(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の一次照明光源と、各一次照明光源から出射された照明光の進行光路中に配置されかつ該各一次照明光源により互いに異なる方向からそれぞれ照明される第１複眼レンズ群と、該第１複眼レンズ群を通過した照明光をマスクが存在する同一方向に偏向させる偏向光学系群と、該偏向光学系群により偏向された照明光の進行光路中に配置された二次光源としての第２複眼レンズとを有し、該第２複眼レンズを通過した照明光によって前記マスクを照明することを特徴とする露光装置の照明光学系。
【請求項２】
前記第１複眼レンズ群と第２複眼レンズとが互いに直交して配置され、前記偏向光学系群が前記第１複眼レンズ群と第２複眼レンズとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置の照明光学系。
【請求項３】
前記第１複眼レンズ群が４個のフライアイレンズからなり、該４個のフライアイレンズが互いに直交して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置の照明光学系。
【請求項４】
前記偏向光学系群が４個の反射ミラーからなり、該４個の反射ミラーが互いに交差する方向に傾斜して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置の照明光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトリソグラフィー技術分野に属し、更に詳しくは、半導体集積素子の回路パターン、液晶素子の回路パターン、カラーフィルタのパターン等を被転写体に転写するのに使用されるマスクを照明する露光装置の照明光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、露光装置の照明光学系には、半導体集積素子の回路パターン等を被転写体に転写するのに使用されるマスクを均一に照明するために、複眼レンズとしてのフライアイレンズ（ハエの目レンズ）が用いられている。このフライアイレンズは多数の微小レンズが二次元的に配列された平板形状である。このフライアイレンズは通常二次光源として用いられ、１個の一次光源によりそのフライアイレンズを照明する構成とされている。そのマスクを均一に照明するためには、そのフライアイレンズの全体がその１個の一次光源により照明されなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マスクのサイズが大きくなればなるほど、そのマスクを照明ムラを極力なくして均一に照明するためには、そのマスクのサイズに合わせてフライアイレンズのサイズを大きくしなければならない。しかしながら、一次光源の照度をそのままにして、そのフライアイレンズのサイズを大きくしてその全体を照明することにすると、マスク面上での照度が確保できず、マスク面上での照度を確保するためには、フライアイレンズのサイズを大きくするに伴って一次光源の照度を高めなければならず、照明効率の観点から芳しくない。
【０００４】
そこで、一次光源を複数個並べて配置し、この複数個の一次光源によりフライアイレンズを区分してそれぞれ照明するようにした照明光学系が提案されている。この構成の照明光学系では、複数個の一次光源によりフライアイレンズが区分して照明されるため、一次光源が１個の場合に較べて照明効率の向上を図ることはできる。しかしながら、この構成の照明光学系では、複数個の一次光源により出射された照明光が互いにフライアイレンズに入射する前に部分的に重なり、複数個の照明光源による照明効率を上げることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、複数個の一次光源を用いて二次光源としての複眼レンズを照明する場合であっても、照明効率を低下させないようにした露光装置の照明光学系を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上記課題を解決するため、複数個の一次照明光源と、各一次照明光源から出射された照明光の進行光路中に配置されかつ各一次照明光源により互いに異なる方向からそれぞれ照明される第１複眼レンズ群と、該第１複眼レンズ群を通過した照明光をマスクが存在する同一方向に偏向させる偏向光学系群と、該偏向光学系群により偏向された照明光の進行光路中に配置された二次光源としての第２複眼レンズとを有し、該第２複眼レンズを通過した照明光によって前記マスクを照明することを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、第１複眼レンズ群と第２複眼レンズとが互いに直交して配置され、偏向光学系群が第１複眼レンズ群と第２複眼レンズとの間に配置されている。更に好ましくは、第１複眼レンズ群が４個のフライアイレンズからなり、この４個のフライアイレンズが互いに直交して配置され、偏向光学系群は４個の反射ミラーからなり、この４個の反射ミラーが互いに交差する方向に傾斜して配置されている。なお、第２複眼レンズは１枚構成ではなく、第１複眼レンズ群と同様のレンズ群構成であっても良く、第２複眼レンズと言う用語は、１枚構成のみならずレンズ群を含む意味で使用している。
【０００８】
本発明によれば、第１複眼レンズ群は各一次照明光源により互いに異なる方向からそれぞれ照明される。従って、各一次光源から出射された照明光が各第１複眼レンズに入射する前に、その照明光が入射すべき第１複眼レンズとは異なる第１複眼レンズに入射することが防止され、各一次光源からの照明光が第１複眼レンズに入射する前で重なることはない。そして、第１複眼レンズを通過して均一化された照明光が偏向されて同一方向に存在する二次光源としての第２複眼レンズをそれぞれ区別して照明するものであるから、第２複眼レンズから均一化された照明光がマスクに向けて出射され、マスク全体が極力均一に照明される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１において、１は露光装置の照明光学系である。その照明光学系１は４個の一次照明光源としての光源部２〜５と、フライアイレンズ組立体６と、コールドミラー７と、コリメートミラー８とを有する。その光源部２〜５はそれぞれ超高圧水銀ランプ９と楕円鏡１０とコールドミラー１１とから構成されている。各光源部２〜５から出射された照明光はフライアイレンズ組立体６に導かれる。
【００１０】
フライアイレンズ組立体６は、図２に示すように立方体形状である。そのフライアイレンズ組立体６の四側面には、第１複眼レンズとしての平板状のフライアイレンズ１２〜１５が配置されている。そのフライアイレンズ１２〜１５は正方形状とされそのサイズは、その側面の面積の１／２である。各光源部２〜５からの照明光Ｐ１〜Ｐ４は、ここでは、互いに直交する方向からそれぞれフライアイレンズ１２〜１５に入射するものとされ、各光源部２〜５からの照明光Ｐ１〜Ｐ４が各フライアイレンズ１２〜１５に入射する前に干渉しないようにされている。そのフライアイレンズ組立体６の上面には第２複眼レンズとしての４個の正方形状のフライアイレンズ１６〜１９が配置され、フライアイレンズ１６〜１９とフライアイレンズ１２〜１５とは互いに直交している。
【００１１】
そのフライアイレンズ１２〜１９の各焦点距離は、各フライアイレンズのサイズｔよりも大きくされて、フライアイレンズ１６〜１９とフライアイレンズ１２〜１５との間に以下に説明する反射ミラーが設置できるようにされている。
フライアイレンズ１２とフライアイレンズ１６との間には、フライアイレンズ１２に入射した照明光をフライアイレンズ１６に向けて偏向する反射ミラー２０が設けられ、フライアイレンズ１３とフライアイレンズ１７との間にはフライアイレンズ１３に入射した照明光をフライアイレンズ１７に向けて偏向する反射ミラー２１が設けられ、フライアイレンズ１４とフライアイレンズ１８との間にはフライアイレンズ１４に入射した照明光をフライアイレンズ１８に向けて偏向する反射ミラー２２が設けられ、フライアイレンズ１５とフライアイレンズ１９との間にはフライアイレンズ１５に入射した照明光をフライアイレンズ１９に向けて偏向する反射ミラー（図示を略す）が設けられている。その各反射ミラーは、第１複眼レンズ１２〜１５を通過した照明光を二次光源としての第２複眼レンズ１６〜１９に向けて偏向する偏向光学系群を構成している。
【００１２】
その第２複眼レンズを通過した照明光Ｐ５は公知のコリメートミラー８に導光されて平行光束とされ、このコリメートミラー８の反射方向前方に存在するマスク２５を照明し、このマスク２５のパターン２６が基板ステージ２７に設置の被転写体としての基板２８に投影される。
【００１３】
本発明の実施の形態によれば、一次照明光源としての各光源部２〜５からの各照明光が互いに直交する方向からフライアイレンズ組立体６の各フライアイレンズ１２〜１５に入射するので、一次照明光源を複数個設けた場合であっても、各照明光がそのフライアイレンズ１２〜１５に入射する前に部分的に重なり合うことを避けることができる。そして、そのフライアイレンズ１２〜１５により一旦均質化された照明光により二次光源としてのフライアイレンズ１６〜１９を照明するものであり、たとえ、フライアイレンズ１２〜１５を通過した照明光が重なったとしてもその重なりは微小であるので、フライアイレンズ１６〜１９を通過してマスク２５に導かれる照明光はムラがほとんどないものとなる。
【００１４】
この発明の実施の形態では、フライアイレンズ組立体６を立方体形状として説明したが、これに限られるものではなく、直方体形状であっても良い。また、各フライアイレンズ１２〜１９を正方形状の同一サイズのものとして説明したが、正方形状に限られるものではなく、サイズも必ずしも同一でなくても良い。更に、ここでは、第１複眼レンズ群として４個のフライアイレンズを用い、偏向光学系群として４個の反射ミラーを用いる構成としたが、これに限られるものではなく、例えば、第１複眼レンズ群として２個のフライアイレンズを用い、偏向光学系群として２個の反射ミラーを用いる構成としても良い。要するに、各一次照明光源により互いに異なる方向からそれぞれ第１複眼レンズ群を照明する構成とすれば良い。また、反射ミラーの代わりに、三角プリズム等のプリズムを用い、その直交する面にフライアイレンズを装着した構成としても良い。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項４に記載の露光装置の光学系によれば、複数個の一次照明光源と二次光源としての第２複眼レンズとの間に第１複眼レンズ群が配置され、第１複眼レンズ群が各一次照明光源により互いに異なる方向からそれぞれ照明され、第１複眼レンズ群により均一化された各照明光が偏向光学系群を介して二次光源としての第２複眼レンズに導光されるものであるから、第１複眼レンズ群に入射する前に各一次照明光源からの各照明光が部分的に重なることが回避され、従って複数個の一次照明光源を用いて二次光源としての第２複眼レンズを照明する場合であっても、照明効率を低下させることなくマスク面上で照明ムラが極力生じないようにすることができるという効果を奏する。
【００１６】
また、二次光源の第２複眼レンズのサイズを大型化した場合でも、照明ムラの発生を避けつつかつ照明効率を低下させることなくマスクを照明できる。更に第１複眼レンズ群と第２複眼レンズとの間に偏向光学系群が設けられているので、構造的に簡易かつコンパクトであるという効果を奏する。
加えて、第１複眼レンズ群と第２複眼レンズとの間に偏向光学系群が設けられているので、二次光源の面形状の自由度が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる露光装置の照明系の全体光路を示す光学模式図である。
【図２】  本発明に係わる露光装置の照明系の要部構成を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
２〜５…光源部（一次照明光源）
１６〜１９…第２複眼レンズ
２０〜２３…反射ミラー（偏向光学系群）
２５…マスク
Ｐ１〜Ｐ５…照明光
【図１】
0003675994.tif 000002
【図２】
0003675994.tif 000003