照明光学系统及曝光装置的制作方法

本发明涉及照明光学系统及曝光装置。

背景技术：

1、已知在半导体元件、平板显示器、mems(微电子机械系统)等的制造工序中使用的曝光装置及照明光学系统。

2、以往，作为曝光装置的光源，使用超高压汞灯、金属卤化物灯等高亮度的放电灯。相对于此，伴随着近年来的led、ld等发光元件的技术的进步，提出了将多个led用于曝光装置的光源的技术。

3、led作为曝光用的光源来说每一芯片的放射光量少。因此，为了在被照射面获得所需要的高的照度，要求将来自多个芯片的光通过照明光学系统进行合成并向被照射面引导。

4、例如专利文献1中公开了如下照明光学系统及曝光装置：使多个led中的各发光面的像放大至将蝇眼透镜的入射侧的面的有效区域覆盖的大小，并使经放大的像以在蝇眼透镜的入射侧相互重合的方式投影。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2016-188878号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、但是，在实际组装(尝试实际使用)专利文献1记载的照明光学系统及曝光装置时，从发光元件发出的光中到达被照射面的光的比例(光的利用效率)低。因此，在为了根据曝光的图案尺寸提高曝光分辨率而缩窄孔径光阑的情况下，被照射面处的照度不足，曝光时间变长。

3、因此，本发明的目的在于以较高的效率利用来自多个发光元件的光。

4、用于解决课题的手段

5、为了解决上述目的，本发明的照明光学系统的一方式具备：光源，使分别从发光面发出光的多个发光元件在该发光面扩展的方向上相互排列；中继光学系统，将上述发光元件所发出的光的配光分布转换成照度分布，并且使与上述多个发光元件对应的多个该照度分布在重叠面上相互重叠；光学积分器，相互并列地配置有对基于上述中继光学系统的照射光进行波阵面分割并作为多个光束进行传递的多个波阵面分割要素；以及聚光光学系统，使上述多个光束在被照射面处重叠。

6、根据上述照明光学系统，来自各发光元件的光在重叠面上以形成圆形形状的照度分布的方式相互重叠，通过圆形形状的孔径光阑的光被向聚光光学系统引导的效率高，从光源发出的光的利用效率高。

7、在上述照明光学系统中，优选的是，上述中继光学系统具备：聚光透镜组，具有与上述多个发光元件对应的多个第一透镜要素，各第一透镜对来自各发光元件的光进行聚光；透镜阵列，具有与上述多个第一透镜要素对应的多个第二透镜要素，利用各第一透镜使与来自各发光元件的光的配光分布相当的照度分布的照射光向各第二透镜要素的入射面照射；以及中继透镜，与上述透镜阵列的各第二透镜要素的出射面以光学方式配合，将照射到各第二透镜要素的入射面的各照射光引导到上述重叠面上并使之相互重叠。

8、利用聚光透镜组、透镜阵列及中继透镜分担中继光学系统的功能，中继光学系统容易实现。

9、在上述照明光学系统中，优选的是，从上述中继透镜到上述光学积分器的入射面为止的距离比从该中继透镜到上述重叠面为止的距离短。即使光学积分器的入射面位于该距离，光的利用效率也几乎不变，在孔径光阑的面处直到周边为止都是平坦的照度分布，因此适于更加微细的图案的曝光。

10、在上述照明光学系统中，优选的是，上述透镜阵列中，上述多个第二透镜要素在沿着光轴的方向上观察具有四边形的外形，该多个第二透镜要素被捆扎在一起。通过使用四边形的第二透镜要素，与使用圆形的第二透镜要素的情况相比，光的利用效率提高。

11、在上述照明光学系统中，优选的是，上述聚光透镜组中，上述多个第一透镜要素各自的出射侧在沿着光轴的方向上观察具有四边形的外形，该多个第一透镜要素被捆扎在一起。通过使用出射侧为四边形的第一透镜要素，与使用圆形的第一透镜要素的情况相比，光的利用效率提高。

12、在使用出射侧为四边形的第一透镜要素的情况下，更优选的是，上述聚光透镜组中，上述多个第一透镜要素分别具有位于上述发光元件侧的前要素和位于上述透镜阵列侧的后要素，该前要素在沿着光轴的方向上观察具有圆形的外形，该后要素在沿着光轴的方向上观察具有四边形的外形。通过圆形的外形的前要素与四边形的外形的后要素的组合，光的利用效率进一步提高。

13、另外，为了解决上述课题，本发明的曝光装置的一方式利用上述照明光学系统照射被配置于上述被照射面的图案，向曝光对象物曝光该图案。根据上述曝光装置，可通过效率良好的光照射来谋求图案曝光的曝光时间的缩短化。

14、在上述曝光装置中，也可以具备将由上述照明光学系统照射的所述图案的像向上述曝光对象物投影的投影光学系统。

15、发明效果

16、根据本发明，能够以较高的效率利用来自多个发光元件的光。

技术特征：

1.一种照明光学系统，其特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的照明光学系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的照明光学系统，其特征在于，

4.根据权利要求2或3所述的照明光学系统，其特征在于，

5.根据权利要求2或3所述的照明光学系统，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的照明光学系统，其特征在于，

7.一种曝光装置，其特征在于，利用权利要求1或2所述的照明光学系统照射被配置于所述被照射面的图案，向曝光对象物曝光该图案。

8.根据权利要求7所述的曝光装置，其特征在于，

技术总结
以较高的效率利用来自多个发光元件的光。照明光学系统(1)的一方式具备：光源(10)，使分别从发光面发出光的多个发光元件(11)在该发光面扩展的方向上相互排列；中继光学系统(20)，将上述发光元件所发出的光的配光分布转换成照度分布，并且使与上述多个发光元件对应的多个该照度分布在重叠面上相互重叠；光学积分器(30)，相互并列地配置有对在上述重叠面上重叠的光进行波阵面分割并作为多个光束进行传递的多个波阵面分割要素；以及聚光光学系统(50)，使上述多个光束在被照射面处重叠。

技术研发人员：大泽理,伊藤公一
受保护的技术使用者：优志旺电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6