JPS6051836A - Light collector - Google Patents

Light collector

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Publication number
JPS6051836A
JPS6051836A JP59118675A JP11867584A JPS6051836A JP S6051836 A JPS6051836 A JP S6051836A JP 59118675 A JP59118675 A JP 59118675A JP 11867584 A JP11867584 A JP 11867584A JP S6051836 A JPS6051836 A JP S6051836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
arc
condensing device
homogenizing
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP59118675A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ロナルド・エス・ハーシエル
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Individual
Original Assignee
Individual
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/702Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 不発り」はたとえば・ぐ−キン・エルマー(Perki
n−J引mer )社製マイクライン(Micrali
gn ) 100−300 シリーズのようなゾロノエ
クション・アライナ(projection alig
ners )に使用して好適な集光装置(conden
ser system )に関する。
[Detailed Description of the Invention] "Unexploded" is, for example, written by Gukin Elmer (Perki).
Microline (Micrali) manufactured by n-J mer.
gn) Projection aligners such as the 100-300 series
Condensers suitable for use in
ser system).

走査型ノロノエクション°アライナ(scanning
proJccLion aligners )は下記の
要件を具備していなければならない。
Scanning type alignment alignment
proJccLion aligners) must meet the following requirements.

(1)マスクイルミネーション(maskillumi
nation )は、約90°の角間隔を有しかつアラ
イナの投光光学系によって指定された半径を有する細い
環状の円弧でもって制限されなければならない(たとえ
ば、上記マイクライン・シリーズでは5g、7ミリメー
ドルの公称円弧半径を必要とする)。
(1) Mask illumination
nation ) must be limited by a narrow annular arc with an angular spacing of approximately 90° and a radius specified by the aligner's projection optics (e.g., 5g, 7 (requires a nominal arc radius in millimeters).

(2)環状の円弧像は、最適性能のためには1ミリメー
トルより小はいかあるいはそれに等しい幅を有し、かつ
すべての波長でピントが合わなければならない。
(2) The annular arc image must have a width less than or equal to 1 millimeter and be in focus at all wavelengths for optimal performance.

(3)円弧の長さに沿った輝度分布は像面において一定
の露光を得るものでなければならない。
(3) The brightness distribution along the length of the arc must provide constant exposure at the image plane.

(4)円弧に沿った輝度分布は光源の経時変化あるいは
交換に関係なく一定でなければならない。
(4) The brightness distribution along the arc must be constant regardless of changes over time or replacement of the light source.

(5)集光装置の光出力は、一枚のウェー・・の走査時
および幾枚かの異なるウェー/・の走査時に、一定でな
ければならない。
(5) The light output of the condenser must be constant when scanning one wafer and when scanning several different wafers.

(6)円弧のスペクトル成分は、ランプの経年変比重た
は交換に関係なく、実質的に一定でなければカらない。
(6) The spectral content of the arc must be substantially constant regardless of lamp aging or replacement.

(7)集光装置の開口は、f/3ゾロジエクンヨノ・ア
ライナで最適性能を得るためにはf/42とf/6 と
の間でなければならない。
(7) The aperture of the concentrator should be between f/42 and f/6 for optimal performance with f/3 aligners.

(8)円弧像は、集光装置の開口がアライナの投光光学
系の入口内で結像されるように同心状でなければならな
い。
(8) The arc images must be concentric so that the aperture of the condenser is imaged within the entrance of the projection optics of the aligner.

(9)集光装置の調節は、円弧のピント合せおよび位置
決めならびに円弧半径の制御を含み、かつそれら2yr
=容するものでなければならない。
(9) Adjustment of the concentrator includes focusing and positioning of the arc and control of the radius of the arc, and
= Must be accommodating.

flOJ 出カス<クトラムの紫外線およびレジスト感
応部分は、マスクに対するウェーハの位置合せ時にウェ
ーハの露光全防止するために、遮断されなければならな
い。
The UV radiation and resist sensitive portions of the flOJ output tract must be blocked to prevent any exposure of the wafer during alignment of the wafer to the mask.

他の要件としては、アライナの保守時に通常必要とされ
る曲率中心、平行度およびピント合わせウェッジ・テス
トのための集光装置の内外における設定工具類に適合し
うろことが必要である。
Other requirements include the need for compatibility with setup tooling in and out of the light concentrator for center of curvature, parallelism, and focusing wedge tests typically required during aligner maintenance.

前記マイクライナ1oO−300シリーズにおけるもの
のようなノロノエクション・アライナのための既存の集
光装置設計は多くの欠点を有している。たとえば、それ
らの既存の設計は光学的効率が低い。通常、それらの既
存の設計は、大量生産時に許容しうるウェーハ露光時間
を得るのに十分な輝度?有する円弧を生じるために10
00ワツトと2000ワツトの間の定格を有するランプ
を用いているが、それらのランプは相当に大量の熱を発
生するので、4その熱を除去または軽減しなければなら
ない。
Existing light concentrator designs for nonoection aligners, such as those in the Microliner 1oO-300 series, have a number of drawbacks. For example, those existing designs have low optical efficiency. Are their existing designs usually bright enough to obtain acceptable wafer exposure times during mass production? 10 to yield an arc with
Although lamps rated between 1,000 and 2,000 watts are used, they generate a significant amount of heat that must be removed or reduced.

集光装置に対する上述のような要件のために、上記ラン
プの光出力の99%以上が使用できない4、それらのラ
ンプの経時変化や交換によって円弧に沿った輝度の均一
性が影響されるので、集光装置の調節を頻繁に行なう必
要がある。毛管つ′−り灯は一般に12QHz出力を生
ずるACモー1゛で動作されるので、高速ウェーハ走査
時に露光の変化を招来する。光スペクトラムの低い方の
端部、たとえば365ナノメートル付近で、毛管アーク
灯は、経時変化に伴なって、顕著なスイクトル変化を呈
する。既存の集光装置設計を用いた場合には、アライナ
の光学系における変化に適応するように円弧の半径を調
節することはできない。既存の役割では、ウェーハに到
達する光から赤外線および0」視光が除去されないで、
マスクが不必要に加熱され、それによって、投影像の拡
大歪みを生ずることになる。既存の集光装置設計におけ
る曲率中心調節は、軸方向のレンズ調節を行なう場合に
厄介でかつ精密さを欠く。
Because of the above-mentioned requirements for the light concentrator, more than 99% of the light output of the lamps is unusable4, since the aging and replacement of these lamps affects the uniformity of the brightness along the arc. Frequent adjustments to the concentrator are required. Capillary lamps are typically operated in AC mode producing a 12QHz output, resulting in exposure variations during high speed wafer scanning. At the lower end of the light spectrum, for example around 365 nanometers, capillary arc lamps exhibit significant squictole changes over time. With existing concentrator designs, the radius of the arc cannot be adjusted to accommodate changes in the aligner optics. Existing roles do not remove infrared and 0'' visible light from the light reaching the wafer;
The mask will be heated unnecessarily, thereby causing magnification distortion of the projected image. Center of curvature adjustments in existing concentrator designs are cumbersome and lack precision when making axial lens adjustments.

本発明による集光装置は上述した従来の方式の難点全克
服したものであり、大量生産時における高速ウェーハ露
光に対する一般的な要件をすべて満足するものである。
The light condensing device according to the present invention overcomes all the drawbacks of the conventional methods mentioned above and satisfies all the general requirements for high speed wafer exposure in mass production.

本発明に゛よる集光装置は、ピント合せされた光を均質
イビするための手段を入れるのに十分なだけの小さい横
断面領域上で光をピント合せするための手段を具備して
いる。また、この集光装置は、充円錐角度(light
 cone angle)の変化を実質的に伴なうとと
なくかつ光の反射損失を実質的に伴なうことなしに、ピ
ント合せされた光を効率的に均質化するための手段を具
備している。均質化手段から出て来た光は、充円錐(l
ight cone )の制御された可変輝度、半径お
よび幅をもって、光を等しく分割(channelin
g )するための手段に送られる。
A condensing device according to the invention comprises means for focusing the light over a cross-sectional area small enough to accommodate the means for homogeneously focusing the focused light. In addition, this condensing device has a full cone angle (light
means for efficiently homogenizing the focused light without substantial change in cone angle and without substantial reflection loss of light; . The light coming out of the homogenizing means is shaped like a full cone (l
The light is divided equally with controlled variable brightness, radius and width of the light cone.
g) sent to a means for doing so;

分割手段は、光点の円弧の幅を拡大し、かつそれと同時
に円弧からそれの幅方向に放出されたコーンの角度をだ
円分布に変換し、投光光学系の入口に円形で対称な光輝
度を得るための手段に結合される。本発明による集光装
置はまた、光点の円弧を像面に転送しかつその像面上で
円形の円弧のピントラ合せ、その円弧の長はVCf2に
って光’# i/;J’11化して像面内における円弧
長に沿って所望の輝度分布を生ぜしめ、かつ円弧像のピ
ント’を合せた状態で、−回の調節でもって円弧半径を
変化させうる手段をも具備している。
The splitting means expands the width of the arc of the light spot, and at the same time converts the angle of the cone emitted from the arc in its width direction into an elliptical distribution, so as to produce a circular and symmetrical light beam at the entrance of the projection optical system. coupled to a means for obtaining brightness. The condensing device according to the invention also transfers the arc of the light spot to the image plane and focuses the circular arc on the image plane, the length of the arc being determined by VCf2 so that the light '#i/;J'11 It is also equipped with a means for changing the radius of the arc by adjusting the number of times while the arc image is in focus. .

本発明の集光装置では、光を発生するための好ましい手
段は、定格が100〜200ワツトの範囲内のコンパク
トなアーク灯である。光出力に対して円弧の寸法が小さ
いからこのようなランプを用いると、既存の集光装置の
ように毛管アーク灯を用いた場合よシも効率がはるかに
高くなる。本発明の一実施例では、そのようなランプか
らのアーク(円弧)は長さが通常0.25〜0.5ミリ
メートルの範囲内にある。
In the light concentrator of the present invention, the preferred means for producing light is a compact arc lamp with a rating in the range of 100-200 watts. The small arc dimensions relative to the light output make such lamps much more efficient than existing concentrators such as capillary arc lamps. In one embodiment of the invention, the arc from such a lamp is typically within the range of 0.25 to 0.5 millimeters in length.

ランプからの光を集めかつそれのピント合ぜをするため
に、本発明の装置では、ランプから放出される全体の光
の約80〜90%の範囲の光を集めかつ直径が約4〜8
ミリメートルの範囲の像を形成するだ円反射器を具備し
ていることが好ましい。また本発明の装置は、光スにク
トラムの不必要な部分が像面に到達するのを阻止するた
めにコールド・ミラー(cold m1rror )、
フィルタ・ホイール(filter wheels )
および他の装置を用いることが好ましい。このような装
置はランプ出力から赤外線および可視光を90裂まで除
去することができる。しかしながら、位置合せ時には、
546および580ナノメートルで十分な光が得られる
In order to collect and focus the light from the lamp, the device of the invention collects light in the range of about 80-90% of the total light emitted by the lamp and has a diameter of about 4-8.
Preferably, an elliptical reflector is provided which forms an image in the millimeter range. The apparatus of the present invention also includes a cold mirror (cold m1rror) to prevent unnecessary portions of the optical beam from reaching the image plane.
filter wheels
and other devices are preferably used. Such devices can remove up to 90 degrees of infrared and visible light from the lamp output. However, when aligning,
Sufficient light is obtained at 546 and 580 nanometers.

好ましい実施例では、本発明における均質化手段は、矩
形、正方形または丸味を帯びた横断面を有するライトパ
イプ(light pipe )よりなる。このような
ライトパイプは、光円錐角度(coneangle )
 k保持しつつ、そのライト・ぐイノに入る光の輝度分
布をスクランブル(scramble ) スル。
In a preferred embodiment, the homogenizing means according to the invention consist of a light pipe with a rectangular, square or rounded cross section. Such a light pipe has a light cone angle
Scramble the brightness distribution of the light entering the light while maintaining the brightness.

このようなライト・ぐイノで得られた均一度の一例とし
て、横断面が正方形で、直径が6.4ミリメートル(0
25インチ)、長さが178センチメートル(フインチ
)の中実石英ライト・やイブにより、f/2.5の入口
円錐の場合、光出力の出力均一度が約40倍改善された
An example of the uniformity obtained with such a light guide is a square cross-section with a diameter of 6.4 mm (0.
A solid quartz light bulb with a length of 178 centimeters (25 inches) and a finch length improved the output uniformity of the light output by a factor of about 40 for an f/2.5 entrance cone.

本発明の好寸しい実施例による集光装置では、ライト・
ぐイノから出て来た光が一束の光フアイバ内に入れられ
るが、この光ファイバ束が、ライト・ぐイノから出て来
た光を等しくかつ位置規制(〜で分割(channel
ing ) シて光点の円弧とするための好ましい手段
である。1つの実施例では、光ファイバ束は、それぞれ
コア直径が0.6ミlJツートルの約99本の石英ファ
イバを含んでいる。この光ファイバ束の入力面は面積が
約1.6平方センチメートル(0,25平方インチ)で
ある。効率的に光ファイバを束ねることにより、ライト
パイプから光ファイバ束へのエネルギ転送が約65〜7
5チの範囲という高い効率が達成される。光ファイバの
曲げ半径はすべてのファイバにつきほぼ同一であり、こ
のことは、各ファイバから出て来た光の角度分布fiら
に一定化させる作用をする。各ファイバはほぼ同一長で
あり、このことにより、各ファイバからの光の均一度が
さらに改善てれる。
A light condensing device according to a preferred embodiment of the invention includes a light
The light coming out of the light guide is put into a bundle of optical fibers, and this optical fiber bundle divides the light coming out of the light guide equally and positionally (channel
ing) is the preferred means for making the light spot into an arc. In one embodiment, the optical fiber bundle includes approximately 99 quartz fibers each having a core diameter of 0.6 milJ. The input face of this fiber optic bundle has an area of approximately 1.6 square centimeters (0.25 square inches). By efficiently bundling optical fibers, the energy transfer from the light pipe to the optical fiber bundle is approximately 65-7
High efficiencies in the 5-inch range are achieved. The bending radius of the optical fibers is approximately the same for all fibers, which has the effect of making the angular distribution of light emitted from each fiber constant. Each fiber is approximately the same length, which further improves the uniformity of the light from each fiber.

好捷しい実施例における光ファイバ束は、適切に組立て
られかつライト・εイノに接合きれると、ファイバから
の光の均一度の変化を約±5係以下に保持する。光ファ
イバから出て来た光点の円弧に沿った光分布は各ファイ
バ端部間の間隔の関数であり、そのファイバ間隔の増大
に伴なって直線的に減少する。
The optical fiber bundle in the preferred embodiment, when properly assembled and spliced into a light epsilon ino, maintains a variation in the uniformity of light from the fibers to less than about a factor of ±5. The light distribution along the arc of a light spot emerging from an optical fiber is a function of the spacing between each fiber end, and decreases linearly as the fiber spacing increases.

光ファイバ束の出力端では、光ファイバが集光装置の光
学軸と同心状の光円錐(cone ) k形成する。光
学軸に対するこの光円錐の角度は約48.2゜である。
At the output end of the optical fiber bundle, the optical fibers form a light cone concentric with the optical axis of the concentrator. The angle of this light cone with respect to the optical axis is approximately 48.2°.

光ファイバの端部は、集光装置の光学軸と同心関係の円
筒状セグメントヲ形成するように研磨される。1つの実
施例では、光ファイバの端部は、約40ミリメートルの
半径上に同一寸法、形状のだ円面を形成するように切断
される。他の実施例では光ファイバの端部はその光ファ
イバの長手方向軸線に対して直角に切断される。
The end of the optical fiber is polished to form a cylindrical segment in concentric relation to the optical axis of the concentrator. In one embodiment, the end of the optical fiber is cut to form an ellipsoid of the same size and shape on a radius of about 40 millimeters. In other embodiments, the end of the optical fiber is cut perpendicular to the longitudinal axis of the optical fiber.

好ましい実施例では、円弧の幅を拡大し、その幅方向に
光円錐角度を比例的に減少させ、そして集光装置の開口
に円形状に対称な照射パターン(illuminati
on pattern ) k発生する手段は、平面側
を約40ミリメートルの半径に屈曲きれた半円筒レンズ
よりなるトロイダルレンズで構成される。
In a preferred embodiment, the width of the arc is increased, the light cone angle is proportionally decreased across its width, and the concentrator aperture is provided with a circularly symmetrical illumination pattern.
The means for generating on pattern) k is composed of a toroidal lens made of a semi-cylindrical lens whose plane side is bent to a radius of about 40 mm.

光ファイバが同一寸法、形状の楕円面を形成するように
切断されている場合には、それらの光ファイバの研磨て
れた端部は、セメント付は寸だGよ他の手段により、そ
れの曲率中心をトロイダルレンズに接合される。光ファ
イノくがそれらの長手方向軸線に対して直角に切断され
て出力端を形成されている場合には、光ファイノくは、
それらの端部の表面に対して平行なレンズ面上でトロイ
ダルレンズに付着をれる。光ファイノくの端部をトロイ
ダルレンズに固着することにより、その端部の汚染が防
」4ゴれ、光ファイ/くの端部における研磨欠陥による
散乱が軽減され、かつ光の均一度および集光開口への伝
送が全体的に改善はれる。
If optical fibers are cut to form ellipsoids of the same size and shape, the polished ends of the optical fibers cannot be cemented or their polished ends may be cut by other means. The center of curvature is joined to the toroidal lens. If the optical fibers are cut at right angles to their longitudinal axes to form the output ends, the optical fibers
The toroidal lenses are attached on the lens surfaces parallel to their end surfaces. By fixing the end of the optical fiber to the toroidal lens, contamination of the end is prevented, scattering due to polishing defects at the end of the optical fiber is reduced, and light uniformity and concentration are improved. The overall transmission to the optical aperture is improved.

トロイダルレンズは、光ファイノくからの光ヲ1つの方
向にのみ、すなわち円弧像の幅方向にのみ拡大するとと
もに、その幅方向における円弧のP]錐角を比例的に減
少させる。光ファイノく端部からの環状の光円錐はトロ
イダルレンズからだ円状の光円錐として出て来て、その
だ円状の光円錐が集光開口内に円形状に対称な照射パタ
ーンを生ずる。
The toroidal lens expands the light from the optical fin in only one direction, that is, only in the width direction of the arc image, and proportionally reduces the cone angle of the arc in the width direction. The annular light cone from the end of the optical fin emerges from the toroidal lens as an elliptical light cone that produces a circularly symmetrical illumination pattern within the collection aperture.

集光開口におけるこの対称・やターンにより、像面に対
する光量を最大にして非常に均一なプリント特性が確保
される。
This symmetry/turn in the collection aperture maximizes the amount of light to the image plane and ensures very uniform printing characteristics.

拡大手段と光点の円弧を像面に転送しかつそこでピント
合せをする手段との間には、トロイダルレンズから出て
来た円弧の方向を変更するための平面ミラーと、必要に
応じて集光装置の開口面に配置された開口止めおよびフ
ィルタ・ホイールとが設けられうる。開口止めの中心は
集光装置の光学軸上でかつ円弧を中継しそしてそれを像
面上でピント合せするための手段のサジタル焦点上にほ
ぼ位置していなければならない。開口止めの中心はまた
光ファイバの光学軸の頂点上に位置している。従って、
各光ファイバの光学軸は開口の中心において集光装置の
光学軸と交差する。このような構成により、円弧に沿っ
た照射内に同一の部分コヒレンスが確保される。
Between the magnifying means and the means for transferring the arc of the light spot to the image plane and focusing there, there is a plane mirror for changing the direction of the arc coming out of the toroidal lens, and a focusing device if necessary. An aperture stop and a filter wheel may be provided which are arranged in the aperture plane of the optical device. The center of the aperture stop must lie approximately on the optical axis of the focusing device and on the sagittal focus of the means for relaying the arc and focusing it on the image plane. The center of the aperture stop is also located on the apex of the optical axis of the optical fiber. Therefore,
The optical axis of each optical fiber intersects the optical axis of the concentrator at the center of the aperture. Such a configuration ensures the same partial coherence within the illumination along the circular arc.

好ましい実施例では、光点の円弧を像面に転送しかつそ
の円弧をそこでピント合せするとともに円弧の長袋に沿
って光をぶれきせるだめの手段は、中継球面ミラーで構
成される。光ファイバの円弧半径が約40ミリメートル
である場合に、59.7ミリメードルの公称円弧半径を
得るためには、球面ミラーの半径は約146ミリメード
ルでなければならない。円弧像の焦点は、中継球面ミラ
ーの曲率中心を通る集光装置の光学軸に直交する平面上
に画成されて中継ミラーの接線焦点と合致する。
In a preferred embodiment, the means for transferring the arc of the light spot to the image plane and for focusing the arc there and for blurring the light along the length of the arc comprises a relay spherical mirror. If the arc radius of the optical fiber is about 40 millimeters, then to obtain a nominal arc radius of 59.7 millimeters, the radius of the spherical mirror must be about 146 millimeters. The focus of the arc image is defined on a plane passing through the center of curvature of the relay spherical mirror and perpendicular to the optical axis of the condenser, and coincides with the tangential focus of the relay mirror.

円弧像に沿った各点における主光はこの平面に直交し、
照射の同心性を確定する。
The chief ray at each point along the arc image is perpendicular to this plane,
Determine the concentricity of the irradiation.

光フアイバ円弧の公称位置近傍の共役焦点面は集光装置
の光学軸と同心関係にある円筒セグメントにより近似さ
れうる。この近似は、球面ミラーの開口側における主光
が集光装置の光学軸に対して約482°の角度ヲカす場
合に成立する。従って、光フアイバ円弧の小さい軸方向
偏位によって円弧像の半径が変更されるが、それの接線
焦点は影響されない。たとえば、光フアイバ円弧の1ミ
リメートルの軸方向変位により、円弧半径は約0.7ミ
リメードルだけ変化する。
The conjugate focal plane near the nominal position of the optical fiber arc can be approximated by a cylindrical segment concentric with the optical axis of the concentrator. This approximation holds true when the principal light on the aperture side of the spherical mirror is at an angle of about 482° with respect to the optical axis of the condenser. Therefore, a small axial excursion of the fiber optic arc changes the radius of the arc image, but its tangential focus is not affected. For example, a one millimeter axial displacement of the fiber optic arc changes the arc radius by approximately 0.7 millimeters.

本発明の集光装置では共役焦点距離がほぼ等しいから、
中継球面ミラーの球面収差は小さく、従って円弧像の縁
端における鋭さが大きくなる。これに対して従来の装置
では、共役焦点距離が等しくなかったがため、中継非球
面ミラーを必要としていた。
Since the condensing device of the present invention has approximately the same conjugate focal length,
The spherical aberration of the relay spherical mirror is small, so the sharpness at the edge of the arc image is large. In contrast, in conventional devices, the conjugate focal lengths were not equal, so a relay aspherical mirror was required.

本発明の集光装置では、中継ミラーのサジタル焦点面が
円弧像の向うにあるので、サノタル方向に、すなわち円
弧に沿ってその円弧が相当にぶれる。従って、円弧に沿
って平滑な光の分布を生じきせるために、光ファイバか
ら出て来た光の輝度は像面で平均化される。平滑化の程
度は開口の寸法に応じて増大する。f/4.2の寸法の
開口の場合には、ぶれノ+ターンは10〜12本の光フ
ァイバにわたって延長する。円弧像の端部近傍における
照射強度の誤差を回避するためには、規定の円弧長をこ
えた付加的なファイバが必要とされる。
In the condensing device of the present invention, since the sagittal focal plane of the relay mirror is located on the other side of the arc image, the arc is considerably shaken in the sagittal direction, that is, along the arc. Therefore, in order to create a smooth distribution of light along the arc, the brightness of the light coming out of the optical fiber is averaged at the image plane. The degree of smoothing increases with the size of the aperture. For an aperture dimensioned f/4.2, the blur + turn extends over 10-12 optical fibers. In order to avoid errors in the irradiation intensity near the ends of the arc image, additional fibers beyond the specified arc length are required.

ファイバの端部がトロイダルレンズの曲率中心に配置さ
れているから、そのトロイダルレンズは円弧の像品質に
は影響を及ぼさない。このトロイダルレンズの唯一の作
用は、ファイノく端部の見掛は上の寸法をN倍(ただし
Nはトロイダルレンズの屈折率である)することである
。従って、Nが1.5の場合には、直径0.6ミIJメ
ートルのファイバにより0.9ミリメートル幅の円弧が
得られる。
Since the end of the fiber is located at the center of curvature of the toroidal lens, the toroidal lens does not affect the image quality of the arc. The only action of this toroidal lens is to multiply the apparent upper dimension of the fine end by N times (where N is the refractive index of the toroidal lens). Therefore, if N is 1.5, a 0.6 mm diameter fiber will yield an arc 0.9 mm wide.

本発明による集光装置は従来技術では望みえなかった幾
つかの利点を有している。光ファイノく、石英ライトノ
やイブ、100ワツト・ラングおよびだ円反射器を用い
た好ましい実施例では、関心のあるスペクトル領域にお
けるランプ光の約25〜30%を集め、09ミリメート
ル幅の円弧像を生ずる。f/4.2〜f15の等価開口
では、吸収損失を伴なう場合でも、全体の効率は少なく
とも約20係である。
The concentrating device according to the invention has several advantages not available in the prior art. A preferred embodiment using an optical fiber, a quartz light bulb, a 100 watt rung, and an elliptical reflector collects approximately 25-30% of the lamp light in the spectral region of interest and produces an arc image 0.9 mm wide. arise. For an equivalent aperture of f/4.2 to f15, the overall efficiency is at least about a factor of 20, even with absorption losses.

1200ワット毛管アーク灯全用い、開口がf/。Fully equipped with 1200 watt capillary arc lamp, aperture f/.

4.2で、円弧幅が1ミリメートルの既存の集光装置設
計では、本発明による場合のわずかに15〜25%だけ
が集光装置出力として得られるに過ぎない。本発明によ
る集光装置は350〜450ナノメートルの範囲で1%
以上のランプ・パワ一対光出力変換効率を達成するが、
従来の装置では、同じスイクトル範囲でのランプ・・モ
ワ一対光出力変換効率は0.03%以下である。たとえ
ば、本発明の装置では、約350〜450ナノメートル
のスイクトル範囲で全ランプ出力が約8ワツトである場
合、約08〜1.5ワツトのパワーが集光装置の出力に
送られる。
4.2 and an arc width of 1 millimeter, the existing concentrator design provides only 15-25% of the concentrator output as in accordance with the present invention. The light concentrating device according to the invention is 1% in the range 350-450 nanometers.
Although achieving a lamp-to-power pair light output conversion efficiency of
In the conventional device, the lamp-to-moi pair light output conversion efficiency is 0.03% or less in the same spectral range. For example, in the device of the present invention, if the total lamp output is about 8 watts in the spectral range of about 350 to 450 nanometers, about 0.8 to 1.5 watts of power will be delivered to the output of the concentrator.

本発明による集光装置の他の大きな利点は5投影円弧像
に沿った測定エネルギ分布が所要の分布の±2係以内に
保持され、従って像面におけるウェーハに対して均一な
露光がなされるということである。プロジェクション・
アライナによる幾何学的走査特性の補償は、ファイバ円
弧におけるファイバ間隔を通じて集光装置設計にプログ
ラムされる。本発明では、ランプの位置合せおよびラン
プの経時変化は円弧像の均一度には実質的に影響を及ぼ
さない。これに対して、毛管アーク灯を用いた従来の装
置は、円弧に所望の輝度分布を得るためにゾリスリノ)
 (pre−s’lft’)の複雑な調節を必要とする
。本発明の装置はシリスリット全イJしていないし、ラ
ンプ出力の変化に適応するためのスリット調節も必要と
しない。
Another great advantage of the concentrator according to the invention is that the measured energy distribution along the five projection arc images is kept within ±2 factors of the desired distribution, thus resulting in a uniform exposure of the wafer in the image plane. That's true. Projection・
Compensation of the geometric scanning characteristics by the aligner is programmed into the concentrator design through the fiber spacing in the fiber arc. In the present invention, lamp alignment and lamp aging do not substantially affect the uniformity of the arc image. In contrast, conventional devices using capillary arc lamps are used to obtain the desired brightness distribution in the arc (Zolislino)
(pre-s'lft'). The device of the present invention does not have full slits and does not require slit adjustment to accommodate changes in lamp output.

本発明によれば、ファイバ円弧束の単純な輔方向変位に
より円弧半径の調節を行なうことができる。通常ピント
合せをやり直すことなしに、所定値から±50ミルだけ
円弧像の半径全変化することができる。従来の装置は、
円弧半径を容易に変化できるようになされていなかった
が、本発明の装置は最終的な解像度を与える微調機構を
有(−でいる。
According to the present invention, the arc radius can be adjusted by simply displacing the fiber arc bundle in the direction of the arm. Normally, the entire radius of the arc image can be changed by ±50 mils from a predetermined value without refocusing. The conventional device is
Although it was not possible to easily change the arc radius, the device of the present invention has a fine adjustment mechanism that provides the final resolution.

本発明の装置は開口の選択に関係なく全長および全幅に
沿って鮮明にピント合せきれる円弧を発生する。円弧の
半径または円弧の位置合せいいずれをも変更しない単一
の調節でもってピント合せ(焦点)が変化きれる。これ
らの特徴により、異なるマスク厚に適応しつるように迅
速なピント合せ調節が可能である。目標とする解像度を
得るためには、円弧半径と同様に、円弧像が適切にピン
ト合せされることが望1れる。
The device of the present invention produces a sharply focused arc along its entire length and width regardless of aperture selection. Focus can be changed with a single adjustment that does not change either the radius of the arc or the alignment of the arc. These features allow for smooth and rapid focusing adjustment to accommodate different mask thicknesses. In order to obtain the target resolution, it is desirable that the arc image be appropriately focused in the same way as the arc radius.

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図面において、100ワツト・コンノやクト水銀アーク
灯1からの光がだ円反射器2で集光され、そして集束さ
れて石英ライ)teイゾ3に入れられる。水銀アーク灯
1は反射器2の焦点に配置されるかあるいはその位置に
位置決め芒れるように調節されることが好ましい。その
光中の赤外線および可視光線はコールド・ミラー4で反
射される際にほとんど除去される。このコールド・ミラ
ー4はこの目的に適した誘電体波it有している。コー
ルド・ミラー4とライトノやイブ3との間に配置きれた
フィルタ・セレクタ5は位置合せ時に紫外線をしゃ断し
、シャン、りを提供し、かつ高速レノスタに露光する際
に中性密度フィルタを用いて光を減衰させる。ウェーハ
露光時に、フィルタ・セレクタ5は通常間るい開口を有
している。
In the drawing, light from a 100 watt mercury arc lamp 1 is focused by an elliptical reflector 2 and then focused into a quartz lamp 3. The mercury arc lamp 1 is preferably placed at the focal point of the reflector 2 or adjusted to position it there. Most of the infrared rays and visible rays in the light are removed when reflected by the cold mirror 4. This cold mirror 4 has a dielectric wave it suitable for this purpose. A filter selector 5 placed between the cold mirror 4 and the light beam 3 blocks ultraviolet rays during alignment, provides shading, and uses a neutral density filter when exposing to the high-speed light source. attenuates the light. During wafer exposure, filter selector 5 typically has a narrow aperture.

ライト・母イゾ3中を通る光は全内面反射を受け、それ
によって光が均質化されるとともに、ライトパイゾ3の
出口面9に均一な輝度分布が得られる。
The light passing through the light/matrix 3 undergoes total internal reflection, which homogenizes the light and provides a uniform brightness distribution on the exit surface 9 of the light/matrix 3.

その出口面9には光ファイバ束10の入力端が固着され
ている。光ファイバ束10はそれの出口12において光
を円弧状に配列はれた光点に分割する。
An input end of an optical fiber bundle 10 is fixed to the exit face 9. The fiber optic bundle 10 splits the light at its exit 12 into discrete light spots arranged in an arc.

光フアイバ束10内のファイバ間の間隔が最終的な円弧
像における輝度分布を決定する。光フアイバ束10内の
ファイバの出力端は集光装置の光軸と同心関係にあり、
かつその光学軸から48.2°だけ傾斜せl〜められて
いる。
The spacing between the fibers within the optical fiber bundle 10 determines the brightness distribution in the final arc image. The output ends of the fibers in fiber optic bundle 10 are concentric with the optical axis of the concentrator;
and is inclined by 48.2° from its optical axis.

トロイダル・レンズ11は、−側面を研磨きれて平坦化
されており、曲面側の半径が約5〜10ミリメートルの
範囲内にあり、かつその曲面がファイバの円弧半径に合
致しているガラス・ロッドで構成されており、このトロ
イダル・レンズ11がファイバの端部に固着されている
。ファイバの端部は光学軸と平行に研磨されて、円筒面
を形成している。トロイダル・レンズ11から出て来た
光はフラソートな折返しミラー13によって集光開口1
2Aに送られる。この集光開口12Aは集光装置の光学
軸と同心関係にあり、球面中継ミラー14のサジタル焦
点に配置されている。球面中継ミラー14のl1li率
中心は集光装置の光学軸上にある。球面中継ミラート1
の半径は、投写光学系のリング・フィールドに合致する
適当な半径を有する円弧像を像面上に結像するように選
択されている。球面中継ミラー14の内在的々非点収差
により、円弧幅に沿って急激に集束化し、円弧長に沿っ
て著しく非集束化きれる円弧像が生ずる。このようにし
て得られたほけた円弧像により、上記光ファイバ束の不
連続的な出力が像面における円弧像に沿って連続した光
分布に変換濱れる。
The toroidal lens 11 is - a glass rod whose side surfaces are polished and flattened, the radius of the curved surface is within a range of about 5 to 10 mm, and whose curved surface matches the arc radius of the fiber; The toroidal lens 11 is fixed to the end of the fiber. The end of the fiber is polished parallel to the optical axis to form a cylindrical surface. The light coming out of the toroidal lens 11 is collected by the condensing aperture 1 by the folding mirror 13 which is a flat sort.
Sent to 2A. The condensing aperture 12A is concentric with the optical axis of the condensing device and is located at the sagittal focus of the spherical relay mirror 14. The l1li index center of the spherical relay mirror 14 is on the optical axis of the condenser. Spherical relay mirror 1
The radius of is selected to image an arcuate image on the image plane with a suitable radius to match the ring field of the projection optics. The inherent astigmatism of the spherical relay mirror 14 produces an arc image that is sharply focused along the arc width and significantly defocused along the arc length. The thus obtained blurred arc image converts the discontinuous output of the optical fiber bundle into a continuous light distribution along the arc image on the image plane.

本発明のある種の実施例では、上記ライト・ぐイf (
light pipe )は矩形または正方形の横断面
を有し、同一横断面寸法を有する2つまたはそれ以上の
ノeイノ・セクションで構成きれる。これら・ぞイノ・
セクションを接合して連続したライトパイプ通路全形成
するためには、第2図に示されているように、コネクタ
として2個以上のプリズムを用いることができる。 ゛ 第2図においては、プリズム20および21がライトノ
やイノ・セクション22.23および24全結合してい
る。これらの70リズムは、光線の方向余弦を変更する
ことなしにライト・Pイノ中を通る光の方向を変更する
In certain embodiments of the present invention, the light guide f (
The light pipe has a rectangular or square cross-section and can be composed of two or more sections with the same cross-sectional dimensions. These・zoino・
To join the sections to form a complete continuous light pipe passageway, two or more prisms can be used as connectors, as shown in FIG. 2. In FIG. 2, prisms 20 and 21 are fully connected to light and ino sections 22, 23 and 24. These 70 rhythms change the direction of light passing through the light P ino without changing the direction cosine of the ray.

プリズムでの光損失を回避するために、各プリズムの入
口および出口面と連続ライ)4イゾとの間の固着境界面
の屈折率が小さくなければならない。また5つのプリズ
ム面はすべて研磨これ、かつそれらのプリズムの面と接
合ライトパイプ・セクションは、長さ、幅および平坦度
を整合されなければならない。プリズムの斜面にはその
面を通じて光が漏れるのを防止するために、被覆を施す
必要がありうる。
To avoid light loss in the prisms, the refractive index of the fixed interface between the entrance and exit surfaces of each prism and the continuous line 4 iso must be small. Also, all five prism faces must be polished, and those prism faces and the joining light pipe sections must be matched in length, width, and flatness. The slopes of the prisms may need to be coated to prevent light from leaking through those surfaces.

損失および角度分布変化を伴なうことなしに光がライト
パイプ22からプリズム20に入るためには、ライトパ
イプ22を出てプリズム20に入る光ビームの入射角が
プリズム/ライト・やイノ境界面における臨界角よりも
小キくなければならない。光がプリズム20から出てラ
イドパ47’23に入るためには、そのプリズムを出て
ラーイト・Pイノ23の入口面に入る光ビームの入射角
がプリズム/ライト・ぐイノ0境界面における臨界角よ
り犬きくなければならない。プリズムの臨界角は固着材
のJu4折率をプリズムの屈折率で割った値のアークコ
ザイノで与えられる。
In order for light to enter prism 20 from light pipe 22 without losses and angular distribution changes, the angle of incidence of the light beam exiting light pipe 22 and entering prism 20 must be close to the prism/light interface. must be smaller than the critical angle at . In order for light to exit the prism 20 and enter the RidePa 47'23, the angle of incidence of the light beam that exits the prism and enters the entrance surface of the Rite-P Ino 23 must be the critical angle at the prism/Light-Guino 0 interface. I have to listen to dogs more. The critical angle of the prism is given by the arckozaino value obtained by dividing the Ju4 refractive index of the fixing material by the refractive index of the prism.

これらの条件が満たされた場合には、ライト・モイノ2
2を出て、プリズム20に入り、そしてプリズム20の
斜面で反射して、さもなければ光ビームをライトノソイ
ノ22に戻す通路に入る光ビームは、プリズム20内で
反射はれ、ライトパイプ23に入る。ライトノやイブ2
2からプリズム20に入る光ビームの角度は臨界角より
も小さくなり、プリズム20の斜面から反射された光ビ
ームはそのプリズムの垂直壁での入射角が臨界角よシも
大きくなる。このようにして、光ビームはプリズム20
内で内部反射され、そして臨界角よシも小さい入射角を
もってライトパイプ23に入る。
If these conditions are met, Light Moino 2
The light beam exiting the prism 20, entering the prism 20, and reflecting off the slopes of the prism 20, otherwise passing the light beam back to the light pipe 22, is reflected within the prism 20 and enters the light pipe 23. . Light Noya Eve 2
The angle of the light beam entering the prism 20 from the prism 20 will be smaller than the critical angle, and the light beam reflected from the slope of the prism 20 will have an angle of incidence at the vertical wall of the prism that is larger than the critical angle. In this way, the light beam is directed to the prism 20
and enters the light pipe 23 with an angle of incidence smaller than the critical angle.

第6図は本発明による集光装置の各構成要素を正確かつ
精密に位置合せしかつパーキン・エルマー (Perk
in−Elmer )社製のホトリトグラフ装置のよう
な装置の投光光学系に集光装置を位置合せするための方
式を示している。この位置合せ装置111″はオートコ
リメータと呼ばれており、視映スクリーン30、ビーム
スシリツタ−31、ビーム拡大器;39、折返しミラー
13(第1図)、集束レンズ35および中継ミラー14
(第1図)全具備している。折返しミラー13および中
継ミラー111も本発明の集光装置の構成要素である。
FIG. 6 shows the accurate and precise alignment of each component of the light condensing device according to the invention and the Perkin-Elmer (Perkin-Elmer)
1 shows a scheme for aligning a light collection device with the projection optics of an apparatus such as an in-Elmer photolithography apparatus. This alignment device 111'' is called an autocollimator, and includes a viewing screen 30, a beam sinter 31, a beam expander 39, a folding mirror 13 (FIG. 1), a focusing lens 35, and a relay mirror 14.
(Figure 1) Fully equipped. The folding mirror 13 and the relay mirror 111 are also components of the condensing device of the present invention.

投光光学系36は上記ノセーキン・エルマー社製のもの
のようなホトリトグラフ装置にみられるものである。
The light projecting optics 36 are those found in photolithographic apparatus such as those manufactured by Nosekin Elmer, mentioned above.

動作時には、ヘリウム/ネオンレーザ32からのビーム
33はビームスシリツタ−3LK入り、次に通路40を
通ってビーム拡大器39に入る。
In operation, beam 33 from helium/neon laser 32 enters beam cylinder 3LK and then passes through passage 40 to beam expander 39.

ビーム拡大器39は拡大されたビーム41を放射し、こ
の拡大されたビームが折返しミラー13に入射する。ビ
ーム41の一部分は折返しミラー1:つの表面から視映
スクリーン30に反射されて、その視映スクリーン上に
基準点を形成する。ヒ゛−ム41の残部は折返しミラー
13の開口を通って通路42上に入る。この系からレン
ズ;35を除去し、光ビーム42の通路内の面38にテ
スト・マスクを・配置Qすると、光ビーム42がこのテ
スト・マスクから、折返しミラー130じ1」口を通る
通路に沿って反射でれ、視映スクリーン:30に戻され
る。
Beam expander 39 emits an expanded beam 41 which is incident on folding mirror 13 . A portion of the beam 41 is reflected from the surface of the folding mirror 1 onto the viewing screen 30 and forms a reference point on the viewing screen. The remainder of the beam 41 passes through the opening in the folding mirror 13 and onto the passage 42. Removing the lens 35 from the system and placing a test mask at the surface 38 in the path of the light beam 42, the light beam 42 is directed from the test mask to the path through the folding mirror 130. It is reflected along the screen and returned to the viewing screen 30.

而38におけるテスト・マスクを、それから反射された
ビームが折返しミラー13から反射された光により形成
でれる基準点に合致するまで調節すること【より、テス
ト・マスク面が折返しミラー13と平行な状態となされ
る。この調節により、光ファイバ束10から出て来る円
弧像の面が折返(7ミラー13と平行となるので、その
円弧像の焦点面がマスク面と平行となる。これが、本発
明の集光装置内の各構成要素を正確かつ精密に位置合せ
するに際しての第]のステップである。
Adjusting the test mask at step 38 until the reflected beam matches the reference point formed by the light reflected from the folding mirror 13, so that the test mask surface is parallel to the folding mirror 13. It is done. By this adjustment, the surface of the circular arc image emerging from the optical fiber bundle 10 is folded (parallel to the 7 mirror 13), so the focal plane of the circular arc image becomes parallel to the mask surface. This is the first step in accurately and precisely aligning each component in the image forming apparatus.

第2のステップでは、第6図に示されたオートコリメー
タ装置内にレンズ35を入れる必要がある。レンズ35
ば、テスト・マスク面38と本発明の集光装置の光学軸
の交点でビーム42全集束ζぜる。集光装置の光学軸は
中継ミラー14の曲率中心にも合致する。レンズ35の
焦点に、光を拡散させるだめの手段を配置し、かつこの
光拡散手段から中継ミラー14の面に入る光がレンズ3
)の焦点における拡散手段に戻るまで中組:ミラ−1,
1の位置を調節することにより、中継ミラート10曲率
中心が集光装置の光学軸に合致せしめられうる。
The second step requires placing the lens 35 into the autocollimator device shown in FIG. lens 35
For example, the beam 42 is fully focused at the intersection of the test mask surface 38 and the optical axis of the inventive focusing device. The optical axis of the condenser also coincides with the center of curvature of the relay mirror 14. A means for diffusing light is arranged at the focal point of the lens 35, and the light entering the surface of the relay mirror 14 from the light diffusing means is transmitted to the lens 35.
) middle group: mirror 1,
By adjusting the position of 1, the center of curvature of the relay mirror 10 can be aligned with the optical axis of the concentrator.

第6図に示されたオートコリメータ装置は、・9−ギン
・エルマー社製の装置のようなホトリトグラフ装置にお
ける投光光学系に本発明の集光装置を位置合せすること
をも可能にする。この方法における第1のステップは、
折返しミラー1:3をホト!J )グラフ装置内の実際
のマスク面に対して平行な状態とすることである。この
結果tq↓Iるための方法は、前述のようにテスト・マ
スク面を折返しミラー13と平行状態にするために用い
ら7上るのと同じ方法である。
The autocollimating device shown in FIG. 6 also makes it possible to align the focusing device of the invention with the projection optics in a photolithographic device, such as the device manufactured by Ginn-Elmer & Co. . The first step in this method is
Photo of the folding mirror 1:3! J) Parallel to the actual mask surface in the graphing device. The method for achieving this result tq↓I is the same method used to bring the test mask surface parallel to the folding mirror 13, as described above.

第2のステツノは、上記ホトリトグラフ装置Vこおける
投光光学系の光学軸と一緒に集光装置の丸学軸全位置決
めすることであり、このことは、1−記ホトリトゲラフ
装置の投光光学系における二次ミラーの曲率中心をレン
ズ35の焦点に位め合せすることりこより達成される。
The second step is to fully position the optical axis of the light condensing device together with the optical axis of the light projection optical system in the photolithography device V. This is achieved by aligning the center of curvature of the secondary mirror in the system with the focal point of the lens 35.

第3((、本発明による万一トコリメーク装置はレンズ
35から出て来た光をホトリトグラフ装置の実際のマス
ク面38上に集束させるために用いることができる。好
捷しい実施例では、適当な集束がイ:Iられる捷で、中
継ミラー、折返しミラー、ファイバ円弧格体およびレン
ズ35が光学軸と−にとに移動きれる。
Third, the collimation device according to the present invention can be used to focus the light emerging from the lens 35 onto the actual mask surface 38 of the photolithographic device. When a proper focusing is achieved, the relay mirror, the folding mirror, the fiber arc body and the lens 35 can be moved to the optical axis.

第4に、マスク面38における円弧の半径は、最適解像
度を得るために前述のように調節されうる。
Fourth, the radius of the circular arc in mask plane 38 may be adjusted as described above to obtain optimal resolution.

本発明によるオートコリメータ装置は他の重要な機能ヲ
翁している。すなわち、この装置は、ホトリトグラフ装
置の投光光学系における一次および二次ミラーの曲率中
心間に所要の分離を得るため、および−次ミラーの曲率
中心が本発明による集光装置の光学軸上に存在すること
を確保するために用いら几うる。この2つの目的は、レ
ンズ35から出て来た光をホトリトグラフ装置における
一次および二次ミラーの曲率中心で集束きせることによ
り達成される。
The autocollimator device according to the invention performs other important functions. That is, this device is designed to obtain the required separation between the centers of curvature of the primary and secondary mirrors in the projection optics of the photolithographic apparatus and to ensure that the center of curvature of the -order mirror is on the optical axis of the focusing device according to the invention. It is used to ensure the existence of These two objectives are accomplished by focusing the light emerging from lens 35 at the centers of curvature of the primary and secondary mirrors in the photolithographic device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による集光装置の一例台・示ず概略図、
第2図は第1図の装置で用いられたライト・やイブを2
以上の方向に屈曲きせるだめの手段を示す概略図、第ろ
図はホトリトグラフ装置の投光光学系に第1図に示され
た装置を位置合(主する/Cめの方式を示す概略図であ
る。 図中、1は水銀アーク灯、2はだ円反射器1.うはライ
トパイプ、4はコールド・ミラー、5はフィルタ・セレ
クタ、10は光ファイバ束、11はトロイダル・レンズ
、1:3は折返しミラー、1・1は中継ミラー、20お
よび21はノリズム、22゜2:3および24はライト
パイプ、30は視映スクIJ −7、:31はビームス
ノリツタ−132+1へIJウム/ネオンレーザ、35
は集束レンズ、:36は投光光学系、39はビーム拡大
器をそれぞれ示す、。 特許用JIB 人 ロナルド ニス ・・−シェル代理
人 弁理士山元俊仁 tA面のj?”I気;l打iに変更なし)メ;λ天Z t メ:つ7芝3 T−続ネ(ill古 書和59年9月 7日 特ンI庁長′自 志 賀 学 殿 ]、 4JI件の表示 昭和59年特許和第118675号 2光明の名称 集光装置 3補正をする者 811件との関係 特許出願人 氏名 ロナルド ニス バーノニル 4、代 理 人〒105 5袖正命令の日刊 自発補正 (j補正の71象 願書の優先潅主張の欄、明細儒−お
よび図面の全文、および委任状 7補正の内容 fl) Hlj、委任状(原文および訳文)は別紙のと
おり。
FIG. 1 is a schematic diagram (not shown) of an example of a light condensing device according to the present invention;
Figure 2 shows the light beams used in the device shown in Figure 1.
A schematic diagram illustrating means for bending in the above directions. In the figure, 1 is a mercury arc lamp, 2 is an elliptical reflector, 1 is a light pipe, 4 is a cold mirror, 5 is a filter selector, 10 is an optical fiber bundle, 11 is a toroidal lens, 1 :3 is a folding mirror, 1 and 1 are relay mirrors, 20 and 21 are Norism, 22° 2:3 and 24 are light pipes, 30 is a viewing screen IJ-7, :31 is an IJ beam to a beam snoritzer-132+1 /Neon Laser, 35
36 is a focusing lens, 36 is a projection optical system, and 39 is a beam expander. Patent JIB Person Ronald Niss - Shell agent Patent attorney Toshihito Yamamoto tA side j? ``I ki; no change to l stroke i) me; 4JI Display Patent No. 118675 of 1988 2 Name of Komei Light condensing device 3 Relationship with 811 persons who make corrections Patent applicant name Ronald Nis Vernonil 4, agent Postal address 105 5 Daily publication of Sleeve correction order Spontaneous Amendment (J Amendment 71 section of application for priority claim, full text of specification and drawings, and contents of amendment to power of attorney 7 fl) Hlj, power of attorney (original text and translation) are as attached.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、実質的に光円錐角度の変化を伴なわずかつ実質的(
(先の吸収または反射損失を伴なわずに光を均質化する
だめの手段と、この均質化手段から出て来た光を分割し
て、実質的に等しい輝度を有する光点よりなり予め定め
られた半径、幅および方向を有する円弧とする手段と、
前記円弧の幅を拡大し、その円弧の円錐角をそれの幅方
向に比例的に減少させて集光装置の開口内に円形的に対
称な光分布を生せしめる手段と、前記円弧を前記拡大手
段から像面に転送し、前記円弧を前記像面に集束はせ、
前記像面における円弧の長さに沿って前記光を均質化す
る手段よりなる集光装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、前
記光均質化手段が少なくとも1つのライト・やイブより
なる前記集光装置。 3、特許請求の範囲第2項記載の集光装置において、前
記ライト・ぐイブが、丸味を帯びた、正方形のあるいは
長方形の横断面を有する中実の石英プリズムである前記
集光装置。 4、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、前
記均質化手段から出て来た光を分割する前記手段が光フ
ァイバのアレイよりなる前記集光装置。 5、特許請求の範囲第4項記載の集光装置において、前
記円弧像に沿った輝度分布がファイバ端部間の間隔の関
数である前記集光装置。 6、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、前
記光点の円弧の幅を拡大する前記手段が、それに前記分
割手段を接合されたトロイダルレンズよりなり、このト
ロイダルレンズが前記開口内に円形的に対称な照射を生
ずるようになされた前記集光装置。 7、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、前
記光点の円弧を転送しかつその円弧を像面において集束
させる前記手段が球面中継ミラーよりなり、この中継ミ
ラーの曲率中心がそれの光学・i’lll K対して直
交する平面内てあり、前記円弧像力荀jl j[’、 
ミラーの接線焦点に結像し、かつ前記ミラーのザノクル
焦点面が、前記円弧に沿ったサジタル方向に前記光点の
円弧を均質化し、像面における円弧に沿って平滑な光分
布を生せしめるのに十分な距離たけ前記円弧の像の向う
に変位せしめられるようになされた前記集光装置。 8、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、前
記均質化手段に光を送るためのランプ/た円反射器の組
合せを具備し、前記ランプのワット数が約100〜50
0ワツトの範囲内にある前記集光装置。 9、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、前
記像面をホトリトグラフ装置のマスク面に対して正確か
つ精密に平行な状態とする手段を具備している前記集光
装置。 10、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、
前記円弧をホトリトグラフ装置のマスク面上で集束させ
る手段全具備している前記集光装置。 11、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、
集光装置の光学軸をホ) リトグラフ装置1/こおける
投光光学系の光学軸と位置合せするための手段を具備し
ている前記集光装置。 12、特許請求の範囲第1項記載の集光装置において、
ホトリトグラフ装置における一次および二次ミラーの曲
率中心の間隔を正確かつ精密に調節するための手段を具
備している前記集光装置。 13、実質的に充円錐角度に変化を伴なわずかつ実質的
に吸収または反射損失を伴なわずに光を均質化する手段
と、この均質化手段から出て来た光音分割し予め定めら
れた輝度、半径、幅および方向を有する光点の円弧とな
して集光装置の開口内に円形的に対称な照射を生せしめ
る手段と、前記光を前記円弧の長さに沿って均質化させ
て前記円弧を像面に転送しかつその像面上で集束はせる
手段を具備し、前記像面に到達する関心のあるスdクト
ル領域内の光とランプの光出力の比として定義される効
率が約20〜30%の範囲内にあり、前記円弧に沿った
輝度分布が所望の分布の約261)内にあり、かつ円弧
半径が、再集束を伴なうことなしに、予め定められた半
径から約±50ミルの範囲内で調節可能である集光装置
[Claims] 1. Slight and substantial (
(a means for homogenizing the light without previous absorption or reflection losses; and a predetermined means for dividing the light emerging from the homogenizing means into light spots of substantially equal brightness. means for forming an arc having a radius, width and direction;
means for enlarging the width of the arc and proportionally reducing the cone angle of the arc in the width direction thereof to produce a circularly symmetrical light distribution within the aperture of the concentrator; transferring the arc from the means to an image plane and focusing the arc on the image plane;
A condensing device comprising means for homogenizing the light along the length of an arc in the image plane. 2. The light collecting device according to claim 1, wherein the light homogenizing means comprises at least one light beam. 3. A condensing device according to claim 2, wherein the light guide is a solid quartz prism having a rounded, square or rectangular cross section. 4. The light condensing device according to claim 1, wherein the means for dividing the light emitted from the homogenizing means comprises an array of optical fibers. 5. The condensing device according to claim 4, wherein the luminance distribution along the arc image is a function of the spacing between the fiber ends. 6. In the condensing device according to claim 1, the means for enlarging the width of the arc of the light spot comprises a toroidal lens to which the dividing means is joined, and the toroidal lens is arranged within the aperture. said condensing device adapted to produce circularly symmetrical illumination; 7. In the light condensing device according to claim 1, the means for transferring the arc of the light spot and focusing the arc on the image plane comprises a spherical relay mirror, and the center of curvature of the relay mirror is The optics of i'llll are in a plane perpendicular to K, and the circular image power s jl j[',
The image is formed at a tangential focus of a mirror, and the focal plane of the mirror homogenizes the arc of the light spot in the sagittal direction along the arc, producing a smooth light distribution along the arc at the image plane. said concentrating device adapted to be displaced towards said image of said arc by a distance sufficient to . 8. A light condensing device according to claim 1, comprising a lamp/circular reflector combination for directing light to the homogenizing means, the lamp having a wattage of about 100 to 50 watts.
Said light concentrator in the range of 0 watts. 9. The light condensing device according to claim 1, further comprising means for bringing the image plane accurately and precisely parallel to a mask surface of a photolithography device. 10. In the light condensing device according to claim 1,
said light focusing device, comprising all means for focusing said arc on a mask surface of a photolithographic device; 11. In the light condensing device according to claim 1,
The light collecting device comprises means for aligning the optical axis of the light collecting device with the optical axis of the projection optical system in the lithographic apparatus 1. 12. In the light condensing device according to claim 1,
The light condensing device comprises means for accurately and precisely adjusting the spacing between the centers of curvature of the primary and secondary mirrors in a photolithographic apparatus. 13. Means for homogenizing light with little and substantially no absorption or reflection loss with a substantial change in the angle of the full cone, and for dividing and predetermining the light sound emerging from the homogenizing means. means for producing a circularly symmetrical illumination within the aperture of the concentrator in the form of an arc of light spots having a brightness, radius, width and direction of the light, and homogenizing said light along the length of said arc; means for transferring said circular arc to an image plane and focusing it on said image plane; the luminance distribution along said arc is within about 261) of the desired distribution, and the arc radius is within a predetermined range without refocusing. A light concentrator that is adjustable within approximately ±50 mils from the defined radius.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0222318A2 (en) * 1985-11-12 1987-05-20 Svg Lithography Systems, Inc. Short arc lamp image transformer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0222318A2 (en) * 1985-11-12 1987-05-20 Svg Lithography Systems, Inc. Short arc lamp image transformer
EP0222318A3 (en) * 1985-11-12 1989-07-19 The Perkin-Elmer Corporation Short arc lamp image transformer

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