JPH05215922A - 照明光学装置 - Google Patents
照明光学装置Info
- Publication number
- JPH05215922A JPH05215922A JP4021495A JP2149592A JPH05215922A JP H05215922 A JPH05215922 A JP H05215922A JP 4021495 A JP4021495 A JP 4021495A JP 2149592 A JP2149592 A JP 2149592A JP H05215922 A JPH05215922 A JP H05215922A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical waveguide
- light
- light source
- waveguide
- Prior art date
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- Pending
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- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 極紫外線を用いた半導体露光装置の照明系に
おいて、均一な輝度分布を持った二次光源を得る。 【構成】 光源発生装置１と多数回反射してオプティカ
ルインテグレータの役目をする光導波管４と、光導波管
４に光を入射させるための集光レンズ３と、被照射面７
に設置されマスクを照明するための集光レンズ６より構
成された半導体露光装置の照明光学装置である。オプテ
ィカルインテグレータを中空の光導波管で実現すること
によりガラスによる紫外光の吸収をなくすることができ
る。
おいて、均一な輝度分布を持った二次光源を得る。 【構成】 光源発生装置１と多数回反射してオプティカ
ルインテグレータの役目をする光導波管４と、光導波管
４に光を入射させるための集光レンズ３と、被照射面７
に設置されマスクを照明するための集光レンズ６より構
成された半導体露光装置の照明光学装置である。オプテ
ィカルインテグレータを中空の光導波管で実現すること
によりガラスによる紫外光の吸収をなくすることができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエキシマレーザ等の遠紫
外光を光源として、ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造す
る際に用いられるマスクパターンの投影露光装置の照明
光学装置に関するものである。
外光を光源として、ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造す
る際に用いられるマスクパターンの投影露光装置の照明
光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、照明光学装置の光源は、水銀ラン
プより発せられる波長４３６ｎｍのｇ線、３６５ｎｍの
ｉ線あるいは波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いて
おり、照明用光学素子の材料として石英ガラスを用いて
いる。すなわち図６の従来例に示すように、光源１１お
よび集光ミラー１２から構成される光源部より供給され
る光束２をレンズ１２で平行光束として、複数のレンズ
素子より構成されるオプティカルインテグレータ１４に
より複数の集光点を形成し、集光レンズ６により被照射
面７に設置されたマスクを照明している。
プより発せられる波長４３６ｎｍのｇ線、３６５ｎｍの
ｉ線あるいは波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いて
おり、照明用光学素子の材料として石英ガラスを用いて
いる。すなわち図６の従来例に示すように、光源１１お
よび集光ミラー１２から構成される光源部より供給され
る光束２をレンズ１２で平行光束として、複数のレンズ
素子より構成されるオプティカルインテグレータ１４に
より複数の集光点を形成し、集光レンズ６により被照射
面７に設置されたマスクを照明している。
【０００３】このような例として特開昭６１−２６７７
２２号公報，特開昭６３−７３２２１号公報，特開昭６
４−７６７２０号公報，特開平２−１６６７８３号公報
に記載の技術がある。特開昭６１−２６７７２２号公報
に記載の技術は図６にあるように、ガラス部材よりなる
光路長の長いオプティカルインテグレータを使用してい
る。特開昭６３−７３２２１号公報に記載の技術では、
光ファイバー束でインテグレータの効果とともにスペッ
クル除去を行っている。特開昭６４−７６７２０号公報
記載の技術においては台形プリズムのイメージローテー
タ効果を利用して照度分布を均一にしている。特開平２
−１６６７８３号公報記載の技術では、ビームスプリッ
タ，直角プリズム，ルーフプリズムを組み合わせて、ビ
ームの一部を上下左右に反転させて重ね合わせることに
より照度分布の均一化をはかっている。
２２号公報，特開昭６３−７３２２１号公報，特開昭６
４−７６７２０号公報，特開平２−１６６７８３号公報
に記載の技術がある。特開昭６１−２６７７２２号公報
に記載の技術は図６にあるように、ガラス部材よりなる
光路長の長いオプティカルインテグレータを使用してい
る。特開昭６３−７３２２１号公報に記載の技術では、
光ファイバー束でインテグレータの効果とともにスペッ
クル除去を行っている。特開昭６４−７６７２０号公報
記載の技術においては台形プリズムのイメージローテー
タ効果を利用して照度分布を均一にしている。特開平２
−１６６７８３号公報記載の技術では、ビームスプリッ
タ，直角プリズム，ルーフプリズムを組み合わせて、ビ
ームの一部を上下左右に反転させて重ね合わせることに
より照度分布の均一化をはかっている。
【０００４】しかしいずれの従来例も反射鏡以外の光学
部材はガラスを材料としたレンズあるいはプリズムより
構成されているため、例えばＡｒＦエキシマレーザなど
のように短い波長に対しては、ガラス部材による吸収が
多く効率的でなく光学損傷などの問題が発生し実用的で
ない。
部材はガラスを材料としたレンズあるいはプリズムより
構成されているため、例えばＡｒＦエキシマレーザなど
のように短い波長に対しては、ガラス部材による吸収が
多く効率的でなく光学損傷などの問題が発生し実用的で
ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の照
明光学装置の光源は、２４８ｎｍより長い波長の光源で
あるため、照明光学系に石英ガラス等を硝材とした屈折
型のレンズあるいはプリズムで構成することが可能であ
った。結像系の解像度は波長に比例するため、より微細
なパターンを露光するための手段として波長を短くする
方法がある。しかし波長を２００ｎｍ以下のように短く
すると、透過率の良い硝材がないという問題がある。特
に照明装置は照度分布を均一にするために特開昭６１−
２６７７２２号公報に記載の実施例にあるような肉厚の
厚いレンズ、あるいは特開昭６４−７６７２０号公報に
記載の実施例にあるような光路長の長いプリズムを使用
している。
明光学装置の光源は、２４８ｎｍより長い波長の光源で
あるため、照明光学系に石英ガラス等を硝材とした屈折
型のレンズあるいはプリズムで構成することが可能であ
った。結像系の解像度は波長に比例するため、より微細
なパターンを露光するための手段として波長を短くする
方法がある。しかし波長を２００ｎｍ以下のように短く
すると、透過率の良い硝材がないという問題がある。特
に照明装置は照度分布を均一にするために特開昭６１−
２６７７２２号公報に記載の実施例にあるような肉厚の
厚いレンズ、あるいは特開昭６４−７６７２０号公報に
記載の実施例にあるような光路長の長いプリズムを使用
している。
【０００６】したがって、例えば波長１９３ｎｍのＡｒ
Ｆエキシマレーザを光源として用いた照明光学装置にお
いては、従来の技術のように肉厚の厚い光学部品では、
硝材による透過率の低下、また硝材の光学損傷による性
能劣化等の問題が生じ従来の技術では実現困難である。
Ｆエキシマレーザを光源として用いた照明光学装置にお
いては、従来の技術のように肉厚の厚い光学部品では、
硝材による透過率の低下、また硝材の光学損傷による性
能劣化等の問題が生じ従来の技術では実現困難である。
【０００７】本発明の目的は、照明光学系のうち最も光
路長の長いオプティカルインテグレータを中空の光導波
管で構成することにより、光学素子の光学損傷等の問題
がなく効率の良い照明光学装置を提供することにある。
路長の長いオプティカルインテグレータを中空の光導波
管で構成することにより、光学素子の光学損傷等の問題
がなく効率の良い照明光学装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、光束を供給す
る光源と、前記光束の光強度分布を均一にするための第
１の光学素子と、前記第１の光学素子に光束を集光して
入射させる集光素子と、被照射物体を照明する第２の光
学素子を有する照明光学装置において、前記第１の光学
素子が、入射端面形状に比べて十分に長い導波路を有す
る中空の光導波管で構成されていることを特徴とする。
る光源と、前記光束の光強度分布を均一にするための第
１の光学素子と、前記第１の光学素子に光束を集光して
入射させる集光素子と、被照射物体を照明する第２の光
学素子を有する照明光学装置において、前記第１の光学
素子が、入射端面形状に比べて十分に長い導波路を有す
る中空の光導波管で構成されていることを特徴とする。
【０００９】また本発明によれば、前記光導波管は、内
面形状がゆるやかな凹凸形状の反射面を有する光導波管
であることを特徴とする。
面形状がゆるやかな凹凸形状の反射面を有する光導波管
であることを特徴とする。
【００１０】さらに本発明によれば、前記集光素子が放
物面反射鏡で構成されていることを特徴とする。
物面反射鏡で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明によれば、半導体露光装置の照明光学系
において、最も光路長の長い光学素子であるオプティカ
ルインテグレータに中空の光導波管を用いることによ
り、波長の短い極紫外線に対して透過性を良くして効率
よく照明することができる。
において、最も光路長の長い光学素子であるオプティカ
ルインテグレータに中空の光導波管を用いることによ
り、波長の短い極紫外線に対して透過性を良くして効率
よく照明することができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の実施例を示す図である。この
照明光学装置は、光束を供給する光源発生装置１と、光
束の光強度分布を均一にするための光導波管４と、この
光導波管４に光束を集光して入射させる集光レンズ３
と、被照射面７を照明する集光レンズ６とを備えてい
る。光導波管４は、入射端面形状に比べて十分に長い導
波路を有する中空の光導波管で構成されている。
照明光学装置は、光束を供給する光源発生装置１と、光
束の光強度分布を均一にするための光導波管４と、この
光導波管４に光束を集光して入射させる集光レンズ３
と、被照射面７を照明する集光レンズ６とを備えてい
る。光導波管４は、入射端面形状に比べて十分に長い導
波路を有する中空の光導波管で構成されている。
【００１３】光源発生装置１より射出された光束２は集
光レンズ３で集光され、被照射面７の輝度分布をより均
一にするための光学素子であるオプティカルインテグレ
ータの機能を持つ光導波管４に入射する。光導波管４は
石英ガラスなどのガラス材料でできており、内側面に反
射ミラーがコーティングされている。コーティングはＡ
ｒＦエキシマレーザ用反射ミラーの作製と同様にして作
られるが、基板材料が管状であるため管は長さ方向に二
分割あるいは複数に分割してコーティングした後、管状
に再製して作られる。光導波管４は、内面で多数回反射
するように十分長い導波管で構成されている。多数回反
射した光束は入射角度によって反射回数が異なり、射出
端面５の位置まで到達する光路長も異なるため、射出端
面５では輝度分布が一様な二次光源とみなすことができ
るようになる。管の長さは入射面の直径の１０倍程度あ
るいはそれ以上が効果が大きい。
光レンズ３で集光され、被照射面７の輝度分布をより均
一にするための光学素子であるオプティカルインテグレ
ータの機能を持つ光導波管４に入射する。光導波管４は
石英ガラスなどのガラス材料でできており、内側面に反
射ミラーがコーティングされている。コーティングはＡ
ｒＦエキシマレーザ用反射ミラーの作製と同様にして作
られるが、基板材料が管状であるため管は長さ方向に二
分割あるいは複数に分割してコーティングした後、管状
に再製して作られる。光導波管４は、内面で多数回反射
するように十分長い導波管で構成されている。多数回反
射した光束は入射角度によって反射回数が異なり、射出
端面５の位置まで到達する光路長も異なるため、射出端
面５では輝度分布が一様な二次光源とみなすことができ
るようになる。管の長さは入射面の直径の１０倍程度あ
るいはそれ以上が効果が大きい。
【００１４】図２はその原理を幾何光学的に示した図で
ある。集光レンズ３で集光され光導波管４に導かれた光
束は、光導波管４の内側面で多数回反射し射出端面５よ
り二次光源として射出する。内側面での反射角度は大き
いため高反射率で反射することができ、反射回数が増え
ても光量損失は少ない。光導波管４の射出端面５で二次
光源となった光束は、次に設置された集光レンズ６でマ
スクが設置されている被照射面７を均一に照明する。
ある。集光レンズ３で集光され光導波管４に導かれた光
束は、光導波管４の内側面で多数回反射し射出端面５よ
り二次光源として射出する。内側面での反射角度は大き
いため高反射率で反射することができ、反射回数が増え
ても光量損失は少ない。光導波管４の射出端面５で二次
光源となった光束は、次に設置された集光レンズ６でマ
スクが設置されている被照射面７を均一に照明する。
【００１５】図３は本発明の照明装置を半導体製造の露
光装置に用いた応用例を示す図である。図中、参照番号
１〜７は、図１と同じ部材を示している。装置の解像度
を上げるために、光源発生装置１には極紫外光を発生す
るＡｒＦエキシマレーザが用いられている。また被照射
面７には半導体露光に用いられるマスクが設置されてい
る。被照射面７の次にはマスクのパターンを露光面９に
設置されたウェハーに結像するための結像光学系８が設
置されている。結像光学系８は本発明における実施例の
波長の硝材の透過性に合わせて、図３のように反射光学
系あるいは反射光学系にレンズを追加したカタディオプ
チックな光学系であることが望ましい。
光装置に用いた応用例を示す図である。図中、参照番号
１〜７は、図１と同じ部材を示している。装置の解像度
を上げるために、光源発生装置１には極紫外光を発生す
るＡｒＦエキシマレーザが用いられている。また被照射
面７には半導体露光に用いられるマスクが設置されてい
る。被照射面７の次にはマスクのパターンを露光面９に
設置されたウェハーに結像するための結像光学系８が設
置されている。結像光学系８は本発明における実施例の
波長の硝材の透過性に合わせて、図３のように反射光学
系あるいは反射光学系にレンズを追加したカタディオプ
チックな光学系であることが望ましい。
【００１６】光導波管４のオプティカルインテグレータ
としての機能をより高めるための方法として、管の内面
に緩やかな凹凸をつける方法がある。図４はその実施例
の図である。管の内面に凹凸をつけることにより入射し
てきた光束をランダムに反射させることができ、射出光
束の輝度分布をより均一にすることができる。
としての機能をより高めるための方法として、管の内面
に緩やかな凹凸をつける方法がある。図４はその実施例
の図である。管の内面に凹凸をつけることにより入射し
てきた光束をランダムに反射させることができ、射出光
束の輝度分布をより均一にすることができる。
【００１７】さらにガラス部材を少なくするための方法
として、集光レンズ３の代わりに放物面反射鏡１０によ
り光束２を集光させる方法がある。図５のように光源発
生装置１から発せられた光束２は平行光束に近いため、
放物面反射鏡１０で集光することが可能である。光束２
を放物面反射鏡１０の光軸と平行に設置し、放物面反射
鏡１０の焦点面を中空の光導波管４の入射端面付近に設
置しておけば良い。
として、集光レンズ３の代わりに放物面反射鏡１０によ
り光束２を集光させる方法がある。図５のように光源発
生装置１から発せられた光束２は平行光束に近いため、
放物面反射鏡１０で集光することが可能である。光束２
を放物面反射鏡１０の光軸と平行に設置し、放物面反射
鏡１０の焦点面を中空の光導波管４の入射端面付近に設
置しておけば良い。
【００１８】
【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、波長の短
い光源に対して光量の損失が少なく均一な輝度分布の二
次光源をもった照明光学系を構成することができる。
い光源に対して光量の損失が少なく均一な輝度分布の二
次光源をもった照明光学系を構成することができる。
【図１】光導波管をオプティカルインテグレータに用い
た本発明の一実施例を示す図である。
た本発明の一実施例を示す図である。
【図２】光導波管内を光束が反射して進む様子を示した
図である。
図である。
【図３】結像光学系に反射光学系を用いたときの本発明
の応用例を示す概略図である。
の応用例を示す概略図である。
【図４】オプティカルインテグレータである光導波管の
内側面に緩やかな凹凸をつけて効率を良くした例を示す
図である。
内側面に緩やかな凹凸をつけて効率を良くした例を示す
図である。
【図５】光導波管に光束を入射させる集光素子を放物面
反射鏡で構成した実施例を示す図である。
反射鏡で構成した実施例を示す図である。
【図６】従来の照明光学装置を示す図である。
１ 光源発生装置 ２ 光束 ３ 集光レンズ ４ 光導波管 ５ 射出端面 ６ 集光レンズ ７ 被照射面 ８ 結像光学系 ９ 露光面 １０ 放物面反射鏡 １１ 光源 １２ 集光ミラー １３ レンズ １４ オプティカルインテグレータ
Claims (3)
- 【請求項１】光束を供給する光源と、前記光束の光強度
分布を均一にするための第１の光学素子と、前記第１の
光学素子に光束を集光して入射させる集光素子と、被照
射物体を照明する第２の光学素子を有する照明光学装置
において、前記第１の光学素子が、入射端面形状に比べ
て十分に長い導波路を有する中空の光導波管で構成され
ていることを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項２】前記光導波管は、内面形状がゆるやかな凹
凸形状の反射面を有する光導波管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】前記集光素子が放物面反射鏡で構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の照明光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4021495A JPH05215922A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 照明光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4021495A JPH05215922A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 照明光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215922A true JPH05215922A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=12056553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4021495A Pending JPH05215922A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 照明光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05215922A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007088384A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Univ Of Miyazaki | 真空紫外レーザー光源、真空紫外レーザー発生方法 |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP4021495A patent/JPH05215922A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007088384A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Univ Of Miyazaki | 真空紫外レーザー光源、真空紫外レーザー発生方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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