JPH06144842A - フライアイレンズの製造方法 - Google Patents

フライアイレンズの製造方法

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JPH06144842A
JPH06144842A JP4302188A JP30218892A JPH06144842A JP H06144842 A JPH06144842 A JP H06144842A JP 4302188 A JP4302188 A JP 4302188A JP 30218892 A JP30218892 A JP 30218892A JP H06144842 A JPH06144842 A JP H06144842A
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Hideki Takizawa
英樹 滝沢
Hirotsugu Takase
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の光学機能面(凸面)を有するフライア
イレンズを、高精度に、低価格で製造する方法を提供す
る。 【構成】 両面を研磨した光学ガラス材料1と上型2と
外型4と下型3を準備し上型2と外型4と下型3はプレ
ス機にセットする。光学ガラス材料1を加熱炉で加熱し
これを、上型2と下型3を組合せた中に移送しプレスす
ることにより、上型2と下型3の金型仕上げ面を光学ガ
ラス材料1の研磨面に加圧転写させフライアイレンズが
完成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造装置
等の光学装置において、照度均一性が要求される光学系
で用いられる、照度不均一な光を照度均一な光に変換さ
せるためのフライアイレンズの製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】シリコン等のウエハ上に集積回路(I
C)の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィ技
術においては、ステッパーと呼ばれる露光装置(半導体
製造装置)が用いられる。一般に、ステッパーの照明系
には、複数の2次光源を形成し、物体面(マスク面)を
多数光束で照明することによりマスクによる回折像を除
去するとともに、ムラのない均一な照明を得るためにフ
ライアイレンズが用いられている。フライアイレンズ用
の光学材料としては、ほう珪クラウンガラスやリン酸塩
系ガラス、i線(365nm)よりも短波長のKrF
(248nm)やArF(193nm)エキシマレーザ
ー用には短波長での光透過率の高い合成石英ガラスやC
aF2(蛍石)などのフッ化物単結晶が用いられる。
【0003】従来、フライアイレンズは、図8に示すよ
うな角型棒状の凸レンズを一個一個製造し、図7に示す
様に個々のレンズを接着剤で貼り合わせることにより、
凸面の集合体を構成する方法で製造されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の製造方法においては、角型棒状の凸レンズ
を一個一個製造するため、個々のレンズの長さにバラツ
キが発生し、貼り合わせにより構成された凸面集合体の
個々の凸面の高さが不均一になり、フライアイレンズと
しての光学性能を劣化させる問題があった。
【0005】また、個々のレンズを貼り合わせるため、
貼り合わせに使った接着材が硬化する際の収縮によっ
て、レンズが引っ張られ、大きな歪が発生することによ
り、フライアイレンズとしての光学性能の劣化という問
題もあった。さらに、実際に光学系に組み込んで長期間
使用した場合、光を吸収することによる接着剤の劣化に
よって、個々のレンズの貼り合わせ精度が低下するとい
う問題もあった。
【0006】その上、角型棒状レンズ一個一個を高精度
研磨加工により製造するため、加工に長時間を要し、大
変高価なフライアイレンズとなってしまう問題があっ
た。本発明は、このような問題を解決し、高精度かつ安
価なフライアイレンズの製造方法を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決する為の手段】そこで、本発明者らは鋭意
研究した結果、このような凸面の集合体を形成するの
に、複数の凹面からなる上下型の凹面パターンを、加熱
軟化させた光学ガラス材料に加圧転写することにより上
記問題点を解決できることを見い出し、本発明を成すに
至った。
【0008】よって、本発明は第1に、光学ガラス材料
を加熱軟化させる工程と、該軟化した光学ガラス材料を
高精度研磨した複数の凹面パターンを有する一対の上下
型の間に移送する工程と、該上下型のパターンを前記軟
化した光学ガラス材料に加圧転写する工程とからなるフ
ライアイレンズの製造方法を提供するものである(第1
の発明)。
【0009】また、本発明は第2に、高精度研磨した複
数の凹面パターンを有する一対の上下型の間に光学ガラ
ス材料を配置する工程と、前記光学ガラス材料を挟持し
た上下型を加熱することにより前記光学材料を軟化する
工程と、前記上下型のパターンを前記軟化した光学ガラ
ス材料に加圧転写する工程とからなるフライアイレンズ
の製造方法を提供するものである(第2の発明)。
【0010】
【作用】本発明においては、まず、複数の凹面を有する
上下型は、炭化タングステン、高速度鋼、セラミックス
等からなり、高精度な研磨加工が可能で、個々の凹面も
高精度となり、長さのバラツキは極めて少なく、この上
下型より加圧転写された凸面パターンは、従来のような
高さのバラツキは無く高精度に製造できる。
【0011】また、従来の様な接着剤による貼り合わせ
が必要無いことから、接着剤の硬化する際の収縮による
歪の発生や、光の吸収による接着剤の劣化等の不都合が
全く無い。さらに、凸面パターンを、複数の高精度研磨
した凹面を有する上下型の凹面パターンを加圧転写する
方法で製造するために、従来のような長い加工時間を必
要とせず、極めて短時間で製造することができる。
【0012】光学ガラス材料を加熱軟化させる工程にお
いては、光学ガラス材料によっても加熱の温度範囲は変
わってくるが、例えば、ほう珪ガラスでは650℃〜7
00℃、石英ガラスでは1200℃〜1250℃が好ま
しい。一般に、加熱温度を高めに設定し、上下型として
高速度鋼等の型を用いる場合には、設備・上下型等のコ
ストが安く済むという利点がある。加熱温度を低めに設
定し、上下型として炭化タングステン等の超硬合金製の
金型を用いる場合には、高精度のフライアイレンズが得
られるという利点がある。
【0013】また、軟化した光学ガラス材料に上下型の
凹面パターンを加圧転写する工程においては、加圧の圧
力は20kgf/cm2 〜100kgf/cm2 程度が好ましい。
以下、実施例を用いて第1の発明及び第2の発明を詳し
く説明するが、本発明はこれらに限られるものではな
い。
【0014】
【実施例1】図1、図2を用いて、光学ガラス材料とし
てほう珪クラウン光学ガラスを使用した第1の発明の実
施例について説明する。図2に示すような両面を研磨し
た光学ガラス材料1と上型2と外型4と下型3を準備
し、上型2と外型4と下型3はプレス機にセットする。
光学ガラス材料1を加熱炉で、研磨面に傷の発生や異物
の付着の無い様な状態を保持しながら720℃に加熱す
る。加熱された光学ガラス材料1を、研磨面に傷の発生
や異物の付着の無い様な状態を保持しながら、研磨面の
一方が下型4に接し、且つ、もう一方の研磨面が図1の
向きで上方に位置する様に、外型4と下型3を組合せた
中に移送し、前記プレス機を作動させてガラス材料1を
16kgf/cm2 圧力で40秒間プレスすることにより、
上型2と下型3の金型仕上げ面を光学ガラス材料1の研
磨面に加圧転写させる。プレス後、上型1を光学ガラス
材料1から放し、プレスされた光学ガラス材料1を54
0℃まで冷却した後、外型4と下型3の組合せより取り
出し、徐冷炉で徐冷することにより、フライアイレンズ
が完成する。完成したフライアイレンズ凸面一個一個の
精度は、表面粗度Rmax10nm以下、球面のニュート
ンリングのバラツキ±3本以下、凸面高さ±2μm以下
となった。
【0015】製作したフライアイレンズを、実際の照明
系に組み込み、性能評価を実施した結果、従来品に較べ
て大きく光学性能が向上した。
【0016】
【実施例2】図1〜図6を用いて、第2の発明の第1の
実施例を説明する。図2に示すような角型50mm×5
0mmで厚さが20mmに両面研磨したほう珪クラウン
ガラス(光学ガラス材料)1を、10mm×10mmに
25分割しそれぞれがR8mmに凹面研磨仕上げされた
複数の仕上げ面をもつセラミックス製上型2及び下型3
の中間に配置し、外型(スリーブ)4の中に置く。この
光学ガラス材料1、上型2、下型3、スリーブ4がセッ
トされた状態のものを図4の装置の中にワーク5として
載せ台6の上に配置する。バルブ16を開き、油回転ポ
ンプ12によりチャンバー18を粗引きする。粗引き
後、バルブ16を閉じ、バルブ14及びバルブ15を開
き、油拡散ポンプ13にて本引きする。真空計19の真
空度が5×10-5Torr以下になったら図5のスケジ
ュールでヒーター8により加熱を開始する。温度を30
分で650℃まで上昇させ、10分間650℃で保持
し、その後10分間シリンダー10を作動させ加圧す
る。加圧開始後5分間でヒーター8による加圧を終了し
温度を降下する。加圧終了時点で温度は550℃以下に
なっている。その後放冷し、室温になったらバルブ15
を閉じ、リークバルブ17を開き大気を導入する。大気
導入後、ワーク5を取り出し、上型2及び下型3を外せ
ば図3のようなフライアイレンズが完成する。完成した
フライアイレンズの凸面1個1個の精度は、表面粗度R
max9nm以下、球面のニュートンリングのばらつき±
2本以下となった。また、1個1個の凸面の高さのばら
つきは±1μm以下となった。
【0017】製作したフライアイレンズを実際の光学系
に組み込み、性能評価をしたところ従来品に比べて光学
性能が大きく向上した。
【0018】
【実施例3】図1〜図6を用いて、第2の発明の第2の
実施例を説明する。図2に示すような角型25mm×2
5mmで厚さが15mmに両面研磨した石英ガラス(光
学ガラス材料)1を5mm×5mmに25分割しそれぞ
れがR6mmに凹面研磨仕上げされた複数の仕上げ面を
持つセラミックス製上型2及び下型3の中間に置き、ス
リーブ4の中に配置する。この石英ガラス1、上型2、
下型3、スリーブ4がセットされた状態のものを図4の
装置の中にワーク5として載せ台6の上に配置する。バ
ルブ16を開き、油回転ポンプ12によりチャンバー1
8を粗引きする。粗引き後、バルブ16を閉じ、バルブ
14及びバルブ15を開き、油拡散ポンプ13にて本引
きする。真空計19の真空度が5×10-5Torr以下
になったら図6の加熱スケジュールでヒーター8により
加熱を開始する。温度を50分で1200℃まで上昇さ
せ10分間1200℃で保持し、その後10分間シリン
ダー10を作動させ加圧する。加圧開始後5分間でヒー
ター8による加熱を終了し温度を降下する。加圧終了時
点で温度は1000℃以下になっている。その後放冷
し、室温になったらバルブ15を閉じ、リークバルブ1
7を開き大気を導入する。大気導入後ワーク5を取り出
し、上型2及び下型3を外せば図3のようなフライアイ
レンズが完成する。完成したフライアイレンズの凸面1
個1個の精度は、表面粗度Rmax9nm以下、球面のニ
ュートンリングのばらつき±2本以下となった。また、
1個1個の凸面の高さのばらつきは±1μm以下となっ
た。
【0019】製作したフライアイレンズを実際の光学系
に組み込み、性能評価したところ従来品に比べて光学性
能が大きく向上した。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の製造方法によれ
ば、複数の光学機能面を有するフライアイレンズが高精
度に製造できるため、実際の照明系の中に組み込んだと
き、その照明系が非常に高い性能を発揮する。また、接
着剤を使用しないで製造できるので、接着剤が硬化する
際の収縮による歪の発生が無い上、光の吸収による接着
剤の劣化が全く無いことから、長期間使用しても全く性
能低下が無いという効果もある。
【0021】さらに、加工時間の大幅な短縮により、従
来は極めて高価であったフライアイレンズが非常に低価
格で供給可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のフライアイレンズの製造方法の断面
図である。
【図2】 本発明に用いた光学ガラス材料の上面図及び
側面図である。
【図3】 本発明により製造したフライアイレンズの上
面図及び側面図である。
【図4】 本発明に用いた製造装置の概略図である。
【図5】 実施例2の加熱スケジュール図である。
【図6】 実施例3の加熱スケジュール図である。
【図7】 従来の製造方法により製造したフライアイレ
ンズの上面図及び側面図である。
【図8】 従来のフライアイレンズの製造方法に用いる
貼り合わせ用1個の凸レンズの上面及び側面図である。
【符号の説明】
1・・・光学ガラス材料 2・・・上型 3・・・下型 4・・・外型(スリーブ) 5・・・ワーク 6・・・載せ台 7・・・プレス軸 8・・・ヒーター 9・・・断熱板 10・・・シリンダー 11・・・本体 12・・・油回転ポンプ 13・・・油拡散ポンプ 14・・・バルブ 15・・・バルブ 16・・・バルブ 17・・・リークバルブ 18・・・チャンバー 19・・・真空計 20・・・接着剤
フロントページの続き (72)発明者 高瀬 裕嗣 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学ガラス材料を加熱軟化させる工程と、
    該軟化した光学ガラス材料を高精度研磨した複数の凹面
    パターンを有する一対の上下型の間に移送する工程と、
    該上下型のパターンを前記軟化した光学ガラス材料に加
    圧転写する工程とからなるフライアイレンズの製造方
    法。
  2. 【請求項2】高精度研磨した複数の凹面パターンを有す
    る一対の上下型の間に光学ガラス材料を配置する工程
    と、前記光学ガラス材料を挟持した上下型を加熱するこ
    とにより前記光学材料を軟化する工程と、前記上下型の
    パターンを前記軟化した光学ガラス材料に加圧転写する
    工程とからなるフライアイレンズの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002361597A (ja) * 2001-06-11 2002-12-18 Nikon Corp マイクロレンズアレイの製造方法、マイクロレンズアレイ、光学系、投影露光装置
JP2005247603A (ja) * 2004-03-02 2005-09-15 Okamoto Glass Co Ltd ガラス製品あるいは結晶化ガラス製品の加工方法及び製造方法

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