JPH07113735B2 - 照明光学装置 - Google Patents

照明光学装置

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JPH07113735B2
JPH07113735B2 JP61212064A JP21206486A JPH07113735B2 JP H07113735 B2 JPH07113735 B2 JP H07113735B2 JP 61212064 A JP61212064 A JP 61212064A JP 21206486 A JP21206486 A JP 21206486A JP H07113735 B2 JPH07113735 B2 JP H07113735B2
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optical integrator
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哲男 菊池
正弘 中川
宏一 松本
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Nikon Corp
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Nippon Kogaku KK
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    • 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

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザーのようなコリメートされた光源を使
って対象物を均一に照明するための照明用光学装置に関
し、特にIC等の半導体素子を製造するための露光装置に
適した照明光学装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、IC等の半導体素子を製造するための露光装置に適
した照明光学装置としては、例えば特開昭56-81813号公
報に開示されているように、楕円鏡と1個の多数光源像
形成手段としてのオプティカルインテグレータを用いた
ものや、また、照明の均一性をより高めるために特開昭
58-147708号公報に開示される如く、直列配置された2
個のオプティカルインテグレータを用いたものが知られ
ている。しかし、これらの照明光学装置においては光源
として、超高圧水銀灯を用いており、短波長域での発光
特性が不十分で光量も小さなものしか得ることが出来な
いという欠点があった。このため、超高圧水銀灯に代わ
る短波長用の高出力光源としてレーザーを用いることが
提案されてきている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のような照明光学装置の光源とし
て、ある種のレーザー(例えば、エキシマ・レーザー,Y
AGレーザーなど)を用いる場合、レーザーのパワーが非
常に強いため、レンズそのものを破壊したり、レンズ内
部の反射により、ウエハ上に、ゴースト光が現れる恐れ
があった。
そこで本発明の目的は、これらの問題点の解消し、レー
ザーのようなある波長での光強度が非常に強い光源を使
用しても、レンズ等の光学素子を破壊する恐れがなく、
また照射物体上で効率がよくしかも均一な光強度分布を
得ることのできる照明光学装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、レーザー等の平行光束を供給する光源手段10
からの光束をレティクルRやマスク,ウエハW等の被照
明物体上にて、レーザー光束の断面内の強度分布むらに
もかかわらず均一照明を行うために、光源手段10から供
給される光束から複数の光源像を形成するための2次光
源形成手段1と、この2次光源形成手段1からの射出光
束中に配置された3次光源形成手段4、及び3次光源形
成手段4からの射出光束中に配置されたコンデンサーレ
ンズ6とを有する照明光学装置を基本としている。そし
て、前記2次光源形成手段は、その入射光側面に該2次
光源形成手段の厚さD1より長い焦点距離f1を有する複数
のレンズ面1aを有し、前記2次光源形成手段による前記
複数の光源像10aが前記2次光源形成手段の射出側空間
中に形成される構成としたものである。
〔作用〕
このような構成によれば、レーザー等の光源手段10から
供給される光束が最初に集光される位置が、2次光源形
成手段としての第1オプティカルインテグレータ1の素
子の外部の空間上であるため、光源手段からの光強度が
極めて強い場合にも、集光点での熱によって素子が破壊
される恐れがない。しかも、2次光源形成手段と直列に
配置された3次光源形成手段との組み合わせによって、
3次光源形成手段の射出面上には多数の点光源が形成さ
れ、実質的に均一で大きな面光源が形成されるため、被
照射面上にて効率良く均一な照明を行うことができる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明による照明光学装置を、投影型露光装置
の照明装置として用いた場合の一実施例の概略構成を示
す展開光路図である。光源手段としてのレーザー光源10
から供給される光束は実質的にコリメートされており、
2次光源形成手段としての第1オプティカルインテグレ
ータ1によって複数の光源像10aがその射出側空間の面
A上に形成される。この複数光源像10aからの光束は、
正レンズ2を通ってインプットレンズ3により平行光束
に変更されて3次光源形成手段としての第2オプティカ
ルインテグレータ4に入射する。
ここで、第1オプティカルインテグレータ1は、第2A図
の斜視図に示す如く、四角柱の棒状素子11が複数束ねて
構成されたものであり、各棒状素子11の入射面11aは凸
レンズ面に形成されている。そして、各棒状素子11の入
射面11a上の凸球面によって、棒上素子11の射出面から
離れた位置に光束の集光点を形成し、この点が2次光源
となる。ここでは、レーザー光源を用いているために光
源像には実質的に大きさが無いと考えられ、第1オプテ
ィカルインテグレータ1の射出側には所謂視野レンズの
如きレンズ作用を必要とはしない。従って、棒状素子11
の射出面11bはここでは平面に形成されている。このよ
うな第1オプティカルインテグレータ1の構成によっ
て、その射出側空間の面A上に棒状素子11の数と等しい
数の2次光源が形成される。そして、正レンズ2は第1
オプティカルインテグレータ1による複数2次光源の強
い集光位置を避けるために、2次光源の形成される面A
から離れて配置されている。
第2イプティカルインテグレータ4も、第3A図の斜視図
に示す如く、四角柱状の複数の棒状素子41が束ねられて
構成されたものであるが、その入射面41aと射出面41bと
は共に凸レンズ面に形成されている。そして、第3B図の
断面図に示す如く、両レンズ面の焦点は棒状素子の互い
の対向する面上に位置している。即ち、入射面41aへ光
軸に平行に入射する光束が射出面41bに集光され、入射
面41aに集光状態で入射してくる光束は射出面41bを射出
後、平行光束となるように構成されている。そして、正
レンズ2、インプットレンズ3及び第2オプティカルイ
ンテグレータの入射面41aとに関して、2次光源が形成
されるA面と第2オプティカルインテグレータの射出面
としてのB面とが共役に構成されている。従って、第2
オプティカルインテグレータ4の射出面B上には、第1
オプティカルインテグレータ1を構成する棒状素子11の
数と、第2オプティカルインテグレータ4を構成する棒
状素子41の数との積に相当する数の3次光源が形成さ
れ、ここに実質的に均一な面光源が形成される。
尚、第1オプティカルインテグレータ1の射出側に配置
される正レンズ2の焦点距離は、この正レンズ2と第2
オプティカルインテグレータ4の入射面との距離にほぼ
等しく配置されている。また、インプットレンズ3の光
源側焦点は前記2次光源が形成されるA面上にほぼ一致
しており、2次光源からの光束を平行光束に変換してい
る。
第2オプティカルインテグレータ4の射出面B上の3次
光源からの光束は、アウトプットレンズ5を通って、コ
ンデンサーレンズ6によって収斂され、被照射物体とし
てのレティクルR上を照明する。そして、投影対物レン
ズ7により、レティクルR上の所定のパターンがウエハ
W上に転写される。ここで、コンデンサーレンズ6によ
って投影対物レンズ7の入射瞳7a上に、第2オプティカ
ルインテグレータ4の射出面に成形される3次光源の像
が再結像され、所謂ケーラー照明が達成される。尚、ア
ウトプットレンズ5は第2オプティカルインテグレータ
の射出面側の凸面と同様に、視野レンズとして機能して
いるため、必ずしも必要ではなく除去することも可能で
ある。
また、本実施例においては、第1オプティカルインテグ
レータ1の射出側空間の面A上に、口径が可変の第1開
口絞りS1が設けられており、第2オプティカルインテグ
レータ4の射出面B上にも口径が可変の第2開口絞りS2
が設けられている。この第1開口絞りS1の口径変化によ
って、σ値を一定に保ったまま被照射物体に達する光量
を制御することができ、また第2開口絞りS2の口径変化
によって、σ値を制御することができる。σ値とは、投
影対物レンズのN.A.(開口数)に対する照明光学系のN.
A.の比の値として定義され、この値によって投影対物レ
ンズの解像力とコントラストとのバランスを調整するこ
とができる。このような2つの開口絞りS1,S2の組み合
わせによって、光量の制御とσ値の制御とを独立に行う
ことが可能となり、光源から供給される光量の変化や、
レティクルR上の投影パターンの微細度、ウエハ上に塗
布されるレジストの特性等に応じて、それぞれ最適な照
明状態を実現することが可能となる。
尚、上記の実施例では2次光源形成手段としての第1オ
プティカルインテグレータ1を、光源側の面に凸球面を
向けた平凸レンズ群としたが、これに限るものではなく
射出面に若干のレンズ作用を持たせることも可能であ
る。
〔効果〕
以上の如く、本発明によれば、最も強い光強度となる2
次光源形成手段による多数光源像を、該多数光源像形成
手段の外部の空間として素子内部での集光を避けたた
め、レーザーのような光強度が非常に強い光源を使用し
ても、レンズ等の光学素子を破壊する恐れがない。ま
た、照射物体上で均一な光強度分布を効率よく得ること
のできる照明光学装置が実現される。
また、本発明ではレーザー等のコリメートされた光束を
用いるため、2次光源形成手段としての第1オプティカ
ルインテグレータ1の射出面には、視野レンズとしての
機能を持たせる必要がなく平面でもよいので製造も容易
になる。
尚、上記実施例は投影型露光装置の照明光学装置であっ
たが、本発明はこれに限られるものではなく、種々の露
光装置の照明光学装置としても有効である。また、図示
した構成は、分かり易くするために展開光路図としたも
のであり、実際の装置においては、所望の位置に反射部
材を設けて光路を折り曲げ、装置全体を小型に構成する
ことが望ましいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例の概略構成を示す展開光
路図、第2A図は2次光源形成手段としての第1オプティ
カルインテグレータを構成する棒状素子の形状を示す斜
視図、第2B図はその断面図、第3A図は3次光源形成手段
としての第2オプティカルインテグレータを構成する棒
状素子の形状を示す斜視図、第3B図はその断面図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕 10……光源手段(レーザー) 1……2次光源形成手段 4……3次光源形成手段 6……コンデンサーレンズ R,W……被照射物体 7……投影対物レンズ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−100724(JP,A) 特開 昭60−230629(JP,A) 特開 昭58−147708(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コリメートされたレーザー光束を供給する
    光源手段と、該光源手段から供給されるレーザー光束か
    ら複数の2次光源を形成するための2次光源形成手段
    と、前記2次光源形成手段からの射出光束中に配置され
    た3次光源形成手段と、前記3次光源形成手段からの射
    出光束中に配置されたコンデンサーレンズとを有し、前
    記2次光源形成手段は、その入射面に複数のレンズ面を
    有し該複数のレンズ面によって該2次光源形成手段の射
    出面側の該射出面から離れた位置に複数の2次光源を形
    成し、該2次光源形成手段の射出面は平面であることを
    特徴とする照明光学装置。
JP61212064A 1986-09-09 1986-09-09 照明光学装置 Expired - Fee Related JPH07113735B2 (ja)

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