JPS63192234A - 照明装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザ等のコヒーレントな光束を放射する光源
からの光束を光学的な走査系により所望のコヒーレンジ
の照明光に変換して、被照射面を照明する照明装置に関
し、特に半導体製造における投影露光装置においてレチ
クルやマスク等を照明する際に好適な照明装置に関する
ものである。

（従来の技術） 従来よりレーザー特にエキシマレーザ−は遠紫外領域を
発振波長とし、高輝度でしかも単色性、指向性が良い為
半導体製造用の投影露光装置に大変有効な光源であるこ
とが指摘されている。

しかしながらエキシマレーザ−からの光束はコヒーレン
ジが良い為、従来の超高圧水銀灯を対象とした照明装置
を単に用いたのでは被照射面上にスペックルが生じ照明
ムラとなり光学性能を低下させる原因となってくる。

そこで従来よりレーザーのようなコヒーレンジの良い光
束を放射する光源を半導体製造用の照明装置として用い
る場合には、例えば第４図に示すように２枚のミラーを
有する走査系を利用し、所望のコヒーレンジの照明を得
るようにしている。

同図において４１はレーザー、４２はレーザー４１から
の光束であり、該光束４２を互いに直交する面内のＸ軸
とＹ軸に回転軸を有する２つの回転ミラー４３．４４よ
り成る走査系を介した後、集光レンズ４５に導光し、所
定面４６上に集光走査し２次光源面を形成している。

そして所定面４６を２次光源面とした照明光学、ｉ４７
によりレチクル又はマスク面等の被照射面４８上を照明
している。

同図における照明装置は２つの回転ミラー４３．４４を
Ｘ軸方向とＹ軸方向に各々一定の回転数で回転している
為２次光源面４６上に右ける走査形状が例えば第５図に
示すような短形状となっている。

この為回転対称な照明系を利用し、照明系の瞳面全体に
光束が入射するように構成すると、被照射面上でのコヒ
ーレンジを視野中心に対して同一にする為には、２次光
数面４６上の走査光束のうち４角の光束は不必要となり
、照明効率が低下してくる欠点があった。

逆に２次光数面４６からの走査光束を全て被照射面に指
向すると、視野中°心に対して方向によってコヒーレン
ジが変化することになり、例えばレチクル等のパターン
を結像光学系を介して結像する際の結像性能が劣化する
。

又走査系として２つの回転ミラーを使用している為に走
査系全体として大型化してくる等の問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は光学的な走査系を利用し、コヒーレントな光束
から任意のコヒーレンジの照明光を得て被照射面上を照
明することができる照明装置の提供を特徴とする 特に本発明では特定形状の走査系を用いることにより所
望のコヒーレンジの光束を所定の走査形状で、主に円形
状となる様に所定面上を走査し２次光源面を形成した高
い照明効率と均一なコヒーレンジを有し、しかも装置全
体の小型化を図った照明装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） コヒーレント光束を走査光学系を介して被照射面に指向
する照明装置であって、前記被照射面上でコヒーレント
光束を走査することにより形成される照明領域が大略円
形になる様に、前記走査光学系によりコヒーレント光束
を偏向したことである。

（実施例） 第１図は本発明の照明装置を半導体製造用の投影露光装
置に適用したときの一実施例の概略図である。

同図において１はコヒーレントな光束を放射する、例え
ばエキシマレーザ−等の光源、２は光学的な走査手段と
集光レンズを有する走査系で、光［１からのコヒーレン
トな光束を受け、所定の形状の大きさの２次光源面３を
形成している。４は照明光学系で２次光源面３を光源面
としている。

５は被照射面で例えばレチクルやマスク面等である。６
は投影光学系であり被照射面５上のレチクル等のパター
ンをウェハ７面上に投影している。

本実施例における照明光学系４は２次光数面３を走査集
光し、その後発散してきた光束により被照射面５上を照
明すると共に２次光源面３を投影光学系６の入射瞳６１
近傍に結像させるようにした所謂ケーラー照明系を構成
している。

第２図は本実施例における走査系を含む一部の要素の説
明図である。同図において２０は光源１からのコヒーレ
ントな光束、２１．２２は各々透過性の楔状の光学部材
、２３は集光レンズである。

２つの楔状の光学部材２１．２２は各々集光レンズ２３
の光軸２４を中心に互いに異った角速度Ｗ、、Ｗ２で不
図示の回転手段により回転させている。

本実施例では光源１からのコヒーレントな光束２０を走
査系２により走査し、２次光部面３上に順次集光するこ
とにより所定形状の特に円形状の２次光源面を形成して
いる。又楔形の光学部材の楔角を適切に設定することに
より走査範囲を所望の大きさ及び形状にしている。従っ
て所望のコヒーレンジの照明が行える。

第３図（Ａ）は本実施例において２つの楔形の光学部材
２１．２２の回転数の比を３＝７とした場合の第２次光
源面３上における走査形状の一実施例の説明図である。

同図において３１は走査用の光束の集光点の走査軌跡で
ある。

本実施例では２つの楔形の光学部材の回転数の比を適切
に設定し、２次光源面３上における走査用光束による走
査軌跡を種々変化させた状態で走査している。

例えば第３図（Ｂ）　、　（Ｃ）は各々２つの楔形の光
学部材２１．２２の回転数の比を３：８，５：１１とし
た場合の２次光源面３上における走査用光束による走査
軌跡の説明図である。

尚本実施例においては光源１からの光束を複数に分割し
、又は複数の光源を用い、複数の光束を種々の角度で走
査系に入射させることにより、例えば第３図（Ｄ）に示
すように７つの光束を種々の角度で入射させることによ
り２次光温血３上に複数の光束による走査軌跡が重複し
ないように形成させても良い。

これによれば所望のコヒーレンジの照明を極めて容易に
得ることができる。

本実施例では２つの透過性の楔状の光学部材２１．２２
を互いに接近させて双方を回転させて走査している為に
従来のように２つの回転ミラーを用いて走査する場合に
比べて装置全体の小型化が容易となる。

尚本実施例において楔状の光学部材を２つ以上用いて、
それらを互いに異った回転数で回転させても所定の走査
形状の第２次光源面を形成することができる。

又２つの楔形の光学部材を異った材質より構成し、色収
差等の影響を考慮して構成しても良い。

上記実施例では空間的に形成された２次光源面からの光
を集光レンズを介してレチクル等の被照射面に指向して
いた。

一方、２次光源面からの光を一旦フライアイレンズ、フ
ァイバー束等の多光束発生系に入射させ、この多光束発
生系を介して被照射面にコヒーレント光束を指向しても
良い。この様な多光束発生系を有する照明系によれば、
極めて均一に被照射面の照明を行なえる。尚フライアイ
レンズ等の複眼光学系を光束方向に複数個並べて配置す
ることにより更に均一な照明が行なえる。

（発明の効果） 本発明によれば簡易な構成により、コヒーレントな光束
より所定の走査形状の２次光源面が容易に得られ、しか
も照明効率の良い、すなわち所望のコヒーレンスの照明
のできる装置全体の小型化を図った、特に半導体製造用
の投影露光装置に好適な照明装置を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を半導体製造用の投影露光装置に通用し
たときの一実施例の概略図、第２図は第１図の一部分の
説明図、第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　
（Ｄ）は各々第１図に示す実施例における走査用光束に
よる走査軌跡の説明図、第４図は従来の照明装置の概略
図、第５図は第４図に示す照明装置における走査用光束
による走査軌跡の説明図である。図中１は光源、２は走
査系、３は２次光源面、４は照明光学系、５は被照射面
、６は投影光学系、７は被照射面、２１．２２は光学部
材、２３は集光レンズである。 特許出願人　　キャノン株式会社 第　１　口 り 見　２　図 第　３　図（へ） 第３図（Ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コヒーレント光束を走査光学系を介して被照射面
   に指向する照明装置であって、前記被照射面上でコヒー
   レント光束を走査することにより形成される照明領域が
   大略円形になる様に、前記走査光学系によりコヒーレン
   ト光束を偏向したことを特徴とする照明装置。
2. （２）前記走査光学系は集光レンズを有しており、複数
   の楔形の光学部材を該集光レンズの光軸中心に回転させ
   ることにより２次光源面をコヒーレントな光束で形成し
   、該２次光源面を光源面とした照明光学系を設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の照明装置。