JPH1152286A - リング照明装置 - Google Patents
リング照明装置Info
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- JPH1152286A JPH1152286A JP22204297A JP22204297A JPH1152286A JP H1152286 A JPH1152286 A JP H1152286A JP 22204297 A JP22204297 A JP 22204297A JP 22204297 A JP22204297 A JP 22204297A JP H1152286 A JPH1152286 A JP H1152286A
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- light
- light beam
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- light guide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光量の損失が小さく且つリングビームの幅
方向の光量にムラができないリング照明装置を提供する
こと。 【解決手段】 光ファイバー２の入射端面２０には傾斜
角θfが付けられており、光軸Ａに平行な光束が入射す
ると、その光束は所定の入射角θinで入射し、入射端面
２０により屈折され、光ファイバー２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２１より拡がり角（出射角）θoutを持った環
状光線束Ｋとして射出する。そして、この環状光線束Ｋ
は、回転楕円ミラー３の反射面３０で反射されて、その
拡がり角θoutが制御されて、リングビームＬに調節さ
れる。
方向の光量にムラができないリング照明装置を提供する
こと。 【解決手段】 光ファイバー２の入射端面２０には傾斜
角θfが付けられており、光軸Ａに平行な光束が入射す
ると、その光束は所定の入射角θinで入射し、入射端面
２０により屈折され、光ファイバー２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２１より拡がり角（出射角）θoutを持った環
状光線束Ｋとして射出する。そして、この環状光線束Ｋ
は、回転楕円ミラー３の反射面３０で反射されて、その
拡がり角θoutが制御されて、リングビームＬに調節さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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露
光技術の分野、その他、計測・検査、土木・建築等の分
野で要望されている、光量の損失が少なく、きれいで且
つリングビームの径等を任意に制御できるリング照明装
置に関するものである。
ン形成の一方式である光リソグラフィーに用いられる露
光技術の分野、その他、計測・検査、土木・建築等の分
野で要望されている、光量の損失が少なく、きれいで且
つリングビームの径等を任意に制御できるリング照明装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光リソグラフィーに用いられている従来
のリング照明装置を図１０に示す。このリング照明装置
は、凸レンズ１００と、その焦点に配置された光源１０
１と、リングスリット１０２からなる。光源１０１から
の光線は、凸レンズ１００で略平行光束となり、その平
行光束はリングスリット１０２により、リングビームに
変換されるようになっている。
のリング照明装置を図１０に示す。このリング照明装置
は、凸レンズ１００と、その焦点に配置された光源１０
１と、リングスリット１０２からなる。光源１０１から
の光線は、凸レンズ１００で略平行光束となり、その平
行光束はリングスリット１０２により、リングビームに
変換されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のリ
ング照明装置は、次のような問題点があった。リングス
リット１０２を構成要素としているため、光量の損失が
大きいこと、リングビームの幅方向の光量にムラができ
ること、リングビームの幅、径を変更する場合に、多種
類のリングスリットを用意しなければならず、交換の作
業に手間がかかることである。また、レンズ１００を構
成要素としているため、色収差が発生することも問題で
あった。そこで本発明は、上記諸問題を解決するリング
照明装置を提供することを目的とする。
ング照明装置は、次のような問題点があった。リングス
リット１０２を構成要素としているため、光量の損失が
大きいこと、リングビームの幅方向の光量にムラができ
ること、リングビームの幅、径を変更する場合に、多種
類のリングスリットを用意しなければならず、交換の作
業に手間がかかることである。また、レンズ１００を構
成要素としているため、色収差が発生することも問題で
あった。そこで本発明は、上記諸問題を解決するリング
照明装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、出願人は、平成７年特許願第１６７１２４号及び平
成８年特許願第１４１２１１号に開示した基本的構成を
応用して、リング照明装置を発明するに至った。その基
本的構成は、光ファイバー等の円柱状光導体の入射端面
に、一定の入射角の入射光束を導入して、光軸に対して
垂直な仮想平面への照射形状が円環状をなし、かつ光の
伝播に伴って拡がる環状光線束を生成するというもので
ある。
め、出願人は、平成７年特許願第１６７１２４号及び平
成８年特許願第１４１２１１号に開示した基本的構成を
応用して、リング照明装置を発明するに至った。その基
本的構成は、光ファイバー等の円柱状光導体の入射端面
に、一定の入射角の入射光束を導入して、光軸に対して
垂直な仮想平面への照射形状が円環状をなし、かつ光の
伝播に伴って拡がる環状光線束を生成するというもので
ある。
【０００５】本発明は、上記基本的構成を発展させて完
成されたものであり、請求項１記載の発明は、前記円柱
状光導体から出射された環状光線束を反射させて、その
反射光をリングビームに調節する回転体反射ミラーから
なるリング照明装置である。前記回転体反射ミラーは、
その光軸を中心に回転した反射面を備えた反射ミラーで
あり、例えば回転楕円ミラー、回転放物面ミラー等があ
る。また、円柱状光導体は、円柱状ロッド、光ファイバ
ー等をいい、従ってフレキシブルな光導体も含まれる。
成されたものであり、請求項１記載の発明は、前記円柱
状光導体から出射された環状光線束を反射させて、その
反射光をリングビームに調節する回転体反射ミラーから
なるリング照明装置である。前記回転体反射ミラーは、
その光軸を中心に回転した反射面を備えた反射ミラーで
あり、例えば回転楕円ミラー、回転放物面ミラー等があ
る。また、円柱状光導体は、円柱状ロッド、光ファイバ
ー等をいい、従ってフレキシブルな光導体も含まれる。
【０００６】この発明によれば、円柱状光導体からの環
状光線束を回転体反射ミラーに反射させることにより、
光の伝播に伴って拡がる環状光線束の拡がり角を制御し
て、所定の径のリングビーム等を得ることができる。
状光線束を回転体反射ミラーに反射させることにより、
光の伝播に伴って拡がる環状光線束の拡がり角を制御し
て、所定の径のリングビーム等を得ることができる。
【０００７】上記リング照明装置における前記回転体反
射ミラーは、反射ミラーの収差を補正可能に形成されて
いることが好ましい。前記円柱状光導体の環状光線束
は、出射端面中心から出射する主光線の内外方向の上光
線及び下光線からなるリング幅を備えている。このリン
グ幅に起因する結像のズレを反射ミラーの収差という。
例えば、前記回転楕円ミラーでは、第１焦点から出射さ
れた環状光線束は前記リング幅がその反射面でも反射幅
を出現させ、主光線は第２焦点に結像するが、上下光線
は第２焦点から若干ずれて、収差を生じる。この収差の
原因は、主光線から外れた上下光線は、主光線の光路長
に比べて長いことによるものであり、第１焦点、反射点
及び第２焦点間の上下光線の光路長を、主光線と同一に
なるように反射面を補正すれば、収差は除去されること
になる。そこで、反射ミラーの収差を補正する単位反射
面を前記回転体反射ミラーの反射面に形成して（請求項
２に記載の発明）、反射ミラーの収差を除去する。一
方、各単位反射面における主光線の反射点の抱絡線を含
む面は、回転楕円面であり、よって反射ミラーの収差を
補正可能に形成された回転楕円ミラーは、「回転楕円多
面体ミラー」となる。このような収差を除去した回転楕
円多面体ミラーによれば、第２焦点において各光線が収
束する。
射ミラーは、反射ミラーの収差を補正可能に形成されて
いることが好ましい。前記円柱状光導体の環状光線束
は、出射端面中心から出射する主光線の内外方向の上光
線及び下光線からなるリング幅を備えている。このリン
グ幅に起因する結像のズレを反射ミラーの収差という。
例えば、前記回転楕円ミラーでは、第１焦点から出射さ
れた環状光線束は前記リング幅がその反射面でも反射幅
を出現させ、主光線は第２焦点に結像するが、上下光線
は第２焦点から若干ずれて、収差を生じる。この収差の
原因は、主光線から外れた上下光線は、主光線の光路長
に比べて長いことによるものであり、第１焦点、反射点
及び第２焦点間の上下光線の光路長を、主光線と同一に
なるように反射面を補正すれば、収差は除去されること
になる。そこで、反射ミラーの収差を補正する単位反射
面を前記回転体反射ミラーの反射面に形成して（請求項
２に記載の発明）、反射ミラーの収差を除去する。一
方、各単位反射面における主光線の反射点の抱絡線を含
む面は、回転楕円面であり、よって反射ミラーの収差を
補正可能に形成された回転楕円ミラーは、「回転楕円多
面体ミラー」となる。このような収差を除去した回転楕
円多面体ミラーによれば、第２焦点において各光線が収
束する。
【０００８】円柱状光導体の環状光線束の出射角は、入
射角の大きさ、その屈折率等との関係で決定されるの
で、入射光束の入射角を変えると環状光線束の拡がり角
が変わることになる。従って、入射角を連続的に変化さ
せれば、環状光線束の拡がり角が連続的に変化すること
になり、そのために、前記円柱状光導体の入射端面を、
その光軸に対して傾斜状に形成する共に、光軸に対して
入射光束を傾けて入射させ、且つ前記光軸を中心に円柱
状光導体を回転させる（請求項３に記載の発明）。この
ような拡がり角が連続的に変化する環状光線束を回転体
反射ミラーに反射させることにより、リングビームの径
を連続的に変化させることができる。よってリングビー
ム径の変更は、円柱状光導体を回転させるだけでよいの
で、従来例のように、多種類のリングスリットを用意し
て、リング径の変更の都度、スリットを交換する必要が
無くなる。
射角の大きさ、その屈折率等との関係で決定されるの
で、入射光束の入射角を変えると環状光線束の拡がり角
が変わることになる。従って、入射角を連続的に変化さ
せれば、環状光線束の拡がり角が連続的に変化すること
になり、そのために、前記円柱状光導体の入射端面を、
その光軸に対して傾斜状に形成する共に、光軸に対して
入射光束を傾けて入射させ、且つ前記光軸を中心に円柱
状光導体を回転させる（請求項３に記載の発明）。この
ような拡がり角が連続的に変化する環状光線束を回転体
反射ミラーに反射させることにより、リングビームの径
を連続的に変化させることができる。よってリングビー
ム径の変更は、円柱状光導体を回転させるだけでよいの
で、従来例のように、多種類のリングスリットを用意し
て、リング径の変更の都度、スリットを交換する必要が
無くなる。
【０００９】前記回転体反射ミラーが反射ミラーの収差
を補正可能に形成されている場合、回転する円柱状光導
体が出射する環状光線束は、単位反射面毎に、即ち、回
転後の環状光線束の上光線が、回転前の環状光線束の下
光線の反射点に一致して出射するように、円柱状光導体
の回転角を制御することが効率的である。このことは、
光源が連続動作する場合のみならず、特に、光源がパル
ス動作する場合に好都合である。なぜならば、環状光線
束の出射角と、単位反射面が対応するタイミングでパル
スを発振制御することにより、環状光線束が反射面の各
単位反射面を隈無く走査するからである。そこで、光源
がパルス動作する場合に、環状光線束が単位反射面毎に
反射面を走査するように、パルスの発振及び円柱状光導
体の回転のタイミングを制御することとする（請求項４
に記載の発明）。
を補正可能に形成されている場合、回転する円柱状光導
体が出射する環状光線束は、単位反射面毎に、即ち、回
転後の環状光線束の上光線が、回転前の環状光線束の下
光線の反射点に一致して出射するように、円柱状光導体
の回転角を制御することが効率的である。このことは、
光源が連続動作する場合のみならず、特に、光源がパル
ス動作する場合に好都合である。なぜならば、環状光線
束の出射角と、単位反射面が対応するタイミングでパル
スを発振制御することにより、環状光線束が反射面の各
単位反射面を隈無く走査するからである。そこで、光源
がパルス動作する場合に、環状光線束が単位反射面毎に
反射面を走査するように、パルスの発振及び円柱状光導
体の回転のタイミングを制御することとする（請求項４
に記載の発明）。
【００１０】上記各リング照明装置において、請求項５
に記載の発明のように、前記円柱状光導体から出射され
た環状光線束は、円錐プリズムを介して前記回転体反射
ミラーにて反射するようにしてもよい。前記環状光線束
の径は、円柱状光導体の径に比例するので、径が小さい
円柱状光導体の場合、環状光線束を円錐プリズムに反射
させることにより、リングビームの径を任意に拡張する
ことができる。
に記載の発明のように、前記円柱状光導体から出射され
た環状光線束は、円錐プリズムを介して前記回転体反射
ミラーにて反射するようにしてもよい。前記環状光線束
の径は、円柱状光導体の径に比例するので、径が小さい
円柱状光導体の場合、環状光線束を円錐プリズムに反射
させることにより、リングビームの径を任意に拡張する
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明に係るリング照射装
置の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１に示す
リング照射装置は、光源１と円柱状光導体（Cylindrica
l OpticalGuide，以下ＣＯＧ）２としての光ファイバー
と、回転体反射ミラー３としての回転楕円ミラーからな
る。光ファイバー２の入射端面２０には傾斜角θfが付
けられており、光軸Ａに平行な光束が入射すると、その
光束は所定の入射角θinで入射し、入射端面２０により
屈折され、光ファイバー２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２
１より拡がり角（出射角）θoutを持った環状光線束Ｋ
として射出する。そして、この環状光線束Ｋは、回転楕
円ミラー３の反射面３０で反射されて、その拡がり角θ
outが制御されて、リングビームＬに調節される。
置の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１に示す
リング照射装置は、光源１と円柱状光導体（Cylindrica
l OpticalGuide，以下ＣＯＧ）２としての光ファイバー
と、回転体反射ミラー３としての回転楕円ミラーからな
る。光ファイバー２の入射端面２０には傾斜角θfが付
けられており、光軸Ａに平行な光束が入射すると、その
光束は所定の入射角θinで入射し、入射端面２０により
屈折され、光ファイバー２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２
１より拡がり角（出射角）θoutを持った環状光線束Ｋ
として射出する。そして、この環状光線束Ｋは、回転楕
円ミラー３の反射面３０で反射されて、その拡がり角θ
outが制御されて、リングビームＬに調節される。
【００１２】前記光源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
光源である。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。
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
光源である。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。
【００１３】前記ＣＯＧ２の前記傾斜角θfと前記拡が
り角θoutは、以下の式で決まる関係にある。 θout＝ｓｉｎ［ｎ・ｓｉｎ｛ａｒｃｃｏｓ（(１／ｎ) ｃｏｓθf）−θf｝］ ・・・（１） ここで、ｎ：円柱状光導体の屈折率である。従って、こ
の式を満足するように、傾斜角θf及び出射角θoutが調
整される。
り角θoutは、以下の式で決まる関係にある。 θout＝ｓｉｎ［ｎ・ｓｉｎ｛ａｒｃｃｏｓ（(１／ｎ) ｃｏｓθf）−θf｝］ ・・・（１） ここで、ｎ：円柱状光導体の屈折率である。従って、こ
の式を満足するように、傾斜角θf及び出射角θoutが調
整される。
【００１４】また、スキュー反射の反射回数Ｒ、円柱状
光導体の太さＤ及び長さＬは、以下の式で決まる関係に
ある。 Ｒ＝１＋［Ｌ−Ｄ tanθ／２−(Ｄ／２)tan｛θ−arcsin（sinθ／n）｝］ × tan｛θ−arcsin（ sinθ／ n）｝／Ｄ ・・・（２） ここで、θf：傾斜角 θ＝９０゜−θf である。特に、反射回数Ｒが少なく
とも４回以上のＣＯＧであれば、実用可能な程度の光強
度分布が均一なリングビームを生成することができるの
で、反射回数Ｒを基礎にしてＣＯＧの太さＤや長さＬ等
をそれぞれ調整する。
光導体の太さＤ及び長さＬは、以下の式で決まる関係に
ある。 Ｒ＝１＋［Ｌ−Ｄ tanθ／２−(Ｄ／２)tan｛θ−arcsin（sinθ／n）｝］ × tan｛θ−arcsin（ sinθ／ n）｝／Ｄ ・・・（２） ここで、θf：傾斜角 θ＝９０゜−θf である。特に、反射回数Ｒが少なく
とも４回以上のＣＯＧであれば、実用可能な程度の光強
度分布が均一なリングビームを生成することができるの
で、反射回数Ｒを基礎にしてＣＯＧの太さＤや長さＬ等
をそれぞれ調整する。
【００１５】前記回転楕円ミラー３は、楕円の短軸に沿
って分割したものを用い、その頂点の孔３１を介して、
第１焦点Ｆ１に前記ＣＯＧ２の出射端面２１を位置付け
る。
って分割したものを用い、その頂点の孔３１を介して、
第１焦点Ｆ１に前記ＣＯＧ２の出射端面２１を位置付け
る。
【００１６】上記構成のリング照明装置では、光軸Ａに
対して垂直な仮想平面の結像面Ｐ１では、図２（ａ）に
示したリングビームＬ１が、結像面Ｐ２では、図２
（ｂ）に示したリングビームＬ２が、それぞれ結像す
る。よって、環状光線束の拡がり角を回転体反射ミラー
によって制御して得られたビームに対し、結像面を任意
に決定することにより、所定の幅や径のリングビームを
得ることができる。しかも、光量の損失が少なく、きれ
いな、且つリング幅方向の光量にムラができにくく、従
来例のように多種類のリングスリットを用意する必要が
ないリング照明装置を提供することができ、さらにミラ
ー構成であるので、色収差も生じないメリットもある。
対して垂直な仮想平面の結像面Ｐ１では、図２（ａ）に
示したリングビームＬ１が、結像面Ｐ２では、図２
（ｂ）に示したリングビームＬ２が、それぞれ結像す
る。よって、環状光線束の拡がり角を回転体反射ミラー
によって制御して得られたビームに対し、結像面を任意
に決定することにより、所定の幅や径のリングビームを
得ることができる。しかも、光量の損失が少なく、きれ
いな、且つリング幅方向の光量にムラができにくく、従
来例のように多種類のリングスリットを用意する必要が
ないリング照明装置を提供することができ、さらにミラ
ー構成であるので、色収差も生じないメリットもある。
【００１７】前記ファイバー２に代えて、石英製の円柱
状ロッドを用いても良い。この円柱状ロッドの形状も上
記各式（１），（２）によって決定される。
状ロッドを用いても良い。この円柱状ロッドの形状も上
記各式（１），（２）によって決定される。
【００１８】なお、図３に示すように、前記ＣＯＧ２に
代えて、光軸Ａに対して略垂直な入射端面２０を備えた
ＣＯＧ２に対し、平行光束を傾けて入射させた場合で
も、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができ
る。
代えて、光軸Ａに対して略垂直な入射端面２０を備えた
ＣＯＧ２に対し、平行光束を傾けて入射させた場合で
も、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができ
る。
【００１９】次に、図４及び図５に基づいて、反射ミラ
ーの収差を補正可能に形成した回転楕円多面体ミラーの
実施形態を説明する。図４は、反射面３０に形成される
単位反射面３２，３２・・・を模式的に示した回転楕円
多面体ミラー３の要部断面図、図５は、反射面３０に単
位反射面３２が形成された場合の主光線２２、上下光線
２３，２４の光路を示している。図４に示したように、
回転楕円多面体ミラー３の反射面３０には、第１焦点Ｆ
１、反射点、第２焦点Ｆ２間の上下光線２３，２４の光
路長が、主光線２２と同一になるように単位反射面３２
が形成されている。このような単位反射面が無い場合に
は、前記環状光線束Ｋのリング幅Ａがその反射面３０で
も反射幅Ａ´を出現させ、上下光線が第２焦点から若干
ずれて、収差を生じる。一方、単位反射面３２を備えた
回転楕円多面体ミラー３では、図５に示したように、主
光線２２及び上下光線２３，２４は、第２焦点Ｆ１に集
光し、奇麗なピンスポットを形成する。なお、図４の二
点鎖線は、主光線の反射点を含む抱絡線を示す。
ーの収差を補正可能に形成した回転楕円多面体ミラーの
実施形態を説明する。図４は、反射面３０に形成される
単位反射面３２，３２・・・を模式的に示した回転楕円
多面体ミラー３の要部断面図、図５は、反射面３０に単
位反射面３２が形成された場合の主光線２２、上下光線
２３，２４の光路を示している。図４に示したように、
回転楕円多面体ミラー３の反射面３０には、第１焦点Ｆ
１、反射点、第２焦点Ｆ２間の上下光線２３，２４の光
路長が、主光線２２と同一になるように単位反射面３２
が形成されている。このような単位反射面が無い場合に
は、前記環状光線束Ｋのリング幅Ａがその反射面３０で
も反射幅Ａ´を出現させ、上下光線が第２焦点から若干
ずれて、収差を生じる。一方、単位反射面３２を備えた
回転楕円多面体ミラー３では、図５に示したように、主
光線２２及び上下光線２３，２４は、第２焦点Ｆ１に集
光し、奇麗なピンスポットを形成する。なお、図４の二
点鎖線は、主光線の反射点を含む抱絡線を示す。
【００２０】図６に示すリング照明装置の実施形態は、
前記円柱状光導体の入射端面をその光軸に対して傾斜状
に形成する共に、光軸に対して入射光束を傾けて入射さ
せ、且つ前記光軸Ａを中心に円柱状光導体２を回転させ
たものである。
前記円柱状光導体の入射端面をその光軸に対して傾斜状
に形成する共に、光軸に対して入射光束を傾けて入射さ
せ、且つ前記光軸Ａを中心に円柱状光導体２を回転させ
たものである。
【００２１】図６は、初期位置のＣＯＧ２、即ち回転角
０度の場合を示し、この場合、入射光束は、拡がり角θ
out(0)で出射され、反射面３０で反射されて、任意の結
像面Ｐ２にリングビームを結像させる。
０度の場合を示し、この場合、入射光束は、拡がり角θ
out(0)で出射され、反射面３０で反射されて、任意の結
像面Ｐ２にリングビームを結像させる。
【００２２】徐々に９０度まで回転させると、前記拡が
り角θout(0)よりも、縮小した拡がり角θout(90)で出
射し、反射面３０で反射されて、任意の結像面Ｐ２に０
度の場合よりも径の大きなリングビームを結像させる。
り角θout(0)よりも、縮小した拡がり角θout(90)で出
射し、反射面３０で反射されて、任意の結像面Ｐ２に０
度の場合よりも径の大きなリングビームを結像させる。
【００２３】さらに１８０°回転させると、拡がり角θ
out(180)で出射され、任意の結像面Ｐ２に９０度の場合
よりも径の大きなリングビームを結像させる。
out(180)で出射され、任意の結像面Ｐ２に９０度の場合
よりも径の大きなリングビームを結像させる。
【００２４】この図６から明らかなように、入射角θin
(O) ＜入射角θin(180) → 拡がり角θout(O) ＞拡
がり角θout(180)のように連続的に変化し、これに対応
してリングビームが連続的に変化する。よって、リング
ビーム径の変更は、円柱状光導体２を回転させるだけで
よいので、従来例のように、多種類のリングスリットを
用意して、リング径の変更の都度、スリットを交換する
必要が無くなる。
(O) ＜入射角θin(180) → 拡がり角θout(O) ＞拡
がり角θout(180)のように連続的に変化し、これに対応
してリングビームが連続的に変化する。よって、リング
ビーム径の変更は、円柱状光導体２を回転させるだけで
よいので、従来例のように、多種類のリングスリットを
用意して、リング径の変更の都度、スリットを交換する
必要が無くなる。
【００２５】回転機構は、手動でもよいし、モータによ
り円柱状光導体２に回転力を与えても良い。
り円柱状光導体２に回転力を与えても良い。
【００２６】円柱状光導体２を回転させるリング照明装
置において、パルス動作する光源、例えば、エキシマレ
ザーを用いる場合には、環状光線束Ｋが単位反射面３２
毎に反射面３０を走査するように、パルスの発振及び円
柱状光導体２の回転のタイミングを制御する。具体的に
は、パルスの立下がりにタイミングを合わせて、ＣＯＧ
２の出射角がθoutからθout´（図５参照）に変位する
ように、モータを所定時間回転させ、そのモータのオフ
信号にタイミングを合わせてパルスを発振する。このよ
うにパルス発振とタイミングを合わせて円柱状光導体２
を回転させることにより、第２焦点において、常に奇麗
なピンスポットを得ることができる。
置において、パルス動作する光源、例えば、エキシマレ
ザーを用いる場合には、環状光線束Ｋが単位反射面３２
毎に反射面３０を走査するように、パルスの発振及び円
柱状光導体２の回転のタイミングを制御する。具体的に
は、パルスの立下がりにタイミングを合わせて、ＣＯＧ
２の出射角がθoutからθout´（図５参照）に変位する
ように、モータを所定時間回転させ、そのモータのオフ
信号にタイミングを合わせてパルスを発振する。このよ
うにパルス発振とタイミングを合わせて円柱状光導体２
を回転させることにより、第２焦点において、常に奇麗
なピンスポットを得ることができる。
【００２７】図７に示すリング照明装置の実施形態は、
比較的径の小さいなＣＯＧ２が生成する環状光線束Ｋを
円錐プリズム４を介して前記回転放物面ミラー３に反射
させる構成である。円錐プリズム４は、その頂点を光軸
Ａに一致させ、且つ反射面となる円錐状の外周面を前記
ＣＯＧ２の出射端面２１に対向させており、このような
構成によれば、小さいな環状光線束Ｋの径しか生成でき
ない円柱状光導体２の場合、環状光線束Ｋを円錐プリズ
ム４に反射させることにより、リングビームＬの径を任
意に拡張することができる。さらに、回転放物面ミラー
３を用いているので、平行光束からなるリングビームＬ
を生成することができる。
比較的径の小さいなＣＯＧ２が生成する環状光線束Ｋを
円錐プリズム４を介して前記回転放物面ミラー３に反射
させる構成である。円錐プリズム４は、その頂点を光軸
Ａに一致させ、且つ反射面となる円錐状の外周面を前記
ＣＯＧ２の出射端面２１に対向させており、このような
構成によれば、小さいな環状光線束Ｋの径しか生成でき
ない円柱状光導体２の場合、環状光線束Ｋを円錐プリズ
ム４に反射させることにより、リングビームＬの径を任
意に拡張することができる。さらに、回転放物面ミラー
３を用いているので、平行光束からなるリングビームＬ
を生成することができる。
【００２８】次に図８及び図９に基づいて上記構成のリ
ング照明装置の応用例を説明する。図８に示す応用例
は、リソグラフィーにおける超解像法のためのリング照
明装置として、本発明のリング照明装置を用いた光学系
を示している。即ち、この光学係は、レーザ光源１と、
ＣＯＧ２と回転体反射ミラー３と、リソグラフィーレン
ズ５を用い、ステイジ上のウェハー６を露光する。この
ような光学系では、上記構成のリング照明装置の特性、
即ち、光量の損失が少なく、きれいな、且つリング幅方
向の光量にムラがないリングビームを生成するという効
果を生かすことができる。
ング照明装置の応用例を説明する。図８に示す応用例
は、リソグラフィーにおける超解像法のためのリング照
明装置として、本発明のリング照明装置を用いた光学系
を示している。即ち、この光学係は、レーザ光源１と、
ＣＯＧ２と回転体反射ミラー３と、リソグラフィーレン
ズ５を用い、ステイジ上のウェハー６を露光する。この
ような光学系では、上記構成のリング照明装置の特性、
即ち、光量の損失が少なく、きれいな、且つリング幅方
向の光量にムラがないリングビームを生成するという効
果を生かすことができる。
【００２９】図９に示す応用例は、球状物体の照明或い
は検査装置に本発明のリング照明装置を用いた光学系を
示している。即ち、この光学系は、回転楕円ミラー３の
第１焦点Ｆ１にＣＯＧ２の出射端面２１を配置し、第２
焦点Ｆ２に球状物体７を配置する。そして、ＣＯＧ２を
回転させることにより、環状光線束Ｋが反射面３０を走
査し、その反射光のリングビームＬが、球状物体７の表
面を走査するように構成する。その結果、球状物体７の
表面全体を隈無く照明するので、球状物体７からの反射
光に基づいて、球状物体７の形状や凹凸等を検査でき
る。
は検査装置に本発明のリング照明装置を用いた光学系を
示している。即ち、この光学系は、回転楕円ミラー３の
第１焦点Ｆ１にＣＯＧ２の出射端面２１を配置し、第２
焦点Ｆ２に球状物体７を配置する。そして、ＣＯＧ２を
回転させることにより、環状光線束Ｋが反射面３０を走
査し、その反射光のリングビームＬが、球状物体７の表
面を走査するように構成する。その結果、球状物体７の
表面全体を隈無く照明するので、球状物体７からの反射
光に基づいて、球状物体７の形状や凹凸等を検査でき
る。
【００３０】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、円柱状
光導体からの環状光線束を回転体反射ミラーに反射させ
ることにより、光の伝播に伴って拡がる環状光線束の拡
がり角を制御して、所定の径のリングビーム等を得るこ
とができる。従って、そのビームに対し、結像面を任意
に決定することにより、所定の幅や径のリングビームを
得ることができる。しかも、光量の損失が少なく、きれ
いな、且つリング幅方向の光量にムラができにくく、従
来例のように多種類のリングスリットを用意する必要が
ないリング照明装置を提供することができ、さらにミラ
ー構成であるので、色収差も生じない。
光導体からの環状光線束を回転体反射ミラーに反射させ
ることにより、光の伝播に伴って拡がる環状光線束の拡
がり角を制御して、所定の径のリングビーム等を得るこ
とができる。従って、そのビームに対し、結像面を任意
に決定することにより、所定の幅や径のリングビームを
得ることができる。しかも、光量の損失が少なく、きれ
いな、且つリング幅方向の光量にムラができにくく、従
来例のように多種類のリングスリットを用意する必要が
ないリング照明装置を提供することができ、さらにミラ
ー構成であるので、色収差も生じない。
【００３１】請求項２に記載の発明のように、収差を除
去した回転楕円多面体ミラーによれば、第２焦点におい
てリングビームが収束し、奇麗なピンスポットを得るこ
とができる。
去した回転楕円多面体ミラーによれば、第２焦点におい
てリングビームが収束し、奇麗なピンスポットを得るこ
とができる。
【００３２】請求項３に記載の発明によれば、拡がり角
が連続的に変化する環状光線束を回転体反射ミラーに反
射させることにより、リングビームの径を連続的に変化
させることができる。よってリングビーム径の変更は、
円柱状光導体を回転させるだけでよいので、従来例のよ
うに、多種類のリングスリットを用意して、リング径の
変更の都度、スリットを交換する必要が無くなる。
が連続的に変化する環状光線束を回転体反射ミラーに反
射させることにより、リングビームの径を連続的に変化
させることができる。よってリングビーム径の変更は、
円柱状光導体を回転させるだけでよいので、従来例のよ
うに、多種類のリングスリットを用意して、リング径の
変更の都度、スリットを交換する必要が無くなる。
【００３３】請求項４に記載の発明によれば、環状光線
束の出射角と、単位反射面が対応するタイミングでパル
スを発振制御することにより、環状光線束が反射面の各
単位反射面を隈無く走査するので、第２焦点において常
にリングビームが収束し、奇麗なピンスポットを得るこ
とができる。
束の出射角と、単位反射面が対応するタイミングでパル
スを発振制御することにより、環状光線束が反射面の各
単位反射面を隈無く走査するので、第２焦点において常
にリングビームが収束し、奇麗なピンスポットを得るこ
とができる。
【００３４】請求項５に記載の発明によれば、径が小さ
い円柱状光導体の場合、環状光線束を円錐プリズムに反
射させることにより、リングビームの径を任意に拡張す
ることができる。
い円柱状光導体の場合、環状光線束を円錐プリズムに反
射させることにより、リングビームの径を任意に拡張す
ることができる。
【図１】 リング照明装置の概略図、
【図２】 （ａ）及び（ｂ）は、各結像面でのリングビ
ームの結像図、
ームの結像図、
【図３】 別例の円柱状光導体の概略図、
【図４】 単位反射面の概略断面図、
【図５】 単位反射面に反射する環状光線束の光路を現
した反射面の概略断面図、
した反射面の概略断面図、
【図６】 別例のリング照明装置の概略図、
【図７】 別例のリング照明装置の概略図、
【図８】 リング照明装置を応用したリソグラフィーの
光学系図、
光学系図、
【図９】 リング照明装置を応用した検査装置の光学系
図、
図、
【図１０】 従来例のリング照明装置。
Ａ−Ａ 光軸 Ｋ 環状光線束 Ｌ リングビーム １ 光源 ２ 円柱状光導体（ファイバー） ２０ 入射端面 ２１ 出射端面 ２２ 主光線 ２３ 上光線 ２４ 下
光線 ３ 回転体反射ミラー （回転楕円ミラー） ３０ 反射面 ３１ 孔 ３２ 単位反射面 ４ 円錐プリズム ５ リソグラフィーレンズ ６ ウェハー ７ 球状体
光線 ３ 回転体反射ミラー （回転楕円ミラー） ３０ 反射面 ３１ 孔 ３２ 単位反射面 ４ 円錐プリズム ５ リソグラフィーレンズ ６ ウェハー ７ 球状体
Claims (5)
- 【請求項１】 光源と、該光源からの入射光束を入射す
ることにより、光軸に対して垂直な仮想平面への照射形
状が円環状をなし、かつ光の伝播に伴って拡がる環状光
線束を出射可能な円柱状光導体と、該円柱状光導体から
出射された環状光線束を反射させて、その反射光をリン
グビームに調節する回転体反射ミラーからなることを特
徴とするリング照明装置。 - 【請求項２】 反射ミラーの収差を補正する単位反射面
が、前記回転体反射ミラーの反射面に形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載のリング照明装置。 - 【請求項３】 前記円柱状光導体の入射端面は、その光
軸に対して傾斜状に形成されていると共に、光軸に対し
て入射光束を傾けて入射させ、且つ前記光軸を中心に円
柱状光導体を回転させることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載のリング照明装置。 - 【請求項４】 光源がパルス動作する場合に、環状光線
束が単位反射面毎に反射面を走査するように、パルスの
発振及び円柱状光導体の回転のタイミングを制御するこ
とを特徴とする請求項３に記載のリング照明装置。 - 【請求項５】 前記円柱状光導体から出射された環状光
線束は、円錐プリズムを介して前記回転体反射ミラーに
て反射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに
記載のリング照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22204297A JPH1152286A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | リング照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22204297A JPH1152286A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | リング照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152286A true JPH1152286A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16776186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22204297A Pending JPH1152286A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | リング照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1152286A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102353326A (zh) * | 2011-06-02 | 2012-02-15 | 华中科技大学 | 一种基于圆形扫描激光的轨线自动跟踪方法 |
| WO2022050047A1 (ja) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | ＬｉＤＡＲ装置、ＬｉＤＡＲシステム、測距方法及びプログラム |
-
1997
- 1997-08-05 JP JP22204297A patent/JPH1152286A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102353326A (zh) * | 2011-06-02 | 2012-02-15 | 华中科技大学 | 一种基于圆形扫描激光的轨线自动跟踪方法 |
| WO2022050047A1 (ja) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | ＬｉＤＡＲ装置、ＬｉＤＡＲシステム、測距方法及びプログラム |
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