JPS61169815A - Lighting optical device - Google Patents

Lighting optical device

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JPS61169815A
JPS61169815A JP60009653A JP965385A JPS61169815A JP S61169815 A JPS61169815 A JP S61169815A JP 60009653 A JP60009653 A JP 60009653A JP 965385 A JP965385 A JP 965385A JP S61169815 A JPS61169815 A JP S61169815A
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light source
optical path
prism
illumination
path difference
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Masato Shibuya
眞人 渋谷
Makoto Uehara
誠 上原
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Nikon Corp
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Nippon Kogaku KK
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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform extremely uniform illumination by providing a generating member which generates an optical path difference among optical paths corresponding to plural light source images and a transmissivity correcting member which prevents irregularity in illumination. CONSTITUTION:Coherent parallel luminous flux from a light source 10 is passed through a stepped prism 30 which has steps as the optical path difference generating member to form light source images as many as the steps through a lenticular lens 4, and the light source images 11 illuminate a pattern on a reticle R to form its images on a wafer W. The prism 30 have the steps which differ in optical path length and degree of light absorption and irregularity in illumination is generated on an illuminated body, so the transmissivity correcting member 70 is made different in transmissivity at parts corresponding to the respective steps of the prism 30 to uniform the intensity of the transmitted light. Thus, extremely uniform illumination having no irregularity in illumination is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高輝度でしかも均一な照明を行い得る照明装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a lighting device capable of providing high brightness and uniform illumination.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、半導体の製造に用いられるフォトリソグラフィー
を行う装置として、プロキシミティ方式のものや投影露
光方式のものが知られており、特に縮小投影型露光装置
は超LSIの製造に不可欠となってきている。これらフ
ォトリソグラフィーを行う装置においては、高い輝度で
しかも均一な照明を行う必要があり、一般には超高圧水
銀灯が用いられ、その集光には楕円反射鏡が用いられて
いる場合が多い。しかしながら、最近は超LSIの一層
の高集積化が望まれてきており、照明の均一性のみなら
ず、より高輝度の照明が必要となってきている。高輝度
の光源として従来よりレーザーが知られているが、レー
ザーは強い可干渉性を持つため照明物体面上にて干渉縞
を形成し、均一な照明には不利であった。
Proximity-type and projection exposure-type devices are conventionally known as photolithography devices used in the manufacture of semiconductors, and reduction projection-type exposure devices in particular have become indispensable for the manufacture of VLSIs. . In these photolithographic apparatuses, it is necessary to provide uniform illumination with high brightness, and an ultra-high pressure mercury lamp is generally used, and an elliptical reflecting mirror is often used to collect the light. However, recently there has been a demand for even higher integration of VLSIs, and not only uniform illumination but also higher luminance illumination is required. Lasers have long been known as high-intensity light sources, but because lasers have strong coherence, they form interference fringes on the illumination object surface, which is disadvantageous for uniform illumination.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、レーザー等のコヒーレント光源を用い
ながら、均一性に優れた照明を行い得る照明光学装置を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide an illumination optical device that can perform illumination with excellent uniformity while using a coherent light source such as a laser.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この目的を達成するため本発明による照明光学装置は、
コヒーレント光源と、該コヒーレント光源から供給され
る光束から複数の光源像を形成する光源像形成部材と、
該複数の光源像に対応する複数の光路に対して互いに光
路差を与え、被照明物体面上にて干渉縞が形成されるこ
とを防止する光路差生起部材と、該光路差生起部材によ
り前記複数の光路間で生じる透過率の不均一を補正し、
前記被照明物体面上にて照明ムラが発生することを防止
する透過率補正部材とを有することを特徴とするもので
ある。
To achieve this objective, the illumination optical device according to the invention comprises:
a coherent light source; a light source image forming member that forms a plurality of light source images from a light beam supplied from the coherent light source;
an optical path difference generating member that gives an optical path difference to a plurality of optical paths corresponding to the plurality of light source images to prevent interference fringes from being formed on the surface of the object to be illuminated; Corrects the non-uniformity of transmittance that occurs between multiple optical paths,
The present invention is characterized by comprising a transmittance correction member that prevents uneven illumination from occurring on the surface of the object to be illuminated.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の一実施例を図面を参照しながら、説明する
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は上記の如き本発明の原理を示す概略構成図であ
る。コヒーレント光a!10から供給すれるコヒーレン
トな平行光束は、光路差生起部材として複数の段差を備
えた階段プリズム3を透過した後、階段プリズム3の段
差数と同数のレンズブロックを備えたレンティキュラー
レンズ4によってその射出面近傍に階段プリズム3の段
差数と同数の光源像を形成する。複数の光源像l′から
の光束は、コンデンサレンズ5を介して物体面6を重畳
的に照明する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of the present invention as described above. Coherent light a! The coherent parallel light flux supplied from 10 passes through a staircase prism 3 having a plurality of steps as an optical path difference generating member, and then is reflected by a lenticular lens 4 having lens blocks of the same number as the number of steps of the staircase prism 3. The same number of light source images as the number of steps of the step prism 3 are formed near the exit surface. The light beams from the plurality of light source images l' illuminate the object surface 6 in a superimposed manner via the condenser lens 5.

同図では、コヒーレント光源10は点光源1が正レンズ
2によってコリメートされた状態と等価であるため、便
宜上点光源として図示した。そして、レンティキュラー
レンズ4は8個のレンズブロックが並列配置されて構成
されており、各レンズブロックにより8個の光源像菖′
が形成されるものとし、階段プリズム3はレンティキュ
ラーレンズ4の各レンズブロックに対応する光路ごとに
異なる光路長を生ずるべく8つの段を有しており、8個
の光源像1′に対してそれぞれ光路差を生ずるものであ
る。
In the figure, since the coherent light source 10 is equivalent to a point light source 1 collimated by a positive lens 2, it is illustrated as a point light source for convenience. The lenticular lens 4 is composed of eight lens blocks arranged in parallel, and each lens block produces eight light source images.
The step prism 3 has eight steps to produce a different optical path length for each optical path corresponding to each lens block of the lenticular lens 4. Each produces an optical path difference.

ここで、点光源1から光源像1′の任意の1点iまでの
光路長をJiとし、この点iから物体面6上の任意の点
pまでの光路長をli’とする。
Here, the optical path length from the point light source 1 to an arbitrary point i on the light source image 1' is assumed to be Ji, and the optical path length from this point i to an arbitrary point p on the object plane 6 is assumed to be li'.

点pは複数の光源像の各々から照明されているので、光
源像の点iと異なる他の任意の点jについて同様に、点
光源4からの光路長1j、物体面上の点pまでの光路長
をpj’とすると、光源像1′上の2点i及びjを通っ
て物体面上の点pに達する各光路の光路差Δlは、 Δl= (6i+j! l ’) −(N j+g 3
’)・・・・・ (1) と表される。この光路差Δlがコヒーレント光源からの
光によって定まる可干渉距離りより大きい場合には、光
源像上の1対の点i及びjからの光束によっては、物体
面上の点pにおいては干渉が起こらない、従って、光源
像上の任意の2点i、jに対して、また被照明物体面上
での任意の点pに対して、 1(j!!+’  量 ’)  −(#j41j’) 
  I>L・・・・・ (2) の条件を満たす場合に被照明物体面上での干渉縞の形成
を避けることが可能である。
Since point p is illuminated by each of the plurality of light source images, similarly for any other arbitrary point j different from point i in the light source image, the optical path length from point light source 4 is 1j, and the distance to point p on the object plane is When the optical path length is pj', the optical path difference Δl of each optical path passing through the two points i and j on the light source image 1' and reaching the point p on the object plane is Δl= (6i+j! l') −(N j+g 3
')... (1) If this optical path difference Δl is larger than the coherence distance determined by the light from the coherent light source, interference will not occur at point p on the object plane depending on the light beams from the pair of points i and j on the light source image. Therefore, for any two points i and j on the light source image, and for any point p on the illuminated object surface, 1(j!!+'quantity') - (#j41j' )
I>L... (2) When the following condition is satisfied, it is possible to avoid the formation of interference fringes on the illuminated object surface.

いま、光源像1′の上で1対の点i、jが隣接している
として、上記(1)式を書き換えれば、光路差ΔLは Δ1=  (1i−j!j)+  (j!i’−j!j
’)と表される。ここで、この右辺第1項は階段プリズ
ム3によって生じる光路差に対応しているので、いま階
段プリズム3の各段差をSとすると、これによって生じ
る光路差は、階段プリズム3の屈折率nとして(n−1
)  ・Sと表され、隣合う点i、jについては、 CI!i−1j) = (n  1)  ・Sとなる。
Now, assuming that a pair of points i and j are adjacent on the light source image 1', and rewriting the above equation (1), the optical path difference ΔL is Δ1 = (1i-j!j) + (j!i '−j!j
'). Here, the first term on the right side corresponds to the optical path difference caused by the step prism 3, so if each step of the step prism 3 is now S, the optical path difference caused by this is expressed as the refractive index n of the step prism 3. (n-1
) ・Represented as S, for adjacent points i and j, CI! i-1j) = (n 1) ・S.

またレンティキエラーレンズ4の各レンズブロックの間
隔をd、その開口数をNAとするならば、光源像1′か
ら被照明物体の周縁までの光路差は、d−NA  と表
され、 C1l ’−13’)−d−NA となる。なお、レンティキュラーレンズ4の開口数NA
は、その射出角を20とすれば、sinθで定義される
Furthermore, if the distance between each lens block of the Lentiki error lens 4 is d, and its numerical aperture is NA, then the optical path difference from the light source image 1' to the periphery of the object to be illuminated is expressed as d-NA, and C1l'-13')-d-NA. In addition, the numerical aperture NA of the lenticular lens 4
is defined as sin θ, assuming that its exit angle is 20.

(2)式の条件は、 l(n−1)・S+d−NAI>L となり、光路差生起部材としての階段プリズム3により
生ずべき各光路に対する光路差は、(n−1)・S>d
−NA+L−・ ・ ・ ・ (3)と与えられる。
The condition of equation (2) is l(n-1)・S+d-NAI>L, and the optical path difference for each optical path caused by the step prism 3 as the optical path difference generating member is (n-1)・S> d
-NA+L-・ ・ ・ ・ (3) is given.

そして、階段プリズム3の互いにmヶだけ離れたプリズ
ムブロックに対しては、 (n−1)  ・m−S>m−d−NA+Lを満足する
ことが必要であるが、この条件は(3)式を満たしてい
れば、必然的に満足されることが明らかである。
For the prism blocks of the stair prism 3 that are spaced m apart from each other, it is necessary to satisfy (n-1) ・m-S>m-d-NA+L, but this condition is (3). It is clear that if the formula is satisfied, then the condition is necessarily satisfied.

尚、コヒーレント光源から供給される光束の中心波長を
λ、波長幅をΔλとするとき、可干渉距離りは、 L=λ8/Δλ・・・・・・・・ (4)で与えられる
Incidentally, when the center wavelength of the light beam supplied from the coherent light source is λ and the wavelength width is Δλ, the coherence length is given by L=λ8/Δλ (4).

以上の原理で干渉縞の発生は防止されるのであるが、そ
のための中心的構成要素である光路差生起部材としての
階段プリズム3は、その構造から被照明物体上に照明ム
ラを生じさせてしまうという欠点を持っている。すなわ
ち階段プリズム3は各段が同じ材質で構成され、しかも
各段で光路長が異なるので、各段で光の吸収の度合が異
なり、透過率が不均一となるため、照明ムラが生じるの
である。この照明ムラの発生を防止する手段として透過
率補正部材7が、階段プリズム3の階段状の端面に設け
られている。この補正部材7は、階段プリズム3の各段
における透過率を、最も透過率の低い段すなわち最も光
路長の長い段に合致させるべく残りの段の透過率を調整
するものであり、誘電体膜、磁性体膜、金属膜、半導体
膜を蒸着等の方法により、最も光路長の長い段を除くプ
リズム3の階段状の端面に付着されている。各段におけ
る透過率を、最も透過率の低い段に合致させたために補
正部材7による光量のロスを最小に抑えることができる
Although the generation of interference fringes is prevented by the above principle, the staircase prism 3, which is a central component for this purpose and serves as an optical path difference generating member, causes uneven illumination on the illuminated object due to its structure. It has the disadvantage of In other words, each stage of the stair prism 3 is made of the same material, and each stage has a different optical path length, so each stage has a different degree of light absorption, resulting in uneven transmittance and uneven illumination. . As a means for preventing the occurrence of this illumination unevenness, a transmittance correction member 7 is provided on the step-shaped end face of the step prism 3. This correction member 7 adjusts the transmittance of the remaining stages so that the transmittance of each stage of the step prism 3 matches the stage with the lowest transmittance, that is, the stage with the longest optical path length. , a magnetic film, a metal film, or a semiconductor film is attached to the stepped end face of the prism 3 except for the step with the longest optical path length by a method such as vapor deposition. Since the transmittance of each stage is made to match the stage with the lowest transmittance, the loss of light amount due to the correction member 7 can be minimized.

第2図は、半導体製造用の縮小投影型露光装置に応用し
た実施例の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment applied to a reduction projection type exposure apparatus for semiconductor manufacturing.

コヒーレント光源10からの平行光束は光路差生起部材
としての複数の段差を備えた階段プリズム30を透過し
、階段プリズム30の段差数と同数のレンズブロックを
備えたレンティキュラーレンズ40に達し、これにより
階段プリズム30の段差数と同数の光源像11が形成さ
れる。光源像11からの光束は、コンデンサレンズ50
によりて被照明物体としてのレチクルRに導かれ、レチ
クルRを照明する。そしてレチクルR上に形成されてい
る所定のパターンは、投影対物レンズ12によってウェ
ハW上に投影される。光源像11の像11′が、コンデ
ンサレンズ50によって投影対物レンズ12の入射瞳上
に、すなわち図示した如く対物レンズ12の絞り12a
の位置に形成され、いわゆるケーラー照明がなされてい
る0図中には、レチクルRとウェハWとの共役関係を示
す光線を実線で、また光源像の共役関係を示す光線を破
線で記した。
The parallel light beam from the coherent light source 10 passes through the step prism 30, which is an optical path difference generating member and has a plurality of steps, and reaches the lenticular lens 40, which has the same number of lens blocks as the number of steps in the step prism 30. The same number of light source images 11 as the number of steps of the step prism 30 are formed. The light flux from the light source image 11 is transmitted through the condenser lens 50
is guided to the reticle R as an object to be illuminated, and the reticle R is illuminated. The predetermined pattern formed on the reticle R is then projected onto the wafer W by the projection objective lens 12. An image 11' of the light source image 11 is placed on the entrance pupil of the projection objective 12 by means of a condenser lens 50, i.e., on the aperture 12a of the objective 12 as shown.
In FIG. 0, which is formed at the position where so-called Koehler illumination is performed, the light rays showing the conjugate relationship between the reticle R and the wafer W are shown as solid lines, and the light rays showing the conjugate relationship of the light source image are shown as broken lines.

透過率補正部材70は、透過率調整用のいわゆるNDフ
ィルタであり、階段プリズム30とレンティキエラーレ
ンズ40との間に配置されている。
The transmittance correction member 70 is a so-called ND filter for transmittance adjustment, and is arranged between the step prism 30 and the Lentiki error lens 40.

この透過率補正部材70は、階段プリズム30の各段を
透過してくる光の強度を均一化するように、種々の透過
率をもった部分が階段プリズム30の各段と対向して平
面的に配列されている。従って階段プリズム30の各段
を透過した各党は対向する補正部材70の各部分を透過
して強度が均一化され、レンティキュラーレンズ40の
対向するレンズブロックにそれぞれ入射する。
The transmittance correction member 70 has portions with various transmittances facing each step of the step prism 30 in a planar manner so as to equalize the intensity of light passing through each step of the step prism 30. are arranged in Therefore, each particle that has passed through each step of the step prism 30 passes through each part of the opposing correction member 70, has a uniform intensity, and enters the opposing lens block of the lenticular lens 40, respectively.

ここで、光路差生起部材としての階段プリズム30は屈
折率n−1,5で、段差の値は4.0fiである。コヒ
ーレント光源10としては、エキシマレーザ−の一つで
高出力、高効率の希ガスハライドレーザー(XeCJ)
を用いるものとする。
Here, the step prism 30 as an optical path difference generating member has a refractive index of n-1.5 and a step value of 4.0 fi. As the coherent light source 10, a rare gas halide laser (XeCJ), which is one of the excimer lasers and has high output and high efficiency, is used.
shall be used.

この希ガスハライドレーザーは、中心波長λ=308n
m、波長幅Δλ=0.5nsのコヒーレント光束を供給
するものである。従って、このコヒーレント光束の可干
渉距離りは(4)式によってほぼ0.2mmである。ま
た、レンティキュラーレンズ40の開口数NAが0.2
で各レンズブロックの間隔が6.0wmであるとすると
、(3)式の条件で与えられる階段プリズム30の光路
差の最小値は1.4fiとなる。従って、段差プリズム
40によって生じる光路差は、 (1,51)   x4.   Omm=2.  0 
−1となり、この値は、条件(3)で与えられる光路差
の最小値よりもかなり大きく、レチクルR上に何等干渉
縞を形成することなく極めて均一な照明を行うことが可
能である。
This rare gas halide laser has a center wavelength λ=308n
m, wavelength width Δλ=0.5 ns. Therefore, the coherence length of this coherent light beam is approximately 0.2 mm according to equation (4). Further, the numerical aperture NA of the lenticular lens 40 is 0.2.
Assuming that the distance between each lens block is 6.0 wm, the minimum value of the optical path difference of the step prism 30 given by the condition of equation (3) is 1.4 fi. Therefore, the optical path difference caused by the step prism 40 is (1, 51) x4. Omm=2. 0
-1, which is considerably larger than the minimum value of the optical path difference given by condition (3), and it is possible to perform extremely uniform illumination without forming any interference fringes on the reticle R.

上記の説明では、簡単のためにレンティキュラーレンズ
40についても、階段プリズム30についても3次元的
構成には触れなかったが、実用上は、例えば第3図の斜
視図に示す如き構成の階段プリズム31を用い、レンテ
ィキュラーレンズも3次元的に配列されたものを用いる
必要がある。
In the above explanation, for the sake of simplicity, neither the three-dimensional configuration of the lenticular lens 40 nor the stair prism 30 was mentioned, but in practice, for example, a stair prism with a configuration as shown in the perspective view of FIG. 31, and the lenticular lenses must also be arranged three-dimensionally.

第3図に示した階段プリズム31は、長さの異なる12
個の四角柱プリズム312〜312によって構成され、
最も長い四角柱プリズム31Jまでの長さがSだけ増し
ながら順に配列されている。
The stair prism 31 shown in FIG.
Consisting of four quadrangular prisms 312 to 312,
The prisms are arranged in order with the length up to the longest square prism 31J increasing by S.

第2図との対応では、第3図の上方が入射光側であり、
下方が射出光側であるが、光路差生起部材としては、そ
の表裏は関係なく、レンテイキュラーレンズの個々のレ
ンズブロックの光路に対して、階段プリズムの各四角柱
プリズムが配置されることが重要である。
In correspondence with Fig. 2, the upper part of Fig. 3 is the incident light side,
The lower side is the exit light side, but as an optical path difference generating member, each quadrangular prism of the stepped prism can be arranged with respect to the optical path of each lens block of the lenticular lens, regardless of its front and back sides. is important.

上記の条件は厳密に満たされることが望ましいが、レン
ティキュラーレンズによって多数の光源像が形成される
場合には、被照明物体面上の任意の点において、光源像
の1対または数対の点による干渉縞が形成されても、全
体的な光強度に対して弱いため、実用上はほぼ十分な均
一照明が可能である。この場合には、光源像のいくつか
の対によって生ずる被照明物体面上での干渉縞の位置が
、照明領域中である程度ランダムになっていればより良
い。このような構成によれば、多数の光源像に対応する
光路間それぞれにおける光路差を低く抑えることができ
、または多数の光路間のうちの幾対かにおいては光路差
を無くすことができ、よって最長光路と最短光路との差
を比較的小さくできるので、光路差生起部材をコンパク
トに構成することが可能になる。
It is desirable that the above conditions be strictly satisfied, but when a large number of light source images are formed by a lenticular lens, one or several pairs of points on the light source image may be Even if interference fringes are formed, they are weak relative to the overall light intensity, so that practically sufficient uniform illumination is possible. In this case, it is better if the positions of the interference fringes on the surface of the object to be illuminated, which are generated by some pairs of light source images, are somewhat random in the illumination area. According to such a configuration, it is possible to suppress the optical path difference between each of the optical paths corresponding to a large number of light source images, or it is possible to eliminate the optical path difference between some pairs of the large number of optical paths. Since the difference between the longest optical path and the shortest optical path can be made relatively small, the optical path difference generating member can be configured compactly.

このような例の階段プリズム31′を示した平面図が第
4図であり、図中の数字は各四角柱プリズムの長さの順
序を表している(数字の小さいもの程長い)。すなわち
この場合には最も長い四角柱プリズムと最も短い四角柱
プリズムとが隣接するように配列して、光路差生起部材
全体として長さの均一化を図ったものである。第3図お
よび第4図に示した階段プリズムの例では、共に断面形
状が四角形の柱上プリズムブロックを束ねたものとした
が、これは一般にレチクルR上に形成される投影パター
ンが矩形であるためであり、矩形領域の照明に有効であ
る。このような構成によると干渉縞の発生を防止できる
ばかりでなく、照明ムラの発生も抑制できるという効果
があり、透過率補正部材を省略しても良い。
FIG. 4 is a plan view showing such an example of the step prism 31', and the numbers in the figure represent the order of the lengths of the square prisms (the smaller the number, the longer). That is, in this case, the longest rectangular prism and the shortest rectangular prism are arranged adjacent to each other to make the length of the optical path difference generating member as a whole uniform. In the example of the stepped prism shown in FIGS. 3 and 4, columnar prism blocks with a square cross-sectional shape are bundled, but the projection pattern formed on the reticle R is generally rectangular. This is effective for illuminating a rectangular area. Such a configuration has the effect of not only preventing the occurrence of interference fringes but also suppressing the occurrence of uneven illumination, and the transmittance correction member may be omitted.

第5図の平面図に示した階段プリズム31#の例では、
それぞれ断面形状が扇型の柱上プリズムを長いものを中
心として順次螺旋状に配列したものであり、図中の数字
は各柱状プリズムの長さの順序を表している(数字の小
さいもの程長い)。
In the example of the stair prism 31# shown in the plan view of FIG.
Each columnar prism has a fan-shaped cross section and is arranged in a spiral pattern with the longest prism at the center.The numbers in the figure represent the order of the length of each columnar prism (the smaller the number, the longer the prism ).

この場合には、一般的に回転対称に構成される光学系に
合わせて、光路差生起部材もほぼ回転対称となっており
、しかも比較的高輝度の光束が存在する中心部に長い柱
状プリズムを配置しているため、均一照明にはより有効
であり、透過率補正部材を省略しても良い。
In this case, in accordance with the optical system that is generally rotationally symmetrical, the optical path difference generating member is also almost rotationally symmetrical, and a long columnar prism is placed in the center where a relatively high-intensity light beam exists. Since the transmittance correction member is arranged, it is more effective for uniform illumination, and the transmittance correction member may be omitted.

上記実施例では光路差生起部材とレンティキュラーレン
ズとを分離して配置したが、これらを一体とすることも
可能である。第6図はその例を示す側面図であり、階段
プリズム32の入射面32aは階段状に形成されており
、射出面32bには階段プリズムの各プリズムブロック
に対応して正レンズ作用を持つレンティキュラーレンズ
が形成されている。
In the above embodiment, the optical path difference generating member and the lenticular lens are arranged separately, but it is also possible to integrate them. FIG. 6 is a side view showing an example. The entrance surface 32a of the step prism 32 is formed in a step shape, and the exit surface 32b is provided with a lens having a positive lens action corresponding to each prism block of the step prism. A cular lens is formed.

また、光路差生起部材としては、上述の如きプリズムに
限らず、第7図に側面を示したオプティカルファイバー
33を用いることもできる。図示した例では、その入射
面33aと射出面33bとをともに平面として各ファイ
バー束の長さが必要な光路差に応じて変えられている。
Further, the optical path difference generating member is not limited to the prism described above, but an optical fiber 33 whose side surface is shown in FIG. 7 can also be used. In the illustrated example, both the entrance surface 33a and the exit surface 33b are flat, and the length of each fiber bundle is changed according to the required optical path difference.

そしてこのオプティカルファイバー33の配設位置は、
コヒーレント光源10とレンティキュラーレンズ40と
の間に限らず、レンティキュラーレンズ40が形成する
光源像11の結像位置またはその近傍であっても良い。
The location of this optical fiber 33 is
The location is not limited to between the coherent light source 10 and the lenticular lens 40, but may be at or near the imaging position of the light source image 11 formed by the lenticular lens 40.

光路差を生じさせるためには、プリズムの長さばかりで
はなく屈折率の異なる光学材料にて各プリズムブロック
を構成することもできる。さらに、光源像形成部材とし
て、上記の例では正レンズ作用を持つレンティキエラー
レンズを用いたが、負レンズ作用を持つものでも同様に
用いることができ、この場合には光源像が虚像として形
成される。
In order to create an optical path difference, each prism block can be made of optical materials having different refractive indexes as well as different prism lengths. Furthermore, although a Lentiki error lens with a positive lens effect was used as the light source image forming member in the above example, it can be similarly used with a negative lens effect, and in this case, the light source image is formed as a virtual image. be done.

そして、レンティキュラーレンズとしては、その入射側
にレンズ面が形成されていても良いし、射出側にレンズ
面が形成されていても良く、両側にレンズ面を形成して
も良い。
The lenticular lens may have a lens surface formed on its entrance side, a lens surface formed on its exit side, or a lens surface formed on both sides.

透過率補正部材の位置は、上記実施例の位置に限るもの
ではなく、要するに干渉縞の発生を防止するために形成
された各光源像を形成する複数の光が交叉しない位置で
あれば何処でも良い。
The position of the transmittance correction member is not limited to the position in the above embodiment, but may be any position as long as the plurality of lights forming each light source image formed to prevent interference fringes do not intersect. good.

また透過率補正部材は、上記実施例の如く他の構成要素
(光路差生起部材、光源像形成部材)と独立した形態を
とるものに限られるものではなく、例えば光路差生起部
材または光源像形成部材を各光源像を形成する複数の光
が透過する部分ごとに透過率の異なる光学材料で構成し
て他の構成要素と融合した形態で透過率補正部材を構成
しても良い。
Further, the transmittance correction member is not limited to a form that is independent of other components (the optical path difference generating member, the light source image forming member) as in the above embodiments, but, for example, the transmittance correction member is The transmittance correction member may be configured by using an optical material having a different transmittance for each portion through which a plurality of lights forming each light source image are transmitted, and fused with other components.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の如く、本発明によれば、レーザー等のコヒーレン
ト光源を用いながらも極めて均一性に優れた照明を行う
ことができ、例えばエキシマレーザ−の如き高輝度、高
効率の光源によって、従来以上に明るい均一照明が可能
となる。そして、半導体製造に不可欠のフォトリソグラ
フィーを行うための装置の照明系として用いるならば、
従来と同様の均一性を維持しつつ極めて高輝度の照明が
可能となるため、いわゆるスループットの向上をもたら
し、またレーザーによってさらに短波長の光を用いてフ
ォトリソグラフィーを行うことが可能となるため、超L
SIパターンの一層の微細化にも有用である。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide extremely uniform illumination even though a coherent light source such as a laser is used. Bright, uniform illumination is possible. If used as an illumination system for a device that performs photolithography, which is essential for semiconductor manufacturing,
This makes it possible to provide extremely high-intensity illumination while maintaining the same uniformity as conventional methods, resulting in an improvement in throughput, and it also makes it possible to perform photolithography using shorter wavelength light using a laser. Super L
It is also useful for further miniaturization of SI patterns.

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

第1図は本発明による照明光学装置の原理を示す図、第
2図は本発明の一実施例の概略構成図、第3図は光路差
生起部材の例を示す斜視図、第4図、第5図は光路差生
起部材の他の例を示す説明図、第6図、第7図はそれぞ
れ光路差生起部材の例を示す側面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 10・・・・・・・コヒーレント光源 3.30.31.31’、31’、32.33・・・・
・・・・・光路差生起部材 4.40・・・・・光源像形成部材 6・・・・・・・・被照明物体
FIG. 1 is a diagram showing the principle of an illumination optical device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing an example of an optical path difference generating member, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing another example of the optical path difference generating member, and FIGS. 6 and 7 are side views showing examples of the optical path difference generating member, respectively. [Explanation of symbols of main parts] 10... Coherent light source 3.30.31.31', 31', 32.33...
..... Optical path difference generating member 4.40 ..... Light source image forming member 6 ..... Object to be illuminated

Claims (1)

【特許請求の範囲】 コヒーレント光源と、 該コヒーレント光源から供給される光束から複数の光源
像を形成する光源像形成部材と、 該複数の光源像に対応する複数の光路に対して互いに光
路差を与え、被照明物体面上にて干渉縞が形成されるこ
とを防止する光路差生起部材と、該光路差生起部材によ
り前記複数の光路間で生じる透過率の不均一を補正し、
前記被照明物体面上にて照明ムラが発生することを防止
する透過率補正部材とを有することを特徴とする照明光
学装置。
[Scope of Claims] A coherent light source, a light source image forming member that forms a plurality of light source images from a light flux supplied from the coherent light source, and a plurality of optical paths corresponding to the plurality of light source images, each of which has an optical path difference. and an optical path difference generating member that prevents the formation of interference fringes on the illuminated object surface, and corrects non-uniformity in transmittance occurring between the plurality of optical paths by the optical path difference generating member,
An illumination optical device comprising: a transmittance correction member that prevents uneven illumination from occurring on the surface of the object to be illuminated.
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