JPS6235653B2 - - Google Patents

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JPS6235653B2
JPS6235653B2 JP57087885A JP8788582A JPS6235653B2 JP S6235653 B2 JPS6235653 B2 JP S6235653B2 JP 57087885 A JP57087885 A JP 57087885A JP 8788582 A JP8788582 A JP 8788582A JP S6235653 B2 JPS6235653 B2 JP S6235653B2
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JP
Japan
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light source
optical system
ellipsoidal mirror
optical axis
field lens
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JP57087885A
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English (en)
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JPS58205127A (ja
Inventor
Akira Anzai
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/62Optical apparatus specially adapted for adjusting optical elements during the assembly of optical systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、楕円面反射鏡を有する照明装置、特
にその光源位置を検出するための光学系に関す
る。
一般に、放物面鏡或いはFナンバの小さい集光
レンズなどを用い、これらの焦点付近に超高圧水
銀灯などの光源を置いた照明光学系に於いては、
光源が正しく予め定めた位置に置かれることが高
性能を発揮するために必要である。そのため光源
は交換の度にその位置を三次元の各方向で調整し
なければならない。光源位置が正しいことを検出
するために従来は照明面での照度とその場所ムラ
を測定し、その情報をもとに光源位置を調整して
いたがこれは多大の労力と時間とを必要とした。
楕円面鏡を用いた照明装置では楕円面鏡の第二焦
点もしくはその共役点に光源像が形成されるスク
リーンを備えたものが知られているが、スクリー
ンが照明系の光軸上にあるので光源位置の三次元
情報が明確には得られず、正しい位置に光源を調
整するためにはどの方向にどれだけ光源を動かせ
ば良いか判定することが難しく非能率であつた。
このため、本願と同一出願人による特願昭55−
162343号として光源位置を検出するための光源位
置検出光学系を、光源からの光束の一部を照明光
学系の光軸外から取り出し、この一部の光束によ
り光源像を形成する構成を開示した。
この構成によれば、光源位置の比較的広い範囲
にわたつて鮮明な像を形成することができるた
め、基本的には光源を光軸上で正確に位置決めす
ることが可能である。しかしながら、楕円面鏡の
頂点曲率半径に対して光源が比較的大きい場合に
は、 (1) 光源像の部分倍率が異なるので光源像の歪み
が大きい。
(2) 超高圧水銀灯などが光源である場合には楕円
面鏡の中心部に開口部があり、これにより光源
像にケラレを生ずる可能性がある。
という問題点が存在し、正確に光源を位置合せす
ることが難しいことが判明した。
本発明の目的は、上記のごとき欠点を解消し、
楕円面鏡の頂点曲率半径に対して光源が大きい場
合にも、光源位置を正確に検知することのできる
照明装置を提供することにある。
本発明は、楕円面鏡と該楕円面の第1焦点位置
に関して所定の位置関係に配置される光源とを有
する照明光学系、及び該光源の位置を検出するた
めの光源位置検出光学系を有する照明装置におい
て、楕円面の第2焦点位置上又はその近傍にフイ
ールドレンズを設け、光源位置検出光学系は、前
記光源を発し前記楕円面鏡で反射された光束の一
部を前記フイールドレンズ射出後の位置から抽出
して該光源の像を形成するために、前記照明光学
系の光軸外において該光軸に対して所定角度傾い
た光軸を有するごとく配置された集光素子を有
し、該集光素子による光源像の各位置に達する主
光線が前記フイールドレンズの作用により前記楕
円面鏡と該フイールドレンズとの間で互いにほぼ
平行となるよう構成され、かつ該集光素子の光軸
が前記楕円面鏡での反射を介して前記照明光学系
の光軸とほぼ直交するように構成したものであ
る。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第1図は、本発明による実施例の概略光学系を
示す斜視図である。本実施例は楕円面反射鏡を用
いたVLSI製造用の縮小投影型露光装置に応用し
たものである。
光源としての超高圧水銀灯11は楕円面反射鏡
12の第1焦点F1上に設けられ、第1焦点F1
位置から発する光束は楕円面反射鏡12の第2焦
点F2に集光され、ここに光源像が形成されるこ
とは周知のとおりである。楕円面反射鏡12と第
2焦点F2との間に斜設されたダイクロイツクミ
ラー17で反射された光束は、干渉フイルターや
インテグレーターを含む光学部材18を通り、反
射鏡19で反射された後コンデンサーレンズ20
に導かれる。コンデンサーレンズ20を射出する
光束はマスク21を均一に照明し、マスク上のパ
ターン像が図示なき縮小投影レンズにより図示な
きウエハ上に縮小投影され焼付露光がなされる。
このような照明光学系に対し、光源位置検出光学
系として、ダイクロイツクミラー17の後方の第
2焦点F2の位置にフイールドレンズ30が設け
られ、さらに照明光学系の光軸A0外に設けられ
た正レンズ13aと、反射鏡14a、標板15a
からなる第1の光源位置検出光学系及び、これと
同様に光軸A0外に設けられた正レンズ13b
と、反射鏡14b、標板15bからなる第2の光
源位置検出光学系が設けられている。フイールド
レンズ30はその光軸が楕円面鏡12の光軸A0
に合致するように配置されており、その焦点距離
は各正レンズ13a、13bまでの距離にほぼ等
しい。第1検出光学系の光軸A1と第2検出光学
系の光軸A2とはそれぞれ楕円面反射鏡12で折
り曲げられることによつて照明光学系の光軸A0
に直交しており、さらに両光軸A1,A2は光源の
位置すべき第1焦点F1で互いに直交しているた
め、標板15a及び15b上で光源の像を検出す
ることにより、光源11の位置を3次元的に把握
でき最適位置に正確に位置付けることが可能であ
る。
光源位置検出に用いられる光束は正レンズ13
a,13bの口径で決定され、この部分光束は楕
円面反射鏡12の部分領域S1,S2で反射されるも
のである。この正レンズ13a,13bは光源像
形成に寄与する光束を抽出する機能と、第2焦点
F2上に形成される光源像の二次像を標板15
a,15bに形成する機能とを併せ持つている。
反射鏡14a,14bは各正レンズ13a,13
bからの光束の進行方向を単に変えるためのもの
であり、他の反射鏡やリレーレンズ系等を組合せ
ることにより標板15a,15bを最も観察し易
い位置に配置することができる。
ここで、第1と第2の検出光学系は実質的に等
価な光学系であり、以下第1検出光学系の作用を
図面を用いて説明する。第2図は光源から第1検
出光学系による光源像までの概略光路図である。
楕円面反射鏡においてはその第1焦点F1と第2
焦点F2とが共役であり、第1焦点F1上の物点の
像は第2焦点F2上に形成される。しかしなが
ら、第1焦点F1上の大きさを持つ物体の第2焦
点F2上での像は複雑になり、このため図中では
矢印によりごく概念的に示した。図示のごとく第
2焦点F2上の像に重複してフイールドレンズ3
0が配置され、第2焦点F2上の像が正レンズ1
3a及び反射鏡14aによつて標板15a上に再
結像される。いま説明のために、光源の可逆法則
に基づいて、検出光学系中の標板15aの中心点
P′、一端の点Q′、他端の点R′に達する主光線を
逆追跡してみる。まず中心点P′からの光線l1は反
射鏡14aで反射された後、図示したように楕円
面鏡12の光軸A0に対して所定の角度だけ傾い
て配置された正レンズ13aの光軸A1にそつて
正レンズ13a、フイールドレンズ30の中心す
なわち第2焦点F2を通つて楕円面鏡12に達
し、ここで楕円面鏡12の光軸A0に対してほぼ
垂直方向に反射され、第1焦点F1に達する。こ
れに対し、標板15aの一端Q′からの光線l2及び
他端R′からの光線l3はそれぞれ正レンズ13aの
中心を通り、フイールドレンズ30の中心外に達
し、フイールドレンズ30により共に正レンズ1
3aの光軸A1とほぼ平行となる。そしてそれぞ
れ楕円面鏡12で反射され、第1焦点F1から外
れた近傍の点Q及びRに達する。
このようにして、光源像の各位置に対応する主
光線が、互いに平行に楕円面鏡に達するため、非
球面としての楕円面鏡12の部分領域S1は小さな
範囲になり、光源像の部分倍率の差が小さく、歪
みも小さくなる。又同時に部分領域S1が楕円面鏡
12の開口部12aを含むことがないのでケラレ
が生ずる可能性も小さくなる。
第3図は、第2図に示した本発明による検出光
学系の効果を示すための比較光路図である。図
中、第2図と同一の記号の部材は同等の機能を有
している。第3図の構成では第2焦点F2上のフ
イールドレンズが除かれているため、標板15a
に達する光線が楕円面鏡12で反射するための部
分領域S′1はかなり大きな部分を占める。すなわ
ち、標板15aに達する主光線を前記と同様に逆
追跡してみると、標板15aの中心点P′からの主
光線l1は第2図の場合と同様に反射鏡14aで反
射され、正レンズ13aの中心、第2焦点F1
通つて楕円面鏡12でその光軸A0に垂直方向に
反射されて第1焦点F1に達する。そして、標板
15aの一端及び他端からの主光線l2,l3はそれ
ぞれ反射鏡14aでの反射後、正レンズ13aの中
心を通り、直接楕円面鏡12に達し、ここで反射
されて第1焦点F1から外れた近傍点Q″、R″に達
する。両主光線l2,l3は正レンズ14aで交差す
る角度を保つたまま発散状態で楕円面鏡12に達
するため、これらの反射に必要な楕円面鏡上の部
分領域S′1は第2図に示した両主光線がフイール
ドレンズ30により平行になる場合の部分領域S1
よりかなり大きい。従つて、図示の矢印のごと
く、第3図におけるQ′,Q″とR′,R″それぞれの
結像倍率の差は第2図におけるQ′,QとR′,R
それぞれの結像倍率の差より大きく、像の歪みが
大きくなることが明らかである。又、楕円面鏡上
で光源位置検出系として必要な反射領域S1が第3
図中の部分領域S′1のごとく、楕円面鏡12の中
心開口部12aに接近し、光源像にケラレを生ず
る恐れがある。
このように、第2図と第3図との比較から、本
発明におけるフイールドレンズ30の効果が非常
に大きいことが明らかである。尚、フイールドレ
ンズ30は第2焦点F1上の光源像に重ねて配置
されるため、第1焦点F1と標板15aとの共役
関係は不変であるが、実際には第2焦点の近傍で
もよい。又、フイールドレンズ30の光軸は楕円
面鏡の光軸に合致しているため、第1光源位置検
出光学系び第2光源位置検出光学系に対してのフ
イールドレンズ30の作用が等価であることはい
うまでもない。
さらに、第1図においては、正レンズ13a,
13bがそれぞれ光源位置検出のための光源像形
成用の光束を抽出する機能を有し、実質的に光源
像の形成に寄与する光束を制限していることを述
べたが、これら正レンズの近傍に絞りを設け、こ
の絞りにより抽出する光束を制限することもでき
る。
以上のごとく、本発明の照明装置によれば、楕
円面鏡の頂点曲率半径に対し光源が大きい場合に
も、フイールドレンズの作用により、光源像の歪
みが小さくなり、又ケラレを生ずる可能性もなく
なるため、光源位置を正確に検知することがで
き、より高精度の光源位置合せが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による実施例の斜視図、第2
図及び第3図は、本発明の作用を説明するための
比較光路図である。 主要部分の符号の説明、12……楕円面鏡、
F1……第1焦点、F2……第2焦点、30……フ
イールドレンズ、{13a,13b……正レン
ズ、14a,14b……反射鏡、15a,15b
……標板}光源位置検出光学系。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 楕円面鏡と該楕円面鏡の第1焦点位置に関し
    て所定の位置関係に配置される光源とを有する照
    明光学系、及び該光源の位置を検出するための光
    源位置検出光学系を有する照明装置において、 該楕円面鏡の第2焦点位置上又はその近傍にフ
    イールドレンズを設け、前記光源位置検出光学系
    は、前記光源を発し前記楕円面鏡で反射された光
    束の一部を前記フイールドレンズ射出後の位置か
    ら抽出して該光源の像を形成するために、前記照
    明光学系の光軸外において該光軸に対して所定角
    度傾いた光軸を有するごとく配置された集光素子
    13aを有し、該集光素子13aによる光源像の
    各位置に達する主光線が前記フイールドレンズの
    作用により前記楕円面鏡と該フイールドレンズと
    の間で互いにほぼ平行となるよう構成され、且つ
    該集光素子13aの光軸が前記楕円面鏡での反射
    を介して前記照明光学系の光軸とほぼ直交するよ
    うに構成されたことを特徴とする照明装置。
JP57087885A 1982-05-26 1982-05-26 楕円面鏡を有する照明装置 Granted JPS58205127A (ja)

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Families Citing this family (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61105244A (ja) * 1984-10-27 1986-05-23 Nissan Shatai Co Ltd ヘツドランプの光軸調整方法及びその装置
JPH04368952A (ja) * 1991-06-17 1992-12-21 Sumitomo Metal Mining Co Ltd レジストの露光方法

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JPS568330B2 (ja) * 1973-07-02 1981-02-23
JPS5269260U (ja) * 1975-11-19 1977-05-23

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