JP4864890B2 - 光を均質化するための装置および該装置の製造方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、請求項１に従った方法に関する。

上述の方法および装置は、独国特許出願公開明細書ＤＥ１０１ ３９ ３５５ Ａ１から知られる。このような装置の短所としては、レンズ要素の表面が、特定の用途、たとえば、リソグラフ用途にとっては、チップ製造の領域では、大きすぎる表面粗さを示すところにある。特に、通常このようなレンズ要素は、各レンズ要素上に再び見出される組織上の不規則性がある。この表面粗さまたは表面不規則性は、実際の表面形状が、所望の計算上の表面よりも数十ナノメータまたはそれ以上偏ることにつながる可能性がある。このような均質化装置の場合、通常、各レンズ要素を通過する光が、作用面に重ねられることから、作用面表面の不規則性によって引き起こされる作用面における強度分布の妨害も加えられる。大抵の場合、上述のような均質化装置においては、各レンズ要素を通過した部分光は、各レンズ要素の同じ場所が、作用面における同一の場所に寄与するように重ねられる。したがって、この各レンズ要素を通過した光の作用面における重なりによって、全レンズ要素において繰り返される組織上の不規則性が平均化されない。むしろ、たとえば、図７に概略的に誇張されて示されているように、作用面における均質化された光の強度分布が生じる。

本発明が基礎とする課題は、冒頭に述べたような装置であって、それを介して光を効果的に均質化することが可能である装置を提供することである。さらにまた、かかる装置を製造するための方法を提供することである。

これは、方法については、冒頭に述べたような方法であって、請求項１および／または５の特徴を有する方法、および装置については、冒頭に述べたような装置であって、請求項１の特徴を有する装置によって達成される。下位の請求項は、本発明の好ましい実施形態に該当する。

請求項１に従えば、さらなる工程において、少なくとも１つの基板が少なくとも２つの部分に分割され、次いで、それに続く工程において、少なくとも１つの基板の少なくとも２つの部分のうちの少なくとも２つが、それらの部分の少なくとも１つの別の方向への配向のときに再び結合される。それらの２つの部分の少なくとも１つの別の方向への配向によって、表面の組織上の不規則性によって生じる光の偏りが、その部分の各レンズ要素を通過した後に付加されることを防止することができる。

たとえば、請求項１に従えば、分割した後、これらの部分の少なくとも１つは、少なくとも１つの他方部分と結合させるまで、回転移動可能である。この場合、たとえば、請求項２に従えば、回転移動は１８０°の回転移動が可能である。かかる回転移動によって、場合によっては、回転移動される部分の組織上の不規則性によって生じる影響が、光が、少なくとも２つの部分の前記少なくとも１つの他方を通過する場合に生じる影響によって相殺されるように正確に逆転させる。このようにすることによって、作用面に非常に均質な強度分布を達成することが可能となる。

請求項１に従えば、回転移動は、均質化されるべき光の平均的伝播方向に平行な軸回りに実施可能である。

請求項３に従えば、少なくとも１つの基板を、２以上の部分、特に、４つの部分または８つの部分、または１６の部分に分割する、または、２の累乗に対応しない数の部分に分割することが可能である。均質化装置上に現れる光が不均質であればあるほど、基板をより多数に分割することが必要であり、その場合、各部分は他方の配向と共に、再び結合されるべき基板に取り込まれることが必要になるか、または各部分を回転移動させることが必要になる。他方に配向される多数の部分によって、最初の不均質性が比較的高い場合にも、効果的な均質化を達成することができる。

請求項４に従えば、たとえば、基板をストライプ状に分割し、分割部分は、第１の方向において、それに垂直な第２の方向におけるよりも少ないレンズ要素を有してもよい。

請求項５に従えば、複数の基板が、それぞれ少なくとも２つの部分に分割され、次いで、異なる基板の部分が、新たな基板に結合されてなる。このような構成によって、作用面における強度分布への影響を適切にすることが可能となる。なぜなら、異なる基板は、異なる特徴を持ちうるからである。このような方法によって、ユニットシステムの場合のように、所望の特徴を有する均質化のための装置を組立てることができる。

特に、請求項６に従えば、異なる基板の部分からなる基板を結合する前に、作用面における目的とされるべき強度分布を分析し、この分析に基づいて、結合のために用いられる部分の選択と方向付けを選択することが可能となる。たとえば、均質化のための装置を、作用面を照射するためのより大型の装置に組込むことができる。作用面を照射するための装置において、たとえば、作用面において、各レンズ要素を通過して進む光を重ねることに貢献するフーリエレンズを少なくとも１つの基板の後ろに設けることも可能である。さらにまた、光ビームまたは光の形成に寄与する集光手段を設けることも可能である。たとえば、作用面を照射するための装置によって、たとえば、エキシマレーザまたは半導体レーザ装置などのような光源を囲むことも可能である。その場合、このような装置にレンズ要素を有する原料基板を組込み、この原料基板によって達成される得る強度分布を作用面に受け入れることが可能である。この、原料基板によって達成される強度比較分布は、所望の強度分布と比較することが可能であり、既存のデータに基づいて、所望の強度分布を作用面に得るために、それぞれの基板を介して、パズルにおけるように、各基板の部分を結合する。

光を均質化するための装置は、発明に従った方法によって製造される。かかる装置は、シリンドリカルレンズとして形成されるレンズ要素を含む。たとえば、基板は、入射面として働く、光学的に機能する面と、出射面として働く、光学的に機能する面とを有し、これらの面のそれぞれの上には、シリンドリカルレンズアレイが形成され、入射面上のシリンドリカルレンズアレイのシリンダ軸は、出射面上のシリンドリカルレンズアレイのシリンダ軸に垂直に配置される。このようにして、レンズ要素のそれぞれの、互いに対向して交差するシリンドリカルレンズを形成することができる。このようにして形成されたレンズ要素は、光の通過に関してより高い効果を示す。

この装置は、少なくとも２つの、好ましくは、４つの光学的に機能する面を有する２つの基板を有することが可能であり、この場合、この両基板は、均質化されるべき光が伝播する方向に互いに離間して設けられる。装置をこのように形成することによって、均質化されるべき光の均質化が向上される。

装置は、均質化されるべき光の伝播方向において、少なくとも１つの基板の後に設けられた、フーリエレンズとして働くレンズ手段を有してもよく、かかるレンズ手段は、各レンズ要素を透過する光を互いに重ねることができる。本発明のさらなる特徴と利点は、添付の図を参照した、好ましい実施形態についての以下の説明によって明確になるであろう。

理解を容易にするために、いくつかの図において、デカルト座標が利用されている。
図１において、いくつかのレンズ要素２を有する基板１が例示されている。図示された実施形態において、６４のレンズ要素２が図示され、１ａから８ｈまで番号が付されている。レンズ要素はこれより多くても少なくてもよい。レンズ要素２は、たとえば、基板１の一方側または両側に形成される球面レンズ要素であってもよい。しかしながら、たとえば、互いに交差する、基板の前側および後側にシリンドリカルレンズを形成することも可能である。この場合、たとえば、前側では、シリンドリカルレンズは、Ｙ方向に、すなわち、１ａから１ｈまで延びることができる。基板１の後側では、シリンドリカルレンズは、Ｘ方向、すなわち、１ａから８ａまで延びることができる。前側および後側におけるシリンドリカルレンズの互いの交差によって、図示された６４のレンズ要素２が生じることができる。

さらにまた、本発明に従った装置は、１または２つの光学的に機能する面を有する１より多くの基板を含むことが可能である。たとえば、２つの基板１を、それぞれ、その入射面と出射面とに、互いに交差するシリンドリカルレンズアレイを含むように設けてもよい。

レンズ要素は、たとえば、図１に示す基板１上に、技術の水準から知られる一般的な方法によって設けることができる。たとえば、ここでは、ステップをつけるための成形工程と、それに続く表面を滑らかにするための溶融工程とが必要である。たとえば、成形は、エッチングまたはスパッタリングによって行うことができる。溶融は、たとえば、電子ビームまたはレーザビームによって行うことが可能である。

図１に示す基板は、本発明に従った方法において、Ｙ−Ｚ面に延びる分割面５に沿って、たとえば切断によって、２つの部分３，４に分けられる。次いで、基板１の部分４を、Ｚ方向回りに、すなわち、均質化されるべき光の遅相入射方向に１８０度回転移動させる。次いで、両部分３，４は再び互いに結合される。この結合は、接着剤または他の適切な結合方法によって達成することが可能である。図２から分かるように、部分４の切断、回転移動後、基板は再び結合される。部分４では、最初は上方左にあるレンズ要素５ａが下方右に配置されるように回転移動される。

図３は、本発明に従った方法の変形例に従ったものであり、Ｙ−Ｚ面に設けられた３つの切断面１０に沿って、４つの部分６，７，８，９に分割される基板１を示している。次いで、部分７と部分９とはそれぞれＺ方向に１８０°回転移動される。図４から分かるように、図３に従った基板は、分割、回転移動の後結合される。部分７においては、明らかに、最初は上方左に設けられていた要素３ａが、結合後、下方右に配置されている。同様に、部分９においても、最初上方左に配置される要素７ａは、下方右にある。

図５は、別の方法において、６つの切断面１１，１２，１３，１４，１５，１６に沿って分割することが可能な基板１を示している。この場合、切断面１１，１２，１３は、Ｙ−Ｚ面であり、切断面１４，１５，１６はＸ−Ｚ面である。これらの切断面１１，１２，１３，１４，１５，１６に沿って基板１を分割することによって、それぞれ４つのレンズ要素を含む１６の部分が生じる。

図６は、図５に従って分割して、各部分を１つおきにＺ方向回りに１８０°回転移動させた後の基板１を示す。図６に示されたような場合、上方左角部にレンズ要素３ａ，７ａ，１ｃ，５ｃ，３ｅ，７ｅ，１ｇ，５ｇを有する部分が回転移動されている。他のレンズ要素を回転移動させることも可能である。

本発明に従えば、基板を他の切断面または分割面に沿って、異なる部分に分割することも可能である。さらにまた、基板を不均一な大きさの部分に分割することも可能である。さらにまた、顧客の特別の要望に従って、所望の強度分布を有する基板を結合することができるように、多数の基板を分けて、または全体としてまとめて提供することも可能である。

図７には、例示のために誇張されて表された、分割、回転移動、および結合前の基板１の作用面における強度分布が示されている。明らかに、強度分布は、完全には均一ではなく、左の領域において上昇１７を示している。このような上昇１７は、各レンズ要素の組織上の表面粗さによって生じ得るものである。たとえば、各レンズ要素の非常に小さい組織上の表面粗さは、数十ナノメータ程度である。本発明は、全レンズ要素２が作用面における光の分布に対して同様に寄与するという考えから出たものである。特に、均質化装置は通常、作用面において均質化されるべき光の各レンズ要素を通過する部分ビームが、各レンズ要素２の同じ断面を通過して入射する光が同じ場所で強度分布に寄与するように重なるように構成される。

かかる理由から、図７に示された作用面における強度分布は、各レンズ要素ごとにこのような強度分布に寄与する強度分布でもある。

基板の１つまたは複数の部分の回転移動によって、複数のレンズ要素が回転移動される。通常、回転移動されるレンズ要素２の数は、回転移動されないレンズ要素２の数に正確に対応している。かかる方法において、互いに分割された部分を結合した後図８に示される強度分布が生じる。回転移動されていないレンズ要素２の強度分布１７は、回転移動されたレンズ要素の強度分布１７によって補償され、均質といわれる強度分布１８が結果として生じる。

本発明に従えば、図８に示す矩形の強度分布１８とは別の形状を得ることも可能である。これは結局のところ、各レンズ要素の選択によって、あるいは、レンズ要素の結合によって、予め分割され、任意に回転移動された多数の基板から得ることができる。

さらにまた、レンズ要素２を作用面に組込んだ後、基板による光分布が把握され、次いで分析されることによって、作用環境を分析することが可能である。この分析に基づき、作用面において非常に均質な分布を生じさせることができるように、１つの基板を種々の特性の部分から構成すること可能である。この場合、この分析と、組合わされるべき部分の選択とは、適切に動作可能なコンピュータプログラムによって実施することが可能である。

均質化されるべき光は、たとえば、エキシマレーザ光または半導体レーザ光であってよい。

本発明に従った装置のための基板の平面図である。 分割、回転移動、そして結合後の基板の平面図である。 他の切断面を有する、図１に従った基板の平面図である。 分割、回転移動、そして結合後の、図３に従った基板の平面図である。 他の切断面を有する、図１に従った基板の平面図である。 分割、回転移動、そして結合後の、図５に従った基板の平面図である。 基板を通過した作用面の光の強度分布の概略を示す図である。 基板を分割、回転移動、結合した後の装置の作用面における強度分布を示す図である。

Claims (7)

1. 光を均質化するための装置を製造するための方法であって、
   少なくとも１つの光学的に機能する面を有する、少なくとも１つの基板（１）を準備する工程と、
   前記少なくとも１つの光学的に機能する面に、多数のレンズ要素（２）を形成する工程と、
   前記少なくとも１つの基板（１）を、均質化されるべき光の伝播方向（Ｚ）に平行な面に沿って、それぞれが前記レンズ要素（２）を含む少なくとも２つの部分（３，４，６，７，８，９）に分割する工程と、
   前記少なくとも２つの部分（３，４，６，７，８，９）のうちの少なくとも１つの部分（４，７，９）を前記伝播方向（Ｚ）に平行な軸回りに回転させる工程と、
   前記少なくとも１つの部分（４，７，９）が有する異なるレンズ要素の配置により、前記多数のレンズ要素の表面（２）の組織的不規則性によって生じる光の偏りが、光が前記レンズ要素（２）を通過した後に重ね合わせられて実質的に相殺される、前記少なくとも２つの部分のうちの少なくとも１つの部分（３，６，８）と前記異なるレンズ要素の配置を有する少なくとも１つの部分（４，７，９）とを再び結合する工程と、
   を含むことを特徴とする、光を均質化するための装置を製造する方法。
2. 回転移動は、１８０°の回転移動であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの基板（１）は、２つより多くの部分、特に、４つの部分または８つの部分または１６の部分、または、２の累乗に対応しない数の部分に分割されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 基板は、ストライプ状の部分（６，７，８，９）に分割され、該部分は、第１の方向（Ｘ）において、それに垂直な第２の方向（Ｙ）におけるよりも少ないレンズ要素（２）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 複数の基板（１）が、それぞれ少なくとも２つの部分（３，４，６，７，８，９）に分割され、次いで、異なる基板の部分が、新たな基板に結合されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 異なる基板の部分からなる基板を結合する前に、作用面における目的とされるべき強度分布を分析し、この分析に基づいて、結合のために用いられる部分の選択と方向付けを選択することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 基板の分割は、隣接するレンズ要素（２）を互いに分割する境界線に沿って行われることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。

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