優れてい
ると共に、光源面等の被照射面以外での照度の均一性も
向上するので、レーザを光源とする投影型露光装置用の
照明光学系として好適である。尚、本発明はその他の高
精度の照度均一性が要求されるレーザ照明光学装置にも
適用可能である。
第１図は本発明による第１実施例の構成を示す概略光路
図、第２図は本発明による第２実施例の構成を示す概略
光路図、第３図は内面反射型インテグレータの例を示す
斜視図、第４図は内面反射型インテグレータの機能を説
明するための断面光路図、第５図は内面反射型インテグ
レータによる実質的面光源の例を示す平面図、第６図は
内面反射型インテグレータの他の例を示す斜視図、第７
図は第６図の内面反射型インテグレータの機能を説明す
るための断面光路図、第８図は本発明による第３実施例
の構成を示す概略光路図、第９図は本発明による第４実
施例の構成を示す概略光路図、第10図は従来の例を示す
概略光路図である。 〔主要部分の符号の説明〕 10…フライアイ型インテグレータ 10a…正レンズ,10b…負レンズ 20,40…内面反射型インテグレータ 12,13…リレーレンズ 14…正レンズ 15…コンデンサーレンズ Ｏ…被照射面
図、第２図は本発明による第２実施例の構成を示す概略
光路図、第３図は内面反射型インテグレータの例を示す
斜視図、第４図は内面反射型インテグレータの機能を説
明するための断面光路図、第５図は内面反射型インテグ
レータによる実質的面光源の例を示す平面図、第６図は
内面反射型インテグレータの他の例を示す斜視図、第７
図は第６図の内面反射型インテグレータの機能を説明す
るための断面光路図、第８図は本発明による第３実施例
の構成を示す概略光路図、第９図は本発明による第４実
施例の構成を示す概略光路図、第10図は従来の例を示す
概略光路図である。 〔主要部分の符号の説明〕 10…フライアイ型インテグレータ 10a…正レンズ,10b…負レンズ 20,40…内面反射型インテグレータ 12,13…リレーレンズ 14…正レンズ 15…コンデンサーレンズ Ｏ…被照射面
Claims (7)
- 【請求項１】コリメートされた光束を供給する光源手段
と、該コリメートされた光束中に配置された第１オプテ
ィカルインテグレータと、該第１オプティカルインテグ
レータの射出光束中に配置されたリレーレンズと、該リ
レーレンズの射出側に配置された第２オプティカルイン
テグレータとを有する照明光学装置において、 前記第１オプティカルインテグレータとして複数の正レ
ンズが並列配置されたフライアイ型インテグレータを用
い、 該各正レンズの後側焦点位置を該正レンズの外部の後側
空間内となるように構成し、 前記第２オプティカルインテグレータとして角柱状の内
面反射型インテグレータを用い、 前記リレーレンズは前記フライアイ型インテグレータの
射出側空間に形成される複数の集光点と前記内面反射型
インテグレータの入射面との間に配置されて、該複数の
集光点の像を前記内面反射型インテグレータの入射面近
傍に形成することを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項２】前記第１オプティカルインテグレータを構
成する複数の正レンズは、入射光側に凸面を向けた平凸
正レンズであることを特徴とする請求項１記載の照明光
学装置。 - 【請求項３】コリメートされた光束を供給する光源手段
と、該コリメートされた光束中に配置された第１オプテ
ィカルインテグレータと、該第１オプティカルインテグ
レータの射出光側に配置されたリレーレンズと、該リレ
ーレンズの射出側に配置された第２オプティカルインテ
グレータとを有する照明光学装置において、 前記第１オプティカルインテグレータとして複数の負レ
ンズが並列配置されたフライアイ型インテグレータを用
い、 前記第２オプティカルインテグレータとして角柱状の内
面反射型インテグレータを用い、 前記リレーレンズは前記フライアイ型インテグレータと
前記内面反射型インテグレータとの間に配置されて、前
記フライアイ型インテグレータによって形成される複数
の虚の集光点の像を前記内面反射型インテグレータの入
射面近傍に共役に形成することを特徴とする照明光学装
置。 - 【請求項４】前記第１オプティカルインテグレータを構
成する複数の負レンズは、入射光側に平面を向けた平凹
負レンズであることを特徴とする請求項３記載の照明光
学装置。 - 【請求項５】前記照明光学装置は、前記内面反射型イン
テグレータと被照射面との間にコンデンサーレンズを有
し、該コンデンサーレンズによって前記内面反射型イン
テグレータの射出面が前記被照射面と略共役に形成され
ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載
の照明光学装置。 - 【請求項６】光束を供給する光源手段と、前記光源手段
から供給される光束中に配置された第１オプティカルイ
ンテグレータと、該第１オプティカルインテグレータの
射出光側に配置されたリレーレンズと、該リレーレンズ
の射出側に配置された第２オプティカルインテグレータ
と、該第２オプティカルインテグレータからの光束を集
光してレチクル上へ導くコンデンサー光学系と、前記レ
チクルの像をウエハ上に形成する投影対物光学系とを有
する露光装置において、 前記第１オプティカルインテグレータとして複数の正レ
ンズが並列配置されたフライアイ型インテグレータを用
い、 該各正レンズの後側焦点位置を該正レンズの外部の後側
空間内となるように構成し、 前記第２オプティカルインテグレータとして角柱状の内
面反射型インテグレータを用い、 前記リレーレンズは前記フライアイ型インテグレータの
射出側空間に形成される複数の集光点と前記内面反射型
インテグレータの入射面との間に配置されて、該複数の
集光点の像を前記内面反射型インテグレータの入射面近
傍に形成することを特徴とする露光装置。 - 【請求項７】光束を供給する光源手段と、該光源手段か
ら供給される光束中に配置された第１オプティカルイン
テグレータと、該第１オプティカルインテグレータの射
出光側に配置されたリレーレンズと、該リレーレンズの
射出側に配置された第２オプティカルインテグレータ
と、該第２オプティカルインテグレータからの光束を集
光してレチクル上へ導くコンデンサー光学系と、前記レ
チクルの像をウエハ上に形成する投影対物光学系とを有
する露光装置において、 前記第１オプティカルインテグレータとして複数の負レ
ンズが並列配置されたフライアイ型インテグレータを用
い、 前記第２オプティカルインテグレータとして角柱状の内
面反射型インテグレータを用い、 前記リレーレンズは前記フライアイ型インテグレータと
前記内面反射型インテグレータとの間に配置されて、前
記フライアイ型インテグレータによって形成される複数
の虚の集光点の像を前記内面反射型インテグレータの入
射面近傍に共役に形成することを特徴とする露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63200922A JP2712342B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 照明光学装置およびそれを用いた露光装置 |
| US07/340,444 US4918583A (en) | 1988-04-25 | 1989-04-19 | Illuminating optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63200922A JP2712342B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 照明光学装置およびそれを用いた露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0248627A JPH0248627A (ja) | 1990-02-19 |
| JP2712342B2 true JP2712342B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=16432508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63200922A Expired - Fee Related JP2712342B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-08-11 | 照明光学装置およびそれを用いた露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712342B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5636003A (en) | 1992-11-05 | 1997-06-03 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and scanning exposure apparatus |
| JP3627355B2 (ja) * | 1996-02-22 | 2005-03-09 | ソニー株式会社 | スキャン式露光装置 |
| JP3005203B2 (ja) | 1997-03-24 | 2000-01-31 | キヤノン株式会社 | 照明装置、露光装置及びデバイス製造方法 |
| US6392742B1 (en) | 1999-06-01 | 2002-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination system and projection exposure apparatus |
| JP6866565B2 (ja) | 2016-01-20 | 2021-04-28 | ウシオ電機株式会社 | 光源装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2755349B2 (ja) * | 1987-09-17 | 1998-05-20 | オリンパス光学工業株式会社 | 半導体露光装置の照明光学系 |
-
1988
- 1988-08-11 JP JP63200922A patent/JP2712342B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0248627A (ja) | 1990-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |