JPH0413686B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般に照明光学装置に関するものであ
り、時に半導体露光装置の照明光学系のように照
度分布の均一性を必要とする照明光学装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 半導体露光装置ではウエハ面の照度分布が一定
になるようにオプテイカルインテグレータを配置
し、また、照明光学系のレンズも照度分布が一定
となるように設計されている。これは微細化され
たパターンの線幅の再現性をよくするためには照
度のムラを極小に抑える必要があるからである。
しかし照度分布が一定となるようにレンズを設計
しても、照度のムラは製作、組立ての際の誤差に
起因するため装置ごとに照度のムラを最小にする
調整が必要になつてくる。また、照明装置いによ
つては所望のパターンの照度分布を得たい場合も
ある。

照明光学系の照度分布を可変とする従来の方法
として場所によつて透過率の異なるフイルターを
挿入して所望の照度分布を得ていたが、これでは
照射面での絶対照度が低下するという問題があ
り、また照度の分布を連続的に変化させることも
できない。

［発明が解決しようとする問題点その解決手段］ 本発明の目的は、照度を低下させることなく照
度分布を連続的に変化させることができる照明装
置を提供することである。

この目的は本発明に従つて照度分布特性を変化
させるよう光学系の光軸方向に移動可能な照度分
布可変レンズを含む照明光学装置によつて達成さ
れる。特に好ましい本発明の実施例では前記の照
度分布可変レンズは間隔を置いて配置した第１の
対のコンデンサレンズ素子と、同じように間隔を
置いて配置した第２の対のコンデンサレンズ素子
とを含み、第２の対のコンデンサレンズの相互間
隔を調整して所望の照度分布特性を得るように
し、第１の対のコンデンサレンズの相互間隔を調
整して第２の対のコンデンサレンズの相互間隔の
調整により生じた光学的特性の変化を補償するよ
うにしている。

［実施例］ 第１図は半導体露光装置に使用した本発明の照
明装置の実施例を示す。１は光源である水銀ラン
プ、２は楕円ミラー、３はミラー、４はオプテイ
カルインテグレータである。水銀ランプ１からの
光は楕円ミラー２の第２焦点にあるオプテイカル
インテグレータ４に集光する。５は照度分布可変
コンデンサ、６は絞り面である。２次光源となつ
ているオプテイカルインテグレータ４は照度分布
可変コンデンサレンズ５によつて絞り面６を照射
する。７ａ，７ｂは結像レンズ、８はミラー、９
はマスク面である。絞り面６はマスク面９の照明
範囲を決めるもので結像レンズ７ａ，７ｂでマス
ク面９に絞り面６は結像する。マスス面９におけ
る照度分布を可変するため、本発明に従つて照度
分布可変コンデンサ５を光軸に沿つて動かして絞
り面６での照度分布を変化させ、これを結像レン
ズ７ａ，７ｂでマスク面９に転写する。

第２図は第１図の照度分布可変コンデンサ５の
具体的な構成例である。１０は第１１図のオプテ
イカルインテグレータに対応する光源（２次光
源）であり１２〜１５のコンデンサレンズで照射
面１１を照明する。コンデンサレンズ１４，１５
の間隔を変化することによつて照射面１１の照度
分布を変化させそれに伴なつて発生する焦点距離
や収差の変化をコンデンサレンズ１２と１３のレ
ンズ間隔を変化させて補正させ照度分布以外の条
件を照度分布変更前と同じにする。ここで、レン
ズ１２は光源１０側に凸の負のメニスカスレン
ズ、レンズ１３は光源１０側に凸の正のメニスカ
スレンズ、レンズ１４は光源１０側に凸の正のメ
ニスカスレンズ、レンズ１５は両凸レンズであ
り、レンズ１２，１３とレンズ１４，１５間のそ
れぞれでメニスカス状の空気レンズを形成してい
る。

半導体露光装置の照明光学系で重要な性能は有
効照明範囲と照度分布と照明系の開口数と有効光
源分布である。本発明に従つてレンズの移動によ
つて照度分布を変化せる時、これに伴なつて同時
に変化する照明範囲と開口数と有効光源分布とを
一定に保つためには少なくとも２ケ所のレンズを
動かして照度分布を変化させると同時に他の光学
的性能の変化を補償して他の光学的性能について
は照度分布の変化前と同じままにしておくことが
必要である。このため第２図に示すように２組の
レンズ１２，１３と１４，１５を使用しているの
である。これについて詳細に説明する。照射面１
１における照度分布を変化させることは光源１０
が角度θで射出する光束の照射面上での座標をｙ
（θ）、角度θ＋Δθで射出する光束の照射面１１
上での座標をｙ（θ＋Δθ）とした時（ｙ（θ＋
Δθ）−ｙ（θ））／Δθを変化させることに対応す
る。レンズ１４，１５の空気間隔はこの（ｙ（θ
＋Δθ）−ｙ（θ））／Δθの分布を変化させるため
に設けたものである。照射面１１での照度分布を
変化させるにはレンズ１４，１５を移動させる必
要があるが、この移動に原因して生じる照明範囲
や開口数の変化は抑制しなければならない。レン
ズ１４，１５の空気間隔の変化によつて光学系の
近軸量や収差が変わつてしまうため照明範囲や開
口数や有効光源分布が変化するのであるが、これ
らの特性の変化を制御する目的でレンズ１２，１
３を設けている。

すなわち、レンズ１２，１３の間隔を調整する
ことによるレンズ１４，１５の移動によつて変化
する光学系の焦点距離を一定にするとともに、レ
ンズ１４，１５のレンズ間隔の変化によつて生じ
る光線１６ｂの照射面１１上での１６ｂ，１６ｃ
からのズレを消滅させることができる。この２ケ
所におけるレンズの移動が有効光源の歪や光線の
ケラレを起こさずに照明範囲と開口数とを一定の
まま照度分布だけを可変とすることを可能として
いる。

第３図にコンデンサレンズの移動による照度分
布の変化を示す。第３ｃ図のグラフにおいて横軸
は照射面上での半径を表わし、縦軸は中心の照度
を１とした時の軸外での照度を表わしている。第
３ａ図、第３ｂ図に示すレンズの調整位置
Acase、Bcaseをそれぞれ照度分布の両極端とし
てレンズ配置により照度分布は斜線範囲内の任意
の位置をとることを示している。このとき照度分
布は斜線範囲内で連続的に変化する。

第４図に本発明を半導体露光装置へ適用した別
の実施例を示す。第１図の実施例では照度分布可
変コンデンサレンズ５を調整して絞り面６におけ
る照度分布を可変としてこれをマスク面９に転写
したが、第４図の実施例では照度分布可変コンデ
ンサレンズ５ａ，５ｂを動かすことで直接マスク
面９の照度分布を変化させている。

［発明の効果］ 叙上から明らかなように、特定のレンズを移動
することにより照明範囲の変化、照度の低下、さ
らに結像性能に影響を及ぼす照射面での光源の形
状の変化等を許容範囲内に抑えて照射面の照度分
布を連続的に変化させることが可能になつた。

本発明を半導体露光装置に適用すれば装置ごと
に調整して照度のムラを最小とし、また意図的に
照度のムラを発生させて所望の照度分布を得るこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を半導体露光装置へ適用した実
施例の略図である。第２図は照度分布可変コンデ
ンサレンズの構成の一例を示す略図である。第３
ａ，３ｂ図は照度分布を変化させるレンズの配置
の調整を示し、第３ｃ図は照度分布を示すグラフ
である。第４図は半導体露光装置へ本発明を適用
した別の実施例の略図である。 １：水銀ランプ、２：楕円ミラー、３：ミラ
ー、４：オプテイカルインテグレータ、５，５
ａ，５ｂ：照度分布可変コンデンサレンズ、６：
絞り面、７ａ，７ｂ：絞り面の結像レンズ、８：
ミラー、９：マスク、１０：２次光源、１１：照
射面、１２〜１５：レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源からの光をオプテイカルインテグレータ
   ー上に集光し、該オプテイカルインテグレーター
   が形成する２次光源からの光束をレンズ系を介し
   て被照明面上に照射する装置において、前記レン
   ズ系が、前記レンズ系の焦点距離を一定に維持し
   つつ前記被照明面での軸上と軸外の照度比を調整
   するべく光軸に沿つて移動する複数のレンズを有
   することを特徴とする照明光学装置。