JPH088208B2 - 照明光学系 - Google Patents
照明光学系Info
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- JPH088208B2 JPH088208B2 JP1310256A JP31025689A JPH088208B2 JP H088208 B2 JPH088208 B2 JP H088208B2 JP 1310256 A JP1310256 A JP 1310256A JP 31025689 A JP31025689 A JP 31025689A JP H088208 B2 JPH088208 B2 JP H088208B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light transmitting
- optical system
- transmitting means
- arc
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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
- G03F7/702—Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフォトマスク面上に形成した電子回路等の微細
パターンを光源からの光束で照明しウエハ面上に該微細
パターンを露光転写し、半導体素子を製造する際に好適
な照明光学系に関し、特に２枚の凹凸の反射鏡を主体と
する反射投影光を用いた所謂ミラープロジェクションア
ライナーにおいて円弧状光束を用いてフォトマスク面を
照明する際に好適な照明光学系に関するものである。
パターンを光源からの光束で照明しウエハ面上に該微細
パターンを露光転写し、半導体素子を製造する際に好適
な照明光学系に関し、特に２枚の凹凸の反射鏡を主体と
する反射投影光を用いた所謂ミラープロジェクションア
ライナーにおいて円弧状光束を用いてフォトマスク面を
照明する際に好適な照明光学系に関するものである。
（従来の技術） 従来より半導体素子製造用の焼付け装置（露光装置）
に用いられているミラープロジェクションアライナーに
おいては物体面であるマスク（フォトマスク）面上に形
成された電子回路等の微細パターンを像面であるウエハ
面上に投影する際に、光学系を凹面鏡と凸面鏡の２つの
反射鏡を用い結像倍率が略等倍となるように構成し、軸
外の円弧状の良像領域のみを使用してマスクとウエハを
一定方向に走査することにより投影焼付けを行ってい
る。この方法は他の半導体製造方法であるステップアン
ドリピート方法やコンタクト方法、近接露光方法に比べ
て高スループット、高歩留りそして高解像力が容易に得
られるという長所がある。
に用いられているミラープロジェクションアライナーに
おいては物体面であるマスク（フォトマスク）面上に形
成された電子回路等の微細パターンを像面であるウエハ
面上に投影する際に、光学系を凹面鏡と凸面鏡の２つの
反射鏡を用い結像倍率が略等倍となるように構成し、軸
外の円弧状の良像領域のみを使用してマスクとウエハを
一定方向に走査することにより投影焼付けを行ってい
る。この方法は他の半導体製造方法であるステップアン
ドリピート方法やコンタクト方法、近接露光方法に比べ
て高スループット、高歩留りそして高解像力が容易に得
られるという長所がある。
このミラープロジェクションアライナーにおいては円
弧状の良像領域全体を均一に効率良く、所定のN.Aで照
明出来る照明光学系を必要とする。
弧状の良像領域全体を均一に効率良く、所定のN.Aで照
明出来る照明光学系を必要とする。
これに対する照明光学系を本出願人は例えば特開昭60
−232552号公報で提案している。
−232552号公報で提案している。
同公報で提案している照明光学系は第11図に示すよう
に楕円ミラー２を用い光源１からの光束をライトインテ
グレーター３の入射面に集光して、ライトインテグレー
ター３で均一な照度分布として射出面から射出させてい
る。そしてコンデンサーレンズ４により第２図に示すよ
うな円弧状開口部９を有したスリット板６を一様な照度
分布の光束で証明し、該スリット６の円弧状開口部９を
通過した光束を集光系７で集光し被照射面であるマスク
８面上を均一な照度分布で照射している。
に楕円ミラー２を用い光源１からの光束をライトインテ
グレーター３の入射面に集光して、ライトインテグレー
ター３で均一な照度分布として射出面から射出させてい
る。そしてコンデンサーレンズ４により第２図に示すよ
うな円弧状開口部９を有したスリット板６を一様な照度
分布の光束で証明し、該スリット６の円弧状開口部９を
通過した光束を集光系７で集光し被照射面であるマスク
８面上を均一な照度分布で照射している。
（発明が解決しようとする問題点） 第11図に示す照明光学系ではスリット板６の全面が均
一に照明されている。そしてスリット板６面上の円弧状
開口部９を通過する光束のみが被照射面８に対する照明
光束として用いられ、その他の光束は照明光束として用
いられていない。
一に照明されている。そしてスリット板６面上の円弧状
開口部９を通過する光束のみが被照射面８に対する照明
光束として用いられ、その他の光束は照明光束として用
いられていない。
一般に円弧状の弦長は露光領域を大きくする為に長く
なるように設定され、又円弧状のスリット幅91はミラー
プロジェクションの良像領域の制約から比較的狭く設定
されている。この結果、照明光束の利用効率は円弧状開
口部９とスリット板６の矩形領域の面積比で決まる為に
比較的低くなる傾向があった。
なるように設定され、又円弧状のスリット幅91はミラー
プロジェクションの良像領域の制約から比較的狭く設定
されている。この結果、照明光束の利用効率は円弧状開
口部９とスリット板６の矩形領域の面積比で決まる為に
比較的低くなる傾向があった。
本発明はライトインテグレータ又は光源と被照明面と
の光路中に入射面形状と射出面形状が互いに異なる所定
形状の光伝達手段を配置することにより円弧状領域を効
率良く証明することのできる、特に半導体素子製造用の
露光装置に好適な証明光学系の提供を目的とする。
の光路中に入射面形状と射出面形状が互いに異なる所定
形状の光伝達手段を配置することにより円弧状領域を効
率良く証明することのできる、特に半導体素子製造用の
露光装置に好適な証明光学系の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明の照明光学系は光源からの光束を集光系により
集光し、光伝達手段と該光伝達手段の射出面近傍に配置
した円弧状開口を有する光束規則部材とを順に介した後
投光手段で被照射面上に導光するようにした照明光学系
において、該光伝達手段は直線状の剛体より成るライト
パイプを複数個光学的に継ぎ合わせた光伝達部を複数個
全体として光束入射面形状と光束射出面形状とが互いに
異なるように集合させて構成したことを特徴としてい
る。
集光し、光伝達手段と該光伝達手段の射出面近傍に配置
した円弧状開口を有する光束規則部材とを順に介した後
投光手段で被照射面上に導光するようにした照明光学系
において、該光伝達手段は直線状の剛体より成るライト
パイプを複数個光学的に継ぎ合わせた光伝達部を複数個
全体として光束入射面形状と光束射出面形状とが互いに
異なるように集合させて構成したことを特徴としてい
る。
（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の光学系の要部概略図で
ある。
ある。
同図において１は照明用の光源で例えば超高圧水銀灯
等から成っている。２は楕円ミラーであり、その第１焦
点に光源１の発光面が位置している。３はライトインテ
グレーターであり、例えばフライアイレンズにより構成
されており、その入射面3aは楕円ミラー２の第２焦点面
に位置している。４は集光系であり、例えばコリメータ
ーレンズより成り、その焦点面にライトインテグレータ
ー３の射出面3bが位置している。５は光伝達手段であ
り、後述するように入射面5aが四角形状、射出面5bが断
続的な略円弧状形状より成り、集光系４からの光束を射
出面5bより略円弧状光束として射出させている。６は光
束規制部材としてのスリット板であり、第２図と同様の
円弧状開口部９を有している。７は投光手段であり、ス
リット板６の円弧状開口部９を射出した光束を被照射面
であるマスク（フォトマスク）８面上に導光している。
等から成っている。２は楕円ミラーであり、その第１焦
点に光源１の発光面が位置している。３はライトインテ
グレーターであり、例えばフライアイレンズにより構成
されており、その入射面3aは楕円ミラー２の第２焦点面
に位置している。４は集光系であり、例えばコリメータ
ーレンズより成り、その焦点面にライトインテグレータ
ー３の射出面3bが位置している。５は光伝達手段であ
り、後述するように入射面5aが四角形状、射出面5bが断
続的な略円弧状形状より成り、集光系４からの光束を射
出面5bより略円弧状光束として射出させている。６は光
束規制部材としてのスリット板であり、第２図と同様の
円弧状開口部９を有している。７は投光手段であり、ス
リット板６の円弧状開口部９を射出した光束を被照射面
であるマスク（フォトマスク）８面上に導光している。
本実施例では光源１からの光束を楕円ミラー２によっ
て効率良くライトインテグレーター３の入射面3aの面上
に集光している。そしてライトインテグレーター３の均
一化された照度分布より成る射出面3bの各点を射出した
光束を集光系４で各々略平行光束とし、光伝達手段５の
入射面5aを照射している。
て効率良くライトインテグレーター３の入射面3aの面上
に集光している。そしてライトインテグレーター３の均
一化された照度分布より成る射出面3bの各点を射出した
光束を集光系４で各々略平行光束とし、光伝達手段５の
入射面5aを照射している。
即ち光伝達手段５の入射面5aは多光束によるケーラー
照明がなされている。光伝達手段５の射出面5bから射出
した光束はスリット板６の円弧状開口部９を均一照明す
る。
照明がなされている。光伝達手段５の射出面5bから射出
した光束はスリット板６の円弧状開口部９を均一照明す
る。
そして円弧状開口部９を射出した光束は投光手段７に
よりマスク８面上に半円弧状の被照射領域を均一照明し
ている。
よりマスク８面上に半円弧状の被照射領域を均一照明し
ている。
次に本発明に係る光伝達手段５の構成について説明す
る。
る。
第３図は光伝達手段５の斜視図である。本実施例では
光伝達手段５は複数の光伝達部51、52、53、・・・より
成っている。
光伝達手段５は複数の光伝達部51、52、53、・・・より
成っている。
このうち例えば光伝達部51は第４図に示すように直線
状の剛体で内面反射をする直方体ガラスブロックや中空
の角柱部材等から成り、光束通過面が等面積の多角形状
（同図では四角形状）の複数のライトパイプ51−２、51
−４（同図では直方体ガラスブロックより成る。）を光
学的に継ぎ合わせて構成している。尚、51−１、51−
３、51−５は斜面が反射面の３角プリズムである。
状の剛体で内面反射をする直方体ガラスブロックや中空
の角柱部材等から成り、光束通過面が等面積の多角形状
（同図では四角形状）の複数のライトパイプ51−２、51
−４（同図では直方体ガラスブロックより成る。）を光
学的に継ぎ合わせて構成している。尚、51−１、51−
３、51−５は斜面が反射面の３角プリズムである。
同図においてはライトパイプ51−５の入射端51−5aか
ら入った光は３角プリズムを介しライトパイプの側面で
内面反射され射出端51−5bに達する。この時、入射光線
の入射角を制限すればライトパイプの内面での反射は全
反射になり、反射による光量損失は生じない。尚、ライ
トパイプを構成するプリズムの材質の屈折率が低い場合
は斜面での反射が全反射にならないことが有り得る。そ
の場合は斜面に反射膜をコートする。また、接続面は完
全に密着すると光の漏れが生ずるので、僅かの間隙をあ
けるか、又は表面にライトパイプの材料より屈折率が低
い材料をコートし、全反射が生ずるようにする。
ら入った光は３角プリズムを介しライトパイプの側面で
内面反射され射出端51−5bに達する。この時、入射光線
の入射角を制限すればライトパイプの内面での反射は全
反射になり、反射による光量損失は生じない。尚、ライ
トパイプを構成するプリズムの材質の屈折率が低い場合
は斜面での反射が全反射にならないことが有り得る。そ
の場合は斜面に反射膜をコートする。また、接続面は完
全に密着すると光の漏れが生ずるので、僅かの間隙をあ
けるか、又は表面にライトパイプの材料より屈折率が低
い材料をコートし、全反射が生ずるようにする。
そして光伝達部51からの射出光束が第５図に示すよう
にスリット板６の円弧状開口部９の一部の領域９−１を
照射するようにしている。
にスリット板６の円弧状開口部９の一部の領域９−１を
照射するようにしている。
このように形成された光伝達部51、52、53、・・・は
各々光導波路を形成し、互いに近接して配置されてい
る。
各々光導波路を形成し、互いに近接して配置されてい
る。
そして複数の光伝達部51、52、53、・・を束ねて光伝
達手段を構成したとき全体として入射面5aが例えば第６
図に示すような各光伝達部51、52、53、・・・の光束入
射面51a、52a、53a・・・が多角形状（同図では四角形
状）となり、又射出面5bが第７図に示すような各光伝達
部51、52、53、・・・の光束射出面51b、52b、53B、・
・・が円弧状開口部９の一部9aと重なり合うように断続
的でしかも連続した円弧形状となるように配置してい
る。
達手段を構成したとき全体として入射面5aが例えば第６
図に示すような各光伝達部51、52、53、・・・の光束入
射面51a、52a、53a・・・が多角形状（同図では四角形
状）となり、又射出面5bが第７図に示すような各光伝達
部51、52、53、・・・の光束射出面51b、52b、53B、・
・・が円弧状開口部９の一部9aと重なり合うように断続
的でしかも連続した円弧形状となるように配置してい
る。
これにより矩形領域の総和面積に対する円弧状開口部
９の面積との比を大きくし従来に比べ光束の有効効率を
高めている。
９の面積との比を大きくし従来に比べ光束の有効効率を
高めている。
次の本実施例のライトパイプの光学的な特徴について
説明する。
説明する。
第８図に示すように光源または二次光源15からの光束
でコンデンサーレンズ又はコリメーターレンズ16によ
り、直方体形状のライトパイプ17の入射端17aをケーラ
ー照明した時、ライトパイプの入射面17aの各点におけ
る光円錐角度（A1、A2、A3）が等しく、かつ光円錐内の
配光分布が光軸Ｓに関し対称な場合はライトパイプ17の
射出面17bの各点における光円錐角度（B1、B2、B3）も
等しくなり、配光分布が保存される。被照射面であるマ
スク８を照射する光円錐の角度、および配光分布は投光
手段の結像性能に大きく影響するので、ライトパイプ17
のこの特徴は、照明域全体にわたって投光手段の結像性
能を良好にするべく、照明光学系を構成する際に非常の
有利である。先に実施例で述べたライトパイプは、プリ
ズムと直方体ガラスブロックを接続し構成したものであ
るが、同じ特徴を有しており、マスク照明の光円錐角度
及び配光分布を照射面全域にわたって適正にするのに役
立っている。
でコンデンサーレンズ又はコリメーターレンズ16によ
り、直方体形状のライトパイプ17の入射端17aをケーラ
ー照明した時、ライトパイプの入射面17aの各点におけ
る光円錐角度（A1、A2、A3）が等しく、かつ光円錐内の
配光分布が光軸Ｓに関し対称な場合はライトパイプ17の
射出面17bの各点における光円錐角度（B1、B2、B3）も
等しくなり、配光分布が保存される。被照射面であるマ
スク８を照射する光円錐の角度、および配光分布は投光
手段の結像性能に大きく影響するので、ライトパイプ17
のこの特徴は、照明域全体にわたって投光手段の結像性
能を良好にするべく、照明光学系を構成する際に非常の
有利である。先に実施例で述べたライトパイプは、プリ
ズムと直方体ガラスブロックを接続し構成したものであ
るが、同じ特徴を有しており、マスク照明の光円錐角度
及び配光分布を照射面全域にわたって適正にするのに役
立っている。
第９図は本発明の第２実施例の光学系の要部概略図で
ある。
ある。
本実施例は第１図の第１実施例に比べて光伝達手段５
とスリット板６との間に第10図に示すような形状の円弧
状ライトパイプ18を配置した点が異なり、その他の構成
は同じである。
とスリット板６との間に第10図に示すような形状の円弧
状ライトパイプ18を配置した点が異なり、その他の構成
は同じである。
円弧状ライトパイプ18の円弧形状はスリット板６の円
弧状開口部９を含むように構成されている。
弧状開口部９を含むように構成されている。
本実施例では光伝達手段５の射出面5bからの照明光束
は円弧状ライトパイプ18に入射し、内面反射を繰り返し
た後、射出面18bの直後に置かれたスリット板６の円弧
状開口部９を照明する。光伝達手段５の射出面5bには、
製造誤差があると若干の照度ムラが生じる場合がある
が、本実施例のように円弧状ライトパイプ18を用いれ
ば、光量損失を全んど伴わずに、この照度ムラを良好に
一様化することができる。
は円弧状ライトパイプ18に入射し、内面反射を繰り返し
た後、射出面18bの直後に置かれたスリット板６の円弧
状開口部９を照明する。光伝達手段５の射出面5bには、
製造誤差があると若干の照度ムラが生じる場合がある
が、本実施例のように円弧状ライトパイプ18を用いれ
ば、光量損失を全んど伴わずに、この照度ムラを良好に
一様化することができる。
（発明の効果） 本発明によれば光源又はライトインテグレータと被照
射面との間に前述した形状の光伝達手段を配置すること
により円弧状領域を均一な照度分布で効率良く証明する
ことのできる証明光学系を達成することができる。特に
本発明では光伝達手段により照明領域を矩形領域から円
弧状領域に変換し、光円錐角及び、配光分布を良好に保
ちながら、ショートアーク光源により、円弧状領域を効
率良く照明し半導体素子製造用のミラープロジェクショ
ンの像性能を良好に保った照明光学系を容易に実現する
ことができる。
射面との間に前述した形状の光伝達手段を配置すること
により円弧状領域を均一な照度分布で効率良く証明する
ことのできる証明光学系を達成することができる。特に
本発明では光伝達手段により照明領域を矩形領域から円
弧状領域に変換し、光円錐角及び、配光分布を良好に保
ちながら、ショートアーク光源により、円弧状領域を効
率良く照明し半導体素子製造用のミラープロジェクショ
ンの像性能を良好に保った照明光学系を容易に実現する
ことができる。
第１図は本発明の第１実施例の光学系の要部概略図、第
２図は第１図のスリット板の説明図、第３図は第１図の
光伝達手段の斜視図、第４図は第３図の１つの光伝達部
の斜視図、第５図は第３図の１つの光伝達部と照明領域
との関係を示す説明図、第６図、第７図は本発明に係る
光伝達手段の入射面と射出面の説明図、第８図は本発明
に係るライトパイプの光学的特性の説明図、第９図は本
発明の第２実施例の光学系の要部概略図、第10図は第９
図の円弧状ライトパイプ18の斜視図、第11図は従来の照
明光学系の概略図である。 図中１は光源、２は楕円ミラー、３はライトインテグレ
ーター、４は集光系、５は光伝達手段、６は光束規制部
材、７は投光手段、８はマスク面、９は円弧状開口部、
51〜55は光伝達部、17、51−２、51−４はライトパイ
プ、18は円弧状ライトパイプ、である。
２図は第１図のスリット板の説明図、第３図は第１図の
光伝達手段の斜視図、第４図は第３図の１つの光伝達部
の斜視図、第５図は第３図の１つの光伝達部と照明領域
との関係を示す説明図、第６図、第７図は本発明に係る
光伝達手段の入射面と射出面の説明図、第８図は本発明
に係るライトパイプの光学的特性の説明図、第９図は本
発明の第２実施例の光学系の要部概略図、第10図は第９
図の円弧状ライトパイプ18の斜視図、第11図は従来の照
明光学系の概略図である。 図中１は光源、２は楕円ミラー、３はライトインテグレ
ーター、４は集光系、５は光伝達手段、６は光束規制部
材、７は投光手段、８はマスク面、９は円弧状開口部、
51〜55は光伝達部、17、51−２、51−４はライトパイ
プ、18は円弧状ライトパイプ、である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２７
Claims (2)
- 【請求項１】光源からの光束を集光系により集光し、光
伝達手段と該光伝達手段の射出面近傍に配置した円弧状
開口を有する光束規制部材とを順に介した後投光手段で
被照射面上に導光するようにした照射光学系において、
該光伝達手段は直線状の剛体より成るライトパイプを複
数個光学的に継ぎ合わせた光伝達部を複数個全体として
光束入射面形状と光束射出面形状とが互いに異なるよう
に集合させて構成したことを特徴とする照明光学系。 - 【請求項２】前記光伝達手段の射出面側は多角形状の光
束通過面より成る光伝達部を複数個、該光伝達部の光束
通過面が円弧上の一部と重なり合うように断続的に連続
して配置して構成されていることを特徴とする請求項１
記載の照明光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1310256A JPH088208B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 照明光学系 |
| US07/830,448 US5218660A (en) | 1989-11-29 | 1992-02-05 | Illumination device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1310256A JPH088208B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 照明光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03171614A JPH03171614A (ja) | 1991-07-25 |
| JPH088208B2 true JPH088208B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=18003057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1310256A Expired - Fee Related JPH088208B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 照明光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088208B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3521506B2 (ja) * | 1994-11-24 | 2004-04-19 | 株式会社ニコン | 照明装置及び露光装置 |
| JP5806479B2 (ja) * | 2011-02-22 | 2015-11-10 | キヤノン株式会社 | 照明光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
-
1989
- 1989-11-29 JP JP1310256A patent/JPH088208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03171614A (ja) | 1991-07-25 |
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