JPH08262367A - 照明光学装置及び該装置に使用されるフライアイレンズ - Google Patents
照明光学装置及び該装置に使用されるフライアイレンズInfo
- Publication number
- JPH08262367A JPH08262367A JP7062429A JP6242995A JPH08262367A JP H08262367 A JPH08262367 A JP H08262367A JP 7062429 A JP7062429 A JP 7062429A JP 6242995 A JP6242995 A JP 6242995A JP H08262367 A JPH08262367 A JP H08262367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- fly
- eye lens
- illumination
- max
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
- G02B13/143—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation for use with ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
- G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
- G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
の正弦条件不満足量を小さくして、照度及び照明開口数
の両方の均一性を高める。 【構成】 光源1からの光束が、集光鏡2、コリメータ
レンズ3、及びバンドパスフィルタ4を介してフライア
イレンズ9の入射側の面91に入射し、フライアイレン
ズ9の射出側の面92に多数の光源像が形成される。そ
の面92には開口絞り6が設置され、開口絞り6の開口
内の多数の光源像から発散する光束は、コンデンサーレ
ンズ7により集光されて、レチクルのパターン形成面上
の照明領域8を重畳的に均一な照度分布で照明する。フ
ライアイレンズ9の各レンズ要素を2群2枚のレンズよ
り構成し、各レンズ要素の屈折力を2つの屈折面で担う
ことにより、フライアイレンズの正弦条件の補正を行
う。
Description
めの照明光学装置、及びこの装置に使用されるフライア
イレンズに関し、特に例えば半導体素子又は液晶表示素
子等を製造するための露光装置において、転写用のパタ
ーンが形成されたレチクルを照明する照明光学系に適用
して好適なものである。
フォトリソグラフィ工程で製造する際に、マスクとして
のレチクルに形成された転写用のパターンを所定の照明
光のもとで、投影光学系を介して感光基板に転写する投
影露光装置、又はレチクルのパターンをレチクルに近接
して配置された感光基板に直接転写するプロキシミティ
方式の露光装置等が使用されている。斯かる投影露光装
置、又は露光装置等では、感光基板上での露光量のむら
を少なくする必要があるため、オプティカル・インテグ
レータを用いてレチクル上の所定の照明領域をできるだ
け均一な照度分布で照明する照明光学系が使用されてい
る。
ている照明光学系を示し、この図4において、水銀ラン
プよりなる光源1が、回転楕円面からなる反射面を有す
る集光鏡2の第1焦点21に配置され、集光鏡2の第2
焦点22に光源像(二次光源)が形成されている。この
二次光源から発散する光束は、コリメータレンズ3によ
りほぼ平行な光束に変換された後、バンドパスフィルタ
4に入射する。そして、バンドパスフィルタ4で選択さ
れた露光波長(水銀のg線(波長:436nm、i線
(波長:365nm)等)の照明光が、多数のレンズ要
素からなるフライアイレンズ5に入射し、フライアイレ
ンズ5の射出側の面52に多数の光源像(三次光源)が
形成される。その面52には開口絞り6が設置され、開
口絞り6の開口内の多数の三次光源から発散する光束
は、コンデンサーレンズ7により集光されて、投影露光
用のパターンが描画されたレチクルのパターン形成面上
の照明領域8を重畳的に均一な照度分布で照明する。図
4において、照明光学系の光軸AXに平行にZ軸を取
り、Z軸に垂直で図4の紙面に平行な方向にX軸を取
り、図4の紙面に垂直な方向にY軸を取る。
るのは、上述の如く、集光鏡2の第2焦点22とフライ
アイレンズ5の射出側の面52とであり、被照射面であ
る照明領域8における照明光学系の開口数(NA)は、
その射出側の面52に配置された開口絞り6の開口径に
より決定される。照明光学系の開口数(以下、「照明開
口数」という)は、投影像の解像力、焦点深度、及び像
質等に大きな影響を与えるため、投影光学系の開口数、
パターン寸法等により最適な値に設定されなければなら
ない。また、照明領域8が位置する被照射面(レチクル
のパターン形成面)は、フライアイレンズ5の入射側の
面51と共役であって、フライアイレンズ5を構成する
各レンズ要素の入射面が各々視野絞りとなり、この視野
絞りにより制限された光束がコンデンサーレンズ7を介
して被照射面上で重畳される。
ンズ要素の断面形状は照明領域8と相似な形状となる様
に決定される。一般に半導体素子製造用の露光装置(半
導体露光装置)では、レチクル上の矩形領域に転写用の
パターンが形成されるため、照明領域8も矩形領域とな
る。そこで、フライアイレンズ5は、断面が矩形形状の
レンズ要素を、稠密に、且つ開口絞り6の最大の開口径
を含む広がりを有するように組み上げられている。
ライアイレンズ5をZ方向に見た図、図5(b)はフラ
イアイレンズ5の側面図であり、図5(a)に示すよう
に、フライアイレンズ5は、それぞれX方向の幅がmx
でY方向の幅がmyの矩形の断面形状の多数のレンズ要
素5aを、X方向及びY方向に密着して配列して構成さ
れている。そして、開口絞り6の実線の円で示されてい
る最大の開口が、フライアイレンズ5の断面の輪郭の内
部に収まっている。
集積度の向上に対応すべく、半導体露光装置では、投影
光学系の露光フィールドの全面で極めて高い像均質性が
要求されるようになっている。そのため、照明光学系で
は照度、及び開口数の照明領域内の位置による均一
性が極めて高いレベルで要求されている。
同時に満足されるための必要十分条件は、次の2つの条
件である。 (a)照明系の開口絞り内に完全拡散面光源(所謂Lamb
ert 面)が形成されること。 (b)コンデンサーレンズの焦点距離をF、コンデンサ
ーレンズに対する照明光の入射角をθとしたとき、照明
領域での像高yが次の射影関係を有すること。
正弦条件を満足するとき、そのフライアイレンズの射出
側の面に形成される上記の3次光源が、近似的に条件
(a)の完全拡散面光源と見なし得ることが明らかにさ
れている(森 孝司:”ステッパーの照明光学系”,光
アライアンス,vol.5,No.3,32,(日本工業出版,199
4))。
を構成する各レンズ要素5aへの光線の入射高をh、レ
ンズ要素5aの焦点距離f、光線の射出角をθとして、
射出角θの所定の関数g(θ)を用いて、次の関係が成
立するものとする。 h=f・g(θ) (2) このとき、前掲の参考文献によれば、フライアイレンズ
5の射出側の面での放射輝度分布L(θ)は、次のよう
になる。
ある。また、コンデンサーレンズの焦点距離をFとし
て、コンデンサーレンズに対する光線の入射角θとその
光線の像高yとが、所定の関数G(θ)を用いて次の射
影関係を有するものとする。
になる。 E(y)=E(0){L(θ)/L(0)}cosθ sinθ/{G(θ)G'(θ)} (5) 但し、関数G'(θ)は関数G(θ)のθに関する微分で
ある。従って(5)式に(3)式を代入することによ
り、次のようになる。
照射面に投影されるものとすると、(6)式よりE
(y)=E(0)となって、均一放射照度が実現され
る。また、(7)式の条件は、(2)式及び(4)式よ
り、y/h=F/fが成立するのと同じ条件である。
光学系の像高yにおける開口数NA(y)は、次のよう
に表される。 NA(y=F・G(θ))=NA(0)cosθ/G'(θ) (8) この式に前記の均一照度を得るための(7)式の条件を
代入すると、次のようになる。
(0)となる。 g(θ)=sin θ (10) これより、フライアイレンズが正弦条件を満足するとき
のみ、被照射面で放射照度と開口数とが位置に関して均
一となることが分かる。
ライアイレンズは、図6に示すフライアイレンズ5のよ
うに、各レンズ要素5aの対向する屈折面が互いに他方
の屈折面の焦点に一致するような厚さを有し、対向する
屈折面が互いに他方のフィールドレンズの役割を果たし
ている。即ち、フライアイレンズの屈折力(逆数がフラ
イアイレンズ5の焦点距離)は各レンズ要素の1つの屈
折面によって担われており、比較的明るいフライアイレ
ンズでは正弦条件の不満足量が無視し得ず、前述した照
度、及び開口数の均一性は同時には満足されないため、
最終的に得られる像の露光フィールド内での均一性に影
響を与えていた。
5の正弦条件不満足量OSCを、次のように定義する。 OSC=h/sinθ−h (11) この式(11)より、像高hは次のようになる。 h=f(1+OSC/f)・sinθ (12) 従って、(2)式より関数g(θ)は次のようになる。
数DS(θ)に換算する。 DS(θ)=OSC/f (14) 更に、照度を均一とするため、G(θ)=g(θ)の関
係を有するコンデンサーレンズを使用するものとする
と、(13)式、及び(14)式より次の関係が成立す
る。
る。 G'(θ)=sin θ・{d(DS)/dθ}+(1+DS)・cosθ (16) また、3次収差の範囲内で、次のように表せる場合を考
える(Kは定数)。 DS(θ)=K・sin2θ (17) このとき、関数DS(θ)の微分は次のようになる。
得られる。
ーレンズへの入射角θに関する正弦条件不満足量OSC
の(14)式で定義される関数DS(θ)に応じて定ま
ることを意味する。従って、フライアイレンズの正弦条
件不満足量OSCに応じて照度が均一となるコンデンサ
ーレンズを使用するとき、例えばフライアイレンズの正
弦条件不満足量OSCが焦点距離の1%の場合、照明開
口数NA(y)は対応する像高で3%変化することにな
ってしまう。結像の立場から照明開口数の照明領域内で
の均一性は3%以内に抑えることが望ましい。
いに他方の屈折面の焦点位置となる従来の構成によるフ
ライアイレンズを使用した場合の、正弦条件不満足量O
SCの関数DS(θ)(=OSC/f)の変化を示し、
この図7において、関数DS(θ)は、2h/f(即
ち、Fナンバーの逆数)の関数として、フライアイレン
ズのレンズ要素の屈折率nが1.4〜1.7の場合につ
いて表されている。この図7より分かるように、フライ
アイレンズのレンズ要素の屈折率を極力大きくし、ま
た、像高hが小さい領域で使用すれば関数DS(θ)は
小さくなり、結果として照明開口数の均一性は或る程度
確保される。
る露光波長は紫外線領域であり、斯かる紫外線領域で
は、透過率及び紫外線耐性に優れた高屈折率の硝材を得
るのは容易ではなく、実際上レンズ要素の硝材として
は、屈折率nが1.5近傍の材料に限られてしまう。更
に、2h/fを小さくするために、像高hの最大値h
maxに比べてフライアイレンズの焦点距離fを大きくと
ることも考えられるが、所定の大きさの照明領域を確保
するためには、同時にコンデンサーレンズの焦点距離を
も大きくとる必要があり、照明光学系の大型化を招くと
いう不都合がある。
ることなくフライアイレンズの正弦条件不満足量を小さ
くして、照度及び照明開口数の両方の均一性を高めるこ
とができる照明光学装置を提供することを目的とする。
更に本発明は、そのような照明光学装置に使用できるフ
ライアイレンズを提供することをも目的とする。
置は、例えば図1及び図2に示す如く、照明光を発生す
る光源(1)と、この光源からの照明光を所定の面(9
1)に導く光束整形光学系(2,3)と、所定の面(9
1)に入射面が配置されその照明光より複数個の光源像
を形成するフライアイレンズと、それら複数個の光源像
からの照明光を重畳して被照射面(8)を照明するコン
デンサーレンズ系(7)と、を有する照明光学装置にお
いて、そのフライアイレンズ(9)を構成する複数個の
レンズ要素(9a)はそれぞれ、その照明光の入射面
(91)から射出面(92)までの間に少なくとも3つ
の所定(0以外)の屈折力を有する屈折面(r1,r2,r
4)を有するものである。但し、フライアイレンズの各レ
ンズ要素(9a)の射出側の屈折面(r4)はフィールド
レンズとして作用するため、その構成は各レンズ要素
(9a)の屈折力を複数(2面以上)の屈折面で分担す
ることを意味する。
構成する複数個のレンズ要素(9a)は、それぞれその
フライアイレンズの焦点距離をf、各レンズ要素(9
a)の光軸(AXa)に平行な照明光の最大入射高をh
max 、この最大入射高hmax で入射して射出される照明
光が光軸(AXa)となす角度をθmax とするとき、次
の条件を満足することが望ましい。
レンズ要素(9a)の一例は、それぞれ光軸(AXa)
を共有する複数枚のレンズ(10a,11a)より構成
されるものである。また、そのフライアイレンズ(9)
を構成する複数個のレンズ要素(9a)の他の例は、そ
れぞれ光軸(AXa)を共有する2群2枚のレンズ(1
0a,11a)より構成され、光源側のレンズ(10
a)は両凸レンズであり、この両凸レンズの光源側の面
の曲率半径をr1 、他方の面の曲率半径をr2 とすると
き、次の条件を満足するものである。
び図2に示すように、複数個のレンズ要素よりなるフラ
イアイレンズにおいて、それら複数個のレンズ要素(9
a)はそれぞれ、照明光の入射面(91)から射出面
(92)までの間に少なくとも3つの所定の屈折力を有
する屈折面(r1,r2,r4)を有し、そのフライアイレン
ズの焦点距離をf、各レンズ要素(9a)の光軸(AX
a)に平行な照明光の最大入射高をhmax 、この最大入
射高hmax で入射して射出される照明光が光軸(AX
a)となす角度をθmax とするとき、(21)式の条件
を満足するものである。
する。既に述べたように、被照射面(8)における照度
及び照明開口数の両方の均一性を高めるための必要十分
条件は、上記の条件(a)及び条件(b)が満たされる
ことである。また、その条件(a)(フライアイレンズ
の射出面に形成される光源像が完全拡散面光源であるこ
と)が満たされるのは、そのフライアイレンズが正弦条
件を満足するときである。
示すような2つの屈折面を有するレンズ要素5aからな
る従来のフライアイレンズ5を使用する場合、射出側の
屈折面はフィールドレンズとして作用するため、各レン
ズ要素5aの屈折力(焦点距離の逆数)は1つの屈折面
でのみ担われる。従って、図7に示したように、従来の
フライアイレンズを使用した場合には、装置全体を大型
化することなく、正弦条件不満足量OSCの関数DS
(θ)(=OSC/f)の値を1%より小さくすること
は困難である。そのため、(20)式より照明開口数N
A(y)の均一性を3%以内に抑えるのが困難となる。
フライアイレンズ(9)のレンズ要素(9a)の屈折力
(焦点距離の逆数)を1面の屈折面のみによるのではな
く、複数の屈折面(r1,r2)により分担することで正弦
条件の改善を計ることとした。正弦条件違反量は、残存
コマ収差(3次)の大きさを示すことはよく知られてい
る。単レンズのベンディングと残存コマ収差との関係
は、例えば、F.A.JENKINS,H.E.WHITE:"Fundamental of
Optics",4th ed.,P165(McGRAW-Hill,1981)等に開示され
ており、単レンズ2面のベンディングでも大きく正弦条
件を変化させることが可能である。従って、本発明によ
れば、装置の大型化を招くことなくフライアイレンズ
(9)における正弦条件の不満足量を減少できるため、
条件(a)がほぼ満たされて、照度及び照明開口数の両
方の均一性が高められる。
には、(11)式よりフライアイレンズ(9)における
正弦条件不満足量OSCが1%より小さくなる。従っ
て、(20)式より照明開口数の被照射面での均一性を
3%以内に抑えることができる。また、そのフライアイ
レンズ(9)を構成する複数個のレンズ要素(9a)
が、図2に示すようにそれぞれ光軸(AXa)を共有す
る2群2枚のレンズ(10a,11a)より構成され、
光源側のレンズ(10a)が両凸レンズであり、且つ
(22)式が成立するときには、そのレンズ(10a)
の入射面の屈折力が射出面の屈折力より大きくなる。こ
れにより、照明光が水銀ランプのi線のような紫外域の
場合でも、屈折率が実用的な2以下の硝材を用いて正弦
条件を満たすことができる。
(11b)の光源側の面が平面(1/r3 =0)である
ときには、光源側のレンズ(10a)の被照射面側の曲
率半径r2 の絶対値が光源側の曲率半径r1 の絶対値の
6倍であることが望ましい。即ち、1/r3 =0である
ときには、次の条件が満たされることが望ましい。 |r2 |=6・|r1 | (23) この条件が成立すると、正弦条件が最も正確に満たされ
る。
参照して説明する。本実施例は半導体露光装置の照明光
学系に本発明を適用したものであり、図1において図4
に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省
略する。図1は、本例の照明光学系を示し、この図1に
おいて、水銀ランプよりなる光源1からの光束は、集光
鏡2、及びコリメータレンズ3によりほぼ平行な光束に
変換された後、バンドパスフィルタ4に入射する。そし
て、バンドパスフィルタ4で選択されたi線(波長:3
65nm)の照明光が、本例のフライアイレンズ9の入
射側の面91に入射し、フライアイレンズ9の射出側の
面92に多数の光源像(三次光源)が形成される。その
面92には開口絞り6が設置され、開口絞り6の開口内
の多数の三次光源から発散する光束は、コンデンサーレ
ンズ7により集光されて、レチクルのパターン形成面上
の照明領域8を重畳的に均一な照度分布で照明する。
るのは、集光鏡2の第2焦点22とフライアイレンズ9
の射出側の面92とであり、被照射面である照明領域8
における照明光学系の開口数(NA)は、その射出側の
面92に配置された開口絞り6の開口径により決定され
る。また、照明領域8が位置する被照射面(レチクルの
パターン形成面)は、フライアイレンズ9の入射側の面
91と共役であって、フライアイレンズ9を構成する各
レンズ要素の入射面が各々視野絞りとなり、この視野絞
りにより制限された光束がコンデンサーレンズ7を介し
て被照射面上で重畳される。
の光軸AXに沿って所定間隔で配置された2つのレンズ
束10、及びレンズ束11より構成されている。図2
は、本例のフライアイレンズ9の拡大図であり、この図
2において、光源側の第1のレンズ束10はそれぞれ断
面形状が矩形の多数のレンズ10aを縦横に密着して束
ねたものであり、被照射面側の第2のレンズ束11も同
様にそれぞれ断面形状がレンズ10aと同じ矩形の多数
のレンズ11aを縦横に密着して束ねたものである。ま
た、レンズ束10を構成するレンズ10aとレンズ束1
1を構成するレンズ11aとはそれぞれ同軸に配置さ
れ、レンズ10aとレンズ11aとから、それぞれフラ
イアイレンズ9のレンズ要素9aが構成されている。即
ち、本例のフライアイレンズ9のレンズ要素9aは、そ
れぞれ光軸AXaを共有する2群2枚のレンズ10a,
11aより構成されている。このような2群2枚の構成
により、本例のフライアイレンズ9の各レンズ要素9a
はそれぞれ正弦条件の補正が行われている。
るレンズ要素9aにおいて、光源側のレンズ10aの入
射面(即ち、フライアイレンズ9の入射側の面91)が
レンズ要素9aの前側の焦点面となり、被照射面側のレ
ンズ11aの射出面(即ち、フライアイレンズ9の射出
側の面92)がレンズ要素9aの後側の焦点面となって
いる。従って、レンズ要素9aに光源側から入射した平
行光束は、レンズ11aの射出面で集光され、逆にレン
ズ要素9aに被照射面側から入射した平行光束は、レン
ズ10aの入射面で集光されるようになっている。
一例として、レンズ束10は各レンズ10aの側面同士
を接着することにより一体の光学部品として組み上げ、
同様にレンズ束11についても各レンズ11aの側面同
士を接着することにより一体の光学部品として組み上げ
る方法がある。この例では、レンズ束10及びレンズ束
11の光軸の調整は機械的に行われる。
の例として、図3に示すように、レンズ束10は各レン
ズ10aを接着によらずに2枚の光透過性の平行平面板
12A,12Bで挟んで保持し、同様にレンズ束11も
各レンズ11aを2枚の光透過性の平行平面板13A,
13Bで挟んで保持する方法もある。この例でも、レン
ズ束10及びレンズ束11の光軸の調整は機械的に行わ
れる。
それぞれガラス基板上にプレス加工によって所定の屈折
面を有する多数のレンズを形成することによって製造し
てもよい。次に、本例のフライアイレンズ9の具体的な
実施例につき説明する。以下の実施例では、図2に示す
ように、光源側からの照明光がフライアイレンズ9中で
通過する面を順次第i面(i=1〜4)として、第i面
の曲率半径ri の符号は、光源側からの光束に対して凸
の場合を正にとり、フライアイレンズ9の焦点距離fを
1に規格化してある。そして、第i面と第(i+1)面
との面間隔をdi として、第i面と第(i+1)面との
間の屈折率をni とする。また、照明光の波長(使用波
長)、使用する硝材、及びこの硝材の使用波長に対する
屈折率は次の通りである。
線)、 硝材:石英、 石英の屈折率:1.474552
フライアイレンズ9を構成する各レンズ要素9aの光源
側のレンズ10aを両凸レンズ、被照射面側のレンズ1
1aを光源側が平面となった平凸レンズとして、正弦条
件を満たすように補正を行ったものである。具体的なレ
ンズデータは以下の通りである。
で定義される正弦条件不満足量OSCを焦点距離で規格
化した値OSC/fを、種々の2h/f(即ち、Fナン
バーの逆数)について計算すると、次のようになる。
0.5(Fナンバー=2)の場合でも正弦条件不満足量
は約0.1%程度であることが分かる。これに対して、
図7に示すように、従来の単一レンズよりなるレンズ要
素を束ねたフライアイレンズを使用した場合の正弦条件
不満足量は、1%より大きい値であり、本例では正弦条
件が極めて良好に補正されている。従って、本例のフラ
イアイレンズ9を使用した照明光学系では、被照射面で
の照度及び開口数の均一性を共に極めて高いレベルに設
定できる。
フライアイレンズ9を構成する各レンズ要素9aの光源
側のレンズ10aと、被照射面側のレンズ11aとを対
称な両凸レンズとして、正弦条件を満たすように補正を
行ったものである。具体的なレンズデータは以下の通り
である。
で定義される正弦条件不満足量OSCを焦点距離で規格
化した値OSC/fを、種々の2h/f(即ち、Fナン
バーの逆数)について計算すると、次のようになる。
は極めて良好に補正されていることが分かる。更に、レ
ンズ10,11の厚さ、屈折率等を変化させて各種構成
例の検討を行ったが、フライアイレンズ9のレンズ要素
9aを2群で構成する場合には、現実的な屈折率の範囲
内で第1群の入射面の曲率半径r1 、及び射出面の曲率
半径r 2 について、以下の条件が成立するときに、正弦
条件を最適化できることが分かった。
1群が両凸レンズであることを意味している。
9のレンズ要素9aが2群2枚で構成されているが、2
群で3枚以上からレンズ要素9aを構成してもよい。更
に、各レンズ要素9aを3群以上で構成して、更に高度
な補正を行うことも可能である。そのように3群以上の
場合は、凹レンズ群を交えた構成も採用できる。しかし
ながら、各レンズ要素の光軸精度の維持を考えると現実
的には困難である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
アイレンズを構成する複数のレンズ要素がそれぞれ少な
くとも3つの所定の屈折力を持つ屈折面(その内の1面
がフィールドレンズとして作用する)を有するため、即
ちそれら各レンズ要素の屈折力が少なくとも2つの屈折
面によって担われているため、正弦条件の補正が容易と
なっている。従って、装置を大型化することなくフライ
アイレンズの正弦条件不満足量を小さくして、照度及び
照明開口数の両方の均一性を高めることができる利点が
ある。その結果として、本発明を投影露光装置の照明光
学系として適用した場合に、得られる投影像の露光フィ
ールド内での均一性が大幅に向上する。
は、フライアイレンズの正弦条件不満足量を1%より小
さくできる。そのため、照明開口数の被照射面での均一
性を3%より小さくでき、例えば投影露光装置に適用し
た場合に良好な結像特性が得られる。また、フライアイ
レンズの構成するレンズ要素を、それぞれ光軸を共有す
る複数枚のレンズより構成した場合には、屈折面の曲率
半径及び屈折率を組み合わせることにより、フライアイ
レンズの正弦条件を容易に補正できる利点がある。
のレンズ要素を、それぞれ光軸を共有する2群2枚のレ
ンズより構成し、その光源側のレンズを両凸レンズとし
て、(22)式の条件を満たす場合には、2群2枚の簡
単な構成にも拘らず、また、実用的な屈折率の範囲内で
容易にフライアイレンズの正弦条件の補正を行うことが
できる。
ば、簡単な構成で正弦条件不満足量を1%より小さくで
きる利点がある。従って、本発明のフライアイレンズは
本発明の照明光学装置に使用することができる。
成図である。
概念図である。
方法の他の例を示す概念図である。
向に見た状態を示す図、(b)はフライアイレンズ5の
側面図である。
る。
一例を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 照明光を発生する光源と、該光源からの
照明光を所定の面に導く光束整形光学系と、前記所定の
面に入射面が配置され前記照明光より複数個の光源像を
形成するフライアイレンズと、前記複数個の光源像から
の照明光を重畳して被照射面を照明するコンデンサーレ
ンズ系と、を有する照明光学装置において、 前記フライアイレンズを構成する複数個のレンズ要素は
それぞれ、前記照明光の入射面から射出面までの間に少
なくとも3つの所定の屈折力を有する屈折面を有するこ
とを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の照明光学装置であって、 前記フライアイレンズを構成する複数個のレンズ要素は
それぞれ、前記フライアイレンズの焦点距離をf、前記
各レンズ要素の光軸に平行な照明光の最大入射高をh
max 、該最大入射高hmax で入射して射出される照明光
が前記光軸となす角度をθmax とするとき、 |hmax/(f・sin θmax)|<0.01 の条件を満足することを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の照明光学装置であ
って、 前記フライアイレンズを構成する複数個のレンズ要素は
それぞれ、光軸を共有する複数枚のレンズより構成され
ることを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の照明光学装置
であって、 前記フライアイレンズを構成する複数個のレンズ要素は
それぞれ、光軸を共有する2群2枚のレンズより構成さ
れ、前記光源側のレンズは両凸レンズであり、該両凸レ
ンズの前記光源側の面の曲率半径をr1 、他方の面の曲
率半径をr2 とするとき、 |r1 |<|r2 | の条件を満足することを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項5】 複数個のレンズ要素よりなるフライアイ
レンズにおいて、 前記複数個のレンズ要素はそれぞれ、照明光の入射面か
ら射出面までの間に少なくとも3つの所定の屈折力を有
する屈折面を有し、 前記フライアイレンズの焦点距離をf、前記各レンズ要
素の光軸に平行な照明光の最大入射高をhmax 、該最大
入射高hmax で入射して射出される照明光が前記光軸と
なす角度をθmax とするとき、 |hmax/(f・sin θmax)|<0.01 の条件を満足することを特徴とするフライアイレンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06242995A JP3608580B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 照明光学装置、露光装置、露光方法、及びフライアイレンズ |
| US08/619,252 US5760963A (en) | 1995-03-22 | 1996-03-21 | Fly-eye lens, illumination optical apparatus, and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06242995A JP3608580B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 照明光学装置、露光装置、露光方法、及びフライアイレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262367A true JPH08262367A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3608580B2 JP3608580B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=13199927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06242995A Expired - Fee Related JP3608580B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 照明光学装置、露光装置、露光方法、及びフライアイレンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5760963A (ja) |
| JP (1) | JP3608580B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285442B1 (en) | 1998-04-30 | 2001-09-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and device manufacturing method using the exposure apparatus |
| US6665052B2 (en) | 1998-01-30 | 2003-12-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system and projection exposure apparatus |
| US6850367B2 (en) | 2002-03-25 | 2005-02-01 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light exposure apparatus and light emitting device therefor |
| EP0913720B1 (en) * | 1997-10-29 | 2007-06-20 | Ushiodenki Kabushiki Kaisha | Irradiation device for an alignment layer of a liquid crystal cell element |
| US8497977B2 (en) | 2009-03-12 | 2013-07-30 | Nikon Corporation | Optical integrator, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4238390B2 (ja) * | 1998-02-27 | 2009-03-18 | 株式会社ニコン | 照明装置、該照明装置を備えた露光装置および該露光装置を用いて半導体デバイスを製造する方法 |
| US6741394B1 (en) | 1998-03-12 | 2004-05-25 | Nikon Corporation | Optical integrator, illumination optical apparatus, exposure apparatus and observation apparatus |
| JP3264368B2 (ja) * | 1998-10-16 | 2002-03-11 | 日本電気株式会社 | 縮小投影型露光装置の調整方法 |
| DE10062579A1 (de) * | 1999-12-15 | 2001-06-21 | Nikon Corp | Optischer Integrierer,optische Beleuchtungseinrichtung, Photolithographie-Belichtungseinrichtung,und Beobachtungseinrichtung |
| US6366308B1 (en) * | 2000-02-16 | 2002-04-02 | Ultratech Stepper, Inc. | Laser thermal processing apparatus and method |
| JP2002006225A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-09 | Nikon Corp | 顕微鏡照明装置 |
| EP1202100A3 (de) * | 2000-10-27 | 2005-04-06 | Carl Zeiss SMT AG | Beleuchtungssystem mit reduzierter Wärmebelastung |
| JP2004004169A (ja) * | 2002-05-30 | 2004-01-08 | Nikon Corp | 顕微鏡照明装置及び顕微鏡装置 |
| DE602004031844D1 (de) * | 2003-07-30 | 2011-04-28 | Zeiss Carl Smt Gmbh | Beleuchtungssystem für die mikrolithographie |
| WO2005083512A2 (de) * | 2004-02-26 | 2005-09-09 | Carl Zeiss Smt Ag | Beleuchtungssystem für eine mikrolithographie-projektionsbelichtungsanlage |
| US20080225257A1 (en) * | 2007-03-13 | 2008-09-18 | Nikon Corporation | Optical integrator system, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US8587764B2 (en) * | 2007-03-13 | 2013-11-19 | Nikon Corporation | Optical integrator system, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US20090026388A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Drozdowicz Zbigniew M | Illumination Homogenizer |
| NL2002432C2 (en) * | 2009-01-20 | 2010-07-21 | Omt Solutions Beheer B V | Diffusing device for diffusing light, and safety-glass panel, light source and greenhouse comprising diffusing device. |
| KR101643607B1 (ko) * | 2009-12-30 | 2016-08-10 | 삼성전자주식회사 | 영상 데이터 생성 방법 및 장치 |
| CN103412466B (zh) * | 2013-07-17 | 2015-07-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 曝光装置和曝光方法 |
| CN110806681A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-18 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种表面等离子体光刻机的高光功率密度照明系统 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1762932A (en) * | 1927-05-11 | 1930-06-10 | Eastman Kodak Co | Projection system for color pictures |
| US2186123A (en) * | 1937-01-27 | 1940-01-09 | Zeiss Ikon Ag | Illuminating system |
| US2326970A (en) * | 1939-05-25 | 1943-08-17 | Rantsch Kurt | Illuminating system, particularly for projection purposes |
| GB741246A (en) * | 1953-04-23 | 1955-11-30 | Zeiss Ikon Ag | Improvements in or relating to illuminating devices for optical projection apparatus |
| US3267802A (en) * | 1965-01-04 | 1966-08-23 | Gen Electric | Lenticulated collimating condensing system for oblique object planes |
| US3296923A (en) * | 1965-01-04 | 1967-01-10 | Gen Electric | Lenticulated collimating condensing system |
| US3941475A (en) * | 1974-07-01 | 1976-03-02 | Tamarack Scientific Co., Inc. | Optical microcircuit printing system |
| JPS5681813A (en) * | 1979-12-08 | 1981-07-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Mask lighting optical system |
| JPS58147708A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-02 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 照明用光学装置 |
| US4851882A (en) * | 1985-12-06 | 1989-07-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system |
| JPS6461716A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-08 | Canon Kk | Illuminator |
| NL8901077A (nl) * | 1989-04-28 | 1990-11-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | Optische belichtingsstelsel en projectie-apparaat voorzien van een dergelijk stelsel. |
| JP3360686B2 (ja) * | 1990-12-27 | 2002-12-24 | 株式会社ニコン | 照明光学装置および投影露光装置並びに露光方法および素子製造方法 |
| JPH04369209A (ja) * | 1991-06-17 | 1992-12-22 | Nikon Corp | 露光用照明装置 |
-
1995
- 1995-03-22 JP JP06242995A patent/JP3608580B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-21 US US08/619,252 patent/US5760963A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0913720B1 (en) * | 1997-10-29 | 2007-06-20 | Ushiodenki Kabushiki Kaisha | Irradiation device for an alignment layer of a liquid crystal cell element |
| US6665052B2 (en) | 1998-01-30 | 2003-12-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system and projection exposure apparatus |
| US6285442B1 (en) | 1998-04-30 | 2001-09-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and device manufacturing method using the exposure apparatus |
| US6850367B2 (en) | 2002-03-25 | 2005-02-01 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light exposure apparatus and light emitting device therefor |
| US8497977B2 (en) | 2009-03-12 | 2013-07-30 | Nikon Corporation | Optical integrator, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3608580B2 (ja) | 2005-01-12 |
| US5760963A (en) | 1998-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3608580B2 (ja) | 照明光学装置、露光装置、露光方法、及びフライアイレンズ | |
| KR100387003B1 (ko) | 투영광학시스템,투영노광장치,노광방법,및노광장치제조방법 | |
| JP4717974B2 (ja) | 反射屈折光学系及び該光学系を備える投影露光装置 | |
| US5861997A (en) | Catadioptric reduction projection optical system and exposure apparatus having the same | |
| USRE38421E1 (en) | Exposure apparatus having catadioptric projection optical system | |
| JPH103039A (ja) | 反射屈折光学系 | |
| JP4207478B2 (ja) | オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置および露光方法 | |
| JP3925576B2 (ja) | 投影光学系、該光学系を備えた露光装置、及び該装置を用いたデバイスの製造方法 | |
| JPH07140384A (ja) | 投影光学系及び投影露光装置 | |
| US5891806A (en) | Proximity-type microlithography apparatus and method | |
| JPH0756090A (ja) | 走査型投影光学系 | |
| JP2002323658A (ja) | 照明システムの分割形対物レンズ | |
| TW536735B (en) | Optical condenser system, optical illumination system provided with the same, and exposure system | |
| JP3368653B2 (ja) | 照明方法及び装置、並びに露光方法及び装置 | |
| JP2004198748A (ja) | オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置および露光方法 | |
| JP7029564B2 (ja) | カタディオプトリック光学系、照明光学系、露光装置および物品製造方法 | |
| TW202334759A (zh) | 投影透鏡、投影曝光裝置及投影曝光方法 | |
| JPH0684759A (ja) | 照明装置 | |
| JP2000098228A (ja) | 投影露光装置及び露光方法、並びに反射縮小投影光学系 | |
| JPH0922869A (ja) | 露光装置 | |
| JP3339592B2 (ja) | 反射屈折投影光学系、並びに露光方法及び装置 | |
| JP2002082285A (ja) | 反射屈折光学系および該光学系を備えた露光装置 | |
| JP3455992B2 (ja) | 投影光学系、それを備えた走査型投影露光装置、及び素子製造方法 | |
| JP2869849B2 (ja) | 集積回路製造方法 | |
| TW530335B (en) | Image-forming optical system and exposure device equipped therewith |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040729 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040827 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040922 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041005 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071022 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101022 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |