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図面 (7)

課題・解決手段

本発明は、光ビーム光源集光レンズ(5);少なくとも1つのマイクロレンズアレイ(L3、L4)を含む光均一化系(4)であって、光均一化系の像焦点面が集光レンズの物体焦点面内に位置決めされるように、集光レンズ(5)から上流に配置されている光均一化系;光均一化系の物体焦点面内に配置されたシャッター(3)であって、光均一化系が2つのマイクロレンズアレイ(L3、L4)を含み、マイクロレンズの間隔ならびに配置および向きは、光軸に直角の2つの方向(X、Y)において、光均一化系が合併像焦点面および合併物体焦点面を有するように、設計されているシャッターを含む、フォトリソグラフィック照明装置に関する。本発明は、同様に、そのような照明器を含むフォトリソグラフィック装置に関する。

概要

背景

フォトリソグラフィは、電磁放射線を使用して半導体装置上に薄いパターンを生成することによって、半導体装置を作製するために使用される技術である。このために、フォトリソグラフィック装置照明器マスク照明し、その像が、半導体スライス(「ウエハ」としても公知)に投影される。

図1を参照して説明すると、公知の照明器は、一般的に、照明源1’によって照明される回折光学素子(diffractive optical element)(DOEとも呼ばれる)を含む。

照明源1’は、例えばレーザ光源である。

素子1は、一般的に回折をもたらすために使用される任意の素子、例えば、球面マイクロレンズ二次元アレイフレネルレンズ回折格子などとし得る。素子は、光学散乱装置役割を果たし、およびその主機能は、その射出側において、一般的に所望のパターン、例えばディスクまたはリング形状を有する瞳を生成することである。

照明器は、素子1の射出側に、いくつかのレンズを備えて形成されたズーム系2を含む。ズーム系2の機能は、素子1の射出瞳の像を有限距離に戻し、かつその寸法を変更できるようにすることである。

ズーム系2の射出側には、互いに対面する2つの面を含む平板と、各面に形成されている球面または円柱マイクロレンズネットワークとからなるマイクロレンズアレイL1が位置決めされる。マイクロレンズモードのアレイL1は、ズーム系2の射出側における入射ビームを、多数のサブビームに分ける。換言すると、アレイL1の射出瞳は、サブ射出瞳に分解される。

マイクロレンズの第2のアレイL2は、第1のアレイL1から下流に位置決めされるため、L1L2系は無限焦点である。

マイクロレンズの第3のアレイL3は、第2のアレイL2から下流に位置決めされる。この第3のアレイL3の像焦点に、遮断具3(obturator)が位置決めされており、この遮断具は、一定間隔アパーチャが形成されている板または格子からなる。選択的に、遮断具3は、光軸に直角のある方向に沿って、または光軸に直角の複数の方向に沿って、および必要な場合には互いに照明されるマスク7およびウエハwの動きと同期して動く2枚の板31、32を含んでもよい。この遮断具の作製に関する詳細について、文献国際公開第2007/028793号パンフレットを参照してもよい。

あらゆる場合において、遮断具3は、マスク7での照明プロファイル画像フォーマットおよび照射量の制御を可能にする。この点において、マスク7は、集光レンズ5の焦点面と結合された平面内に位置決めされ、集光レンズからわずかに下流に位置決めされる。これにより、照明中のウエハ上に寄生光を生成する光が所望のフィールド外へ透過されないようにすることができる。マスクの焦点が集光レンズの焦点面に対してわずかにぼけていることにより、光パルスエネルギー時間変化を滑らかにすることによって、照射量の制御を改善できる。

遮断具3から上流のL1L2ネットワーク系が無限焦点であることにより、遮断具を照明する系のサブ射出瞳のサイズを限定できる。それゆえ、マイクロレンズの間にはビーム非照明領域がある。非照明領域では、画像フィールドが完全に照明される必要があるとき、ビームを妨害せずに、遮断具3の不透明部分が位置決めされ得る。これにより、遮断具の射出側においてサブビームのシャープカットオフ、およびマスクにおけるシャープな遮断を可能にする。

照明器をテレセントリックにするため、すなわち、照明器の射出瞳が無限遠であるようにするように、マイクロレンズの第3のアレイL3の像焦点は、集光レンズ5の物体焦点に配置される。それに関し、集光レンズ5は複数のレンズを含み、それを用いてL1L2アレイからのサブビームをマスクにおいて重ね合わせ得る。

集光レンズ5とマスク7との間にはアポダイゼーション素子6も配置される。

先に指摘したように、遮断具3は、集光レンズの焦点面の共役面内に位置決めされて、ビーム10のシャープな遮断を保証する。

特に、そのような照明器は、一次元に沿った光ビームに対して、すなわち、光ビームの遮断が遮断具の平面内の第1の軸に沿って保証される必要があるとき、良好な結果をもたらす。

しかしながら、遮断具の平面内の2つの軸、特に光軸に垂直でかつ互いに垂直な2つの軸に沿って遮断を保証する必要があるという仮定の下で、イメージングの問題が引き起こされる。

実際に、照明器のテレセントリシティ条件は、両遮断軸の方向においてマイクロレンズのアレイL3の物体焦点に遮断具3が位置決めされることを課す。他方で、マスクでの遮断具の像鮮鋭度条件は、両方向においてマイクロレンズのアレイL3の像焦点が集光レンズの物体焦点に位置決めされることを課す。

これらの条件の双方とも、マイクロレンズのアレイL3が両方向に沿って同じ焦点距離を有する必要があることを課す。ここで、このタイプの照明器では、マイクロレンズの焦点距離が前記マイクロレンズの厚さと同じ大きさであるため、この結果が確実に得られるようにすること、それゆえ、両方向において遮断具とマスクとの完璧な組み合わせを保証することは、幾何学的に不可能である。

他方で、遮断具は、集光レンズの平面に、それゆえマスク上に遮断具の鮮明な像を得ることを困難にする回折現象を引き起こす。より詳細には、格子による光の回折は、マイクロレンズのアレイL1L2から生じるサブビームのアパーチャ(aperture)よりも大きいアパーチャに従って、光ビームを散乱させる。
このことから、2つの否定的な結果が生じる:
−回折が大きすぎる場合、遮断具からの光は、右側のアレイL3のマイクロレンズを通過しない可能性があり、サブビーム100とマスク上の干渉現象との間にクロストークを生じる。
−遮断具による回折は、マイクロレンズの第3のアレイL3の入射側でのサブビームのアパーチャの増大をもたらす。ここで、アパーチャが大きいことが、マイクロレンズのアレイL3の物体被写界深度(object field depth)を制限し、これが、このアレイL3の物体焦点面に関しての遮断具の焦点ぼけに対する感度を高める。それゆえ、照明器の調整は、より複雑になる。

概要

本発明は、光ビームの光源;集光レンズ(5);少なくとも1つのマイクロレンズアレイ(L3、L4)を含む光均一化系(4)であって、光均一化系の像焦点面が集光レンズの物体焦点面内に位置決めされるように、集光レンズ(5)から上流に配置されている光均一化系;光均一化系の物体焦点面内に配置されたシャッター(3)であって、光均一化系が2つのマイクロレンズアレイ(L3、L4)を含み、マイクロレンズの間隔ならびに配置および向きは、光軸に直角の2つの方向(X、Y)において、光均一化系が合併像焦点面および合併物体焦点面を有するように、設計されているシャッターを含む、フォトリソグラフィック照明装置に関する。本発明は、同様に、そのような照明器を含むフォトリソグラフィック装置に関する。

目的

素子は、光学散乱装置の役割を果たし、およびその主機能は、その射出側において、一般的に所望のパターン、例えばディスクまたはリング形状を有する瞳を生成することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

フォトリソグラフィック装置照明器であって:−光ビーム光源(1’)、−集光レンズ(5)、−マイクロレンズの少なくとも1つのアレイ(L3、L4)を含む光均一化系(4)であって、前記光均一化系の前記像焦点面が前記集光レンズ(5)の前記物体焦点面内に位置決めされるように、前記集光レンズから上流に位置決めされる光均一化系、および−前記光均一化系(4)の前記物体焦点面内に位置決めされる遮断具(3)を含み、前記光均一化系(4)がマイクロレンズの2つのアレイ(L3、L4)を含み、光軸に直交する2つの方向(X、Y)に沿って前記光均一化系(4)が合併像焦点面および合併物体焦点面を有するように、前記2つのアレイ(L3、L4)の分離ならびに前記マイクロレンズの配置および向きが適合されることを特徴する、照明器。

請求項2

前記光軸に直交する前記両方向(X、Y)が互いに直交する、請求項1に記載の照明器。

請求項3

マイクロレンズの各アレイ(L3、L4)が、互いに対面する2つの面を含む板であり、マイクロレンズの第1のアレイ(L3)は、前記光ビームの伝播方向に対して、その面の各々にエッチング形成された円柱マイクロレンズを含み、一方の面のレンズ円柱の軸が、他方の面の前記レンズの前記円柱の軸に直交するとともに、前記光軸に直交する、請求項1または2に記載の照明器。

請求項4

前記光軸に直交する第1の方向(Y)において、前記光均一化系が、前記第1のアレイ(L3)の第1の面(310)内に位置決めされた収束レンズ(31)のように振る舞うように、マイクロレンズの前記アレイ(L3、L4)間の分離ならびに前記マイクロレンズの配置および向きが適合され、前記遮断具の前記平面が前記レンズの前記物体焦点面にあり、前記集光レンズの前記物体焦点面が前記レンズの像焦点面内にある、請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明器。

請求項5

前記第1のアレイ(L3)の前記第1の面(310)上の円柱マイクロレンズによって前記収束レンズ(31)が形成され、前記光軸に直交するとともに前記第1の方向(Y)に直交する第2の方向(X)に沿って前記円柱の軸が延びる、請求項4に記載の照明器。

請求項6

前記光軸に直交するとともに前記第1の方向(Y)に直交する前記第2の方向(X)において、前記光均一化系が、−前記第1のアレイ(L3)の第2の面(320)に収束レンズ(32)、および−第2のアレイ(L4)の第1の面(410)に発散レンズ(41)を含む系のように振る舞うように、マイクロレンズの前記アレイ(L3、L4)間の前記分離ならびに前記マイクロレンズの前記配置および向きが適合され、前記遮断具(3)の平面が前記収束レンズの前記物体焦点面内にあり、前記集光レンズの前記物体焦点面が前記系の前記像焦点面内にある、請求項1〜5のいずれか一項に記載の照明器。

請求項7

一方では、前記第1のアレイ(L3)の前記第2の面(320)の前記収束レンズ(32)、および他方では前記発散レンズ(41)が、円柱マイクロレンズによって形成され、前記円柱の前記軸は、前記光軸に直交する前記第1の方向(Y)に沿って延びる、請求項6に記載の照明器。

請求項8

前記光均一化系(4)の前記像焦点面内に位置決めされた絞りネットワーク(8)をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の照明器。

請求項9

前記絞りネットワーク(8)の各絞りが、前記光均一化系(4)のマイクロレンズの前記第2のアレイ(L4)のマイクロレンズに対面して位置決めされている、請求項8に記載の照明器。

請求項10

マスク(7)、および請求項1〜9のいずれか一項に記載の照明器を含むフォトリソグラフィック装置であって、前記照明器の前記遮断具(3)は、前記集光レンズ(5)の前記像焦点面の共役面内に位置決めされている、フォトリソグラフィック装置。

技術分野

0001

本発明は、フォトリソグラフィック装置照明器、そのようなフォトリソグラフィック装置に関する。

背景技術

0002

フォトリソグラフィは、電磁放射線を使用して半導体装置上に薄いパターンを生成することによって、半導体装置を作製するために使用される技術である。このために、フォトリソグラフィック装置の照明器はマスク照明し、その像が、半導体スライス(「ウエハ」としても公知)に投影される。

0003

図1を参照して説明すると、公知の照明器は、一般的に、照明源1’によって照明される回折光学素子(diffractive optical element)(DOEとも呼ばれる)を含む。

0004

照明源1’は、例えばレーザ光源である。

0005

素子1は、一般的に回折をもたらすために使用される任意の素子、例えば、球面マイクロレンズ二次元アレイフレネルレンズ回折格子などとし得る。素子は、光学散乱装置役割を果たし、およびその主機能は、その射出側において、一般的に所望のパターン、例えばディスクまたはリング形状を有する瞳を生成することである。

0006

照明器は、素子1の射出側に、いくつかのレンズを備えて形成されたズーム系2を含む。ズーム系2の機能は、素子1の射出瞳の像を有限距離に戻し、かつその寸法を変更できるようにすることである。

0007

ズーム系2の射出側には、互いに対面する2つの面を含む平板と、各面に形成されている球面または円柱マイクロレンズネットワークとからなるマイクロレンズアレイL1が位置決めされる。マイクロレンズモードのアレイL1は、ズーム系2の射出側における入射ビームを、多数のサブビームに分ける。換言すると、アレイL1の射出瞳は、サブ射出瞳に分解される。

0008

マイクロレンズの第2のアレイL2は、第1のアレイL1から下流に位置決めされるため、L1L2系は無限焦点である。

0009

マイクロレンズの第3のアレイL3は、第2のアレイL2から下流に位置決めされる。この第3のアレイL3の像焦点に、遮断具3(obturator)が位置決めされており、この遮断具は、一定間隔アパーチャが形成されている板または格子からなる。選択的に、遮断具3は、光軸に直角のある方向に沿って、または光軸に直角の複数の方向に沿って、および必要な場合には互いに照明されるマスク7およびウエハwの動きと同期して動く2枚の板31、32を含んでもよい。この遮断具の作製に関する詳細について、文献国際公開第2007/028793号パンフレットを参照してもよい。

0010

あらゆる場合において、遮断具3は、マスク7での照明プロファイル画像フォーマットおよび照射量の制御を可能にする。この点において、マスク7は、集光レンズ5の焦点面と結合された平面内に位置決めされ、集光レンズからわずかに下流に位置決めされる。これにより、照明中のウエハ上に寄生光を生成する光が所望のフィールド外へ透過されないようにすることができる。マスクの焦点が集光レンズの焦点面に対してわずかにぼけていることにより、光パルスエネルギー時間変化を滑らかにすることによって、照射量の制御を改善できる。

0011

遮断具3から上流のL1L2ネットワーク系が無限焦点であることにより、遮断具を照明する系のサブ射出瞳のサイズを限定できる。それゆえ、マイクロレンズの間にはビーム非照明領域がある。非照明領域では、画像フィールドが完全に照明される必要があるとき、ビームを妨害せずに、遮断具3の不透明部分が位置決めされ得る。これにより、遮断具の射出側においてサブビームのシャープカットオフ、およびマスクにおけるシャープな遮断を可能にする。

0012

照明器をテレセントリックにするため、すなわち、照明器の射出瞳が無限遠であるようにするように、マイクロレンズの第3のアレイL3の像焦点は、集光レンズ5の物体焦点に配置される。それに関し、集光レンズ5は複数のレンズを含み、それを用いてL1L2アレイからのサブビームをマスクにおいて重ね合わせ得る。

0013

集光レンズ5とマスク7との間にはアポダイゼーション素子6も配置される。

0014

先に指摘したように、遮断具3は、集光レンズの焦点面の共役面内に位置決めされて、ビーム10のシャープな遮断を保証する。

0015

特に、そのような照明器は、一次元に沿った光ビームに対して、すなわち、光ビームの遮断が遮断具の平面内の第1の軸に沿って保証される必要があるとき、良好な結果をもたらす。

0016

しかしながら、遮断具の平面内の2つの軸、特に光軸に垂直でかつ互いに垂直な2つの軸に沿って遮断を保証する必要があるという仮定の下で、イメージングの問題が引き起こされる。

0017

実際に、照明器のテレセントリシティ条件は、両遮断軸の方向においてマイクロレンズのアレイL3の物体焦点に遮断具3が位置決めされることを課す。他方で、マスクでの遮断具の像鮮鋭度条件は、両方向においてマイクロレンズのアレイL3の像焦点が集光レンズの物体焦点に位置決めされることを課す。

0018

これらの条件の双方とも、マイクロレンズのアレイL3が両方向に沿って同じ焦点距離を有する必要があることを課す。ここで、このタイプの照明器では、マイクロレンズの焦点距離が前記マイクロレンズの厚さと同じ大きさであるため、この結果が確実に得られるようにすること、それゆえ、両方向において遮断具とマスクとの完璧な組み合わせを保証することは、幾何学的に不可能である。

0019

他方で、遮断具は、集光レンズの平面に、それゆえマスク上に遮断具の鮮明な像を得ることを困難にする回折現象を引き起こす。より詳細には、格子による光の回折は、マイクロレンズのアレイL1L2から生じるサブビームのアパーチャ(aperture)よりも大きいアパーチャに従って、光ビームを散乱させる。
このことから、2つの否定的な結果が生じる:
−回折が大きすぎる場合、遮断具からの光は、右側のアレイL3のマイクロレンズを通過しない可能性があり、サブビーム100とマスク上の干渉現象との間にクロストークを生じる。
−遮断具による回折は、マイクロレンズの第3のアレイL3の入射側でのサブビームのアパーチャの増大をもたらす。ここで、アパーチャが大きいことが、マイクロレンズのアレイL3の物体被写界深度(object field depth)を制限し、これが、このアレイL3の物体焦点面に関しての遮断具の焦点ぼけに対する感度を高める。それゆえ、照明器の調整は、より複雑になる。

発明が解決しようとする課題

0020

本発明は、上述の問題の少なくとも1つを克服することを提案する。

課題を解決するための手段

0021

このために、フォトリソグラフィック装置の照明器であって、
−光ビームの光源
−集光レンズ、
−マイクロレンズの少なくとも1つのアレイを含む光均一化系であって、光均一化系の像焦点面が集光レンズの物体焦点面内に位置決めされるように、集光レンズから上流に位置決めされている光均一化系、および
−光均一化系の物体焦点面内に位置決めされた遮断具
を含み、
光均一化系が、マイクロレンズの2つのアレイを含み、
光軸に直交する2つの方向に沿って光均一化系が合併像焦点面および合併物体焦点面を有するように、2つのアレイの分離ならびにマイクロレンズの配置および向きが適合されていることを特徴とする、照明器が提案される。

0022

任意選択的にではあるが、本発明は、さらに、以下の特徴のうちの少なくとも1つを備えることが好ましい:
−光軸に直交する両方向が、互いに直交する。
−マイクロレンズの各アレイが、互いに対面する2つの面を含む板であり、マイクロレンズの第1のアレイが、光ビームの伝播方向に対して、その面の各々にエッチング形成された円柱マイクロレンズを含み、一方の面のレンズの円柱の軸が、他方の面のレンズの円柱の軸に直交するとともに、光軸に直交する。
−光軸に直交する第1の方向において、光均一化系が、第1のアレイの第1の面内に位置決めされた収束レンズのように振る舞うように、マイクロレンズのアレイ間の距離ならびにマイクロレンズの配置および向きが適合され、遮断具の平面が前記レンズの物体焦点面内にあり、集光レンズの物体焦点面が前記レンズの像焦点面内にある。
−第1のアレイの第1の面上の円柱マイクロレンズによって収束レンズが形成され、光軸に直交するとともに第1の方向に直交する第2の方向に沿って円柱の軸が延びる。
−光軸に直交するとともに第1の方向に直交する第2の方向において、光均一化系が、
○第1のアレイの第2の面に収束レンズ、および
○第2のアレイの第1の面に発散レンズ
を含む系のように振る舞うように、マイクロレンズのアレイ間の分離、ならびにマイクロレンズの配置および向きが適合され、遮断具の平面が収束レンズの物体焦点面にあり、集光レンズの物体焦点面が系の像焦点面内にある。
−一方では第1のアレイの第2の面に収束レンズ、および他方では発散レンズが、円柱マイクロレンズによって形成され、円柱の軸は、光軸に直交する第1の方向に沿って延びる。
−照明器は、光均一化系の像焦点面内に位置決めされた絞りのネットワークをさらに含む。
−絞りのネットワークの各絞りは、光均一化系のマイクロレンズの第2のアレイのマイクロレンズに対面して位置決めされる。

0023

本発明の目的はまた、マスク、および本発明による照明器を含むフォトリソグラフィック装置であり、照明器の遮断具は、集光レンズの像焦点面の共役面内に位置決めされている、フォトリソグラフィック装置である。

0024

本発明は多くの利点を有する。

0025

本発明の照明器は、
遮断具と、
光軸に直交する第1の方向においてだけでなく、光軸に直交するとともに、好ましくは第1の方向に直交する第2の方向においても照明されるマスクと
の間の組み合わせ条件を満たす。

0026

さらに、本発明による照明器は、マスク上での遮断具の像の鮮鋭度を高めるため、遮断具に関係した回折効果の制御を可能にする。アパーチャを制御することによって、さらに、マイクロレンズの第3のアレイL3を、その物体焦点面に関する格子の焦点ぼけに対してあまり感度を有しないようにすることが可能になり、これにより、本発明による照明器の装着および調整を容易にする。

0027

本発明の他の特徴、目的および利点は、純粋に説明のためでありかつ非限定的である以下の説明から明らかとなり、およびこの説明は、添付の図面を参照して読むべきである。

図面の簡単な説明

0028

既に説明した、従来技術で公知の照明器を概略的に示す。
本発明による照明器の異なる実施形態を概略的に示す。
本発明による照明器の異なる実施形態を概略的に示す。
本発明による照明器の異なる実施形態を概略的に示す。
遮断具から下流のマイクロレンズのアレイに関する配置を示す。
絞りのネットワークを横切る光ビームのコヒーレンスに依存する、集光レンズの物体焦点面内における遮断具のスロットの像を示す。

実施例

0029

照明器の概要
図2a〜2cは、本発明による照明器の一部分を概略的に示す。

0030

図2aでは、照明器は、例えばレーザ光源等の光ビーム10の光源1’、光源1’の射出側に配置された回折素子1、およびズーム系2を含む(これらの素子は、図2bおよび図2cには示されていない)。

0031

さらに、照明器は、ズーム系2の射出側において、マイクロレンズの第1および第2のアレイL1およびL2からなる無限焦点系L1L2を含む。

0032

ビーム10は、無限焦点系L1L2の射出側において複数のサブビーム100を含む。サブビーム100は、無限焦点系L1L2のサブ射出瞳を形成する。

0033

照明器は、遮断具3を含む。遮断具3は、2つの格子31、32として示され、かつ無限焦点系L1L2の射出瞳に位置決めされる。

0034

マイクロレンズの第3のアレイL3を含む光均一化系4が、遮断具3から下流に配置されている。遮断具は、光均一化系4の物体焦点面内に位置決めされている。

0035

照明器は、集光レンズ5およびアポダイゼーション素子6も含んでいる。集光レンズ5により、無限焦点系L1L2からのサブビーム100をフォトリソグラフマスク7に重ね合わせることが可能となる。アポダイゼーション素子6は、集光レンズ4と、マスク7が位置決めされる平面との間に設けられる。

0036

集光レンズ5の物体焦点面は、マスクでの遮断具の像の鮮鋭度を保証するために、均一化系4の像焦点面に位置決めされることが好ましい。

0037

そのような照明器を含むフォトリソグラフィック装置は、エッチング形成されるウエハwに位置決めされたマスク7を含む。遮断具は、集光レンズ5の像焦点面の共役面内に位置決めさる。使用中、投影光学系がマスク7の像をウエハwに生成することが理解される。

0038

均一化系
本発明による照明器の均一化系は、光軸に直交する2つの別個の方向において、照明器の鮮鋭度およびテレセントリシティを得ることを可能とする。これらの方向は、互いに直交することが好ましい。
非限定的な例として、図2a〜2cでは、光軸をZと記し、光軸に直交する第1の方向に沿うとともに図の断面に直交する軸をXと記し、光軸およびX軸に直交する第2の方向に沿った軸をYと記している。

0039

この結果を得ることができるようにする均一化系は、マイクロレンズの第3のアレイL3に加えて、マイクロレンズの第4のアレイL4を含む。

0040

図3に、マイクロレンズのアレイL3およびL4の相対的配置を示す。遮断具3およびこの系の像焦点面F’を概略的に示す。遮断具3は、均一化系の物体焦点Pに配置されている。像焦点面F’は、両方向XおよびYにおいて集光レンズの物体焦点面FCに配置される必要がある。

0041

光均一化系が方向XおよびYの双方において同じ焦点距離f1を有する場合、すなわち、光均一化系がこれらの方向の双方に一致する像焦点面を有しかつ物体焦点面もこれらの方向の双方に一致する場合に、鮮鋭度およびテレセントリシティ条件が保証される。

0042

これを達成するために、マイクロレンズの各アレイは、互いに対面する2つの面310、320、410、420を含む平面板として現れる。前記面の少なくとも1つに、複数の円柱マイクロレンズがエッチング形成される。

0043

より具体的には、マイクロレンズのアレイL3は、その面310、320のそれぞれに円柱状のマイクロレンズを含む。一方の面のマイクロレンズの軸は、他方の面のマイクロレンズの軸に直交する。

0044

両面のマイクロレンズの軸が光軸に直角であるため、それらの円柱面を通してマイクロレンズに光線が達する。

0045

マイクロレンズのアレイL4に関しては、光束の伝播方向に対してその第1の面410に円柱マイクロレンズを含むだけであり、上面420(upper face)は光線をどの方向にもそらさないように平面的である。

0046

第1の方向、例えばY方向において、均一化系が、アレイL3の第1の面内に位置決めされた収束レンズ31として振る舞うように、マイクロレンズの円柱の軸の向きが定められる。そのため、遮断具の平面Pが前記レンズ31の物体焦点面内にあり、集光レンズの物体焦点面FCが前記レンズの像焦点面F’内にある。

0047

この結果を得るために、マイクロレンズのアレイL3の第1の面の円柱レンズの軸は、Y方向に直交して延びる一方、他の円柱レンズの軸(すなわち、アレイL3の第2の面およびアレイL4の第1の面の円柱レンズの軸)は、Y方向に沿った光ビームの伝播をそらさないようにするためにY方向に平行に延びる。

0048

これは、第1の方向Yにおいて照明器の鮮鋭度およびテレセントリシティを得ることを可能にする。

0049

第2の方向、この場合X方向に関しては、マイクロレンズの円柱の軸が第1の方向Yに平行に向けられるため、均一化系4は、
−アレイL3の第2の面に収束レンズ32、および
−アレイL4の第1の面に発散レンズD1、
を含む系として振る舞い、遮断具の平面が収束レンズ32の物体焦点面内にあり、集光レンズの物体焦点面が系の像焦点面F’内にある。

0050

これらレンズは、当業者に公知の方法において、それらそれぞれの焦点距離がそのような結果を得ることができるようにするような寸法にされる。

0051

そえゆえ、マイクロレンズの両アレイL3およびL4の位置決め、ならびにそれらを構成するレンズの寸法決定によっては、両方向に同じ焦点距離を有する均一化系4を得ることが可能となる。

0052

絞り
図2bを参照して説明すると、照明器は、遮断具の射出側における回折現象を制御するために、アパーチャ絞りのネットワーク8を含む。アパーチャ絞りのネットワーク8は、遮断具の平面Pのフーリエ変換の面またはフーリエ面内に位置決めされている。

0053

好ましくは、このネットワークは複数の絞り80を含む。各絞り80は、均一化系に隣接するアレイの対応するマイクロレンズ40に対面して位置決めされている。

0054

図2bでは、均一化系4は、マイクロレンズの1つのアレイL3のみを含む;その場合、絞りネットワークは、マイクロレンズのアレイL3の像焦点面内にあり、それぞれの絞りはこのアレイL3のそれぞれのマイクロレンズに対面している。

0055

図2cでは、絞りのネットワーク8の使用は、図2aを参照して先に説明したように、マイクロレンズの2つのアレイL3L4を含む均一化系4と組み合わされた。

0056

この場合、絞りのネットワーク8は、F’の平面内においてマイクロレンズの両アレイL3とL4との間に位置決めされる。この平面は、遮断具の平面のフーリエ面である。絞りは、マイクロレンズのアレイL4およびL3のマイクロレンズに対面している。

0057

それゆえ、遮断具3の射出側での回折の場合、絞りが存在することによって、光ビームのサブビーム100間のクロストーク現象を回避することが可能となる。絞りのネットワーク8を用いて、均一化系の物体焦点面に関する遮断具の焦点ぼけに対して照明器の精度があまり感度を有しないようにするように、被写界深度(field depth)を十分に増やすことも可能である。それにより、照明器の製造および調整を容易にする。

0058

絞りのアパーチャの直径は、マイクロレンズと同じ次数の値であることが好ましい。例えば、マイクロレンズの直径は0.5mm程度とし、およびアパーチャの直径は0.1mm程度とし得る。

0059

アパーチャ絞りのネットワークによる、遮断具が存在することから生じる回折の補正は、照明器のいくつかのパラメータに依存する。特に、像の鮮鋭度は、絞りネットワークの照明のコヒーレンス因子に依存する。

0060

図4を参照すると、集光レンズの像焦点面における遮断具のスロットの縁の像が、異なるコヒーレンス因子に関して示されている。図では:
−「コヒーレント」ビームを表す曲線は、ゼロのコヒーレンス因子に対応し、
−「部分的にコヒーレント」ビームを表す曲線は、0.3のコヒーレンス因子に対応し、
−「インコヒーレント」ビームを表す曲線は、1に等しいコヒーレンス因子に対応する。

0061

スロットに関するミリメートルでの幾何学的位置は、横座標に与えられる。スロットは25mmに位置決めされ、スロットの透明部分は25mm未満に見られ、および不透明部分は25mm後に見られる。

0062

光強度が縦座標に入射ビームの強度の百分率として示される。理論的には、この強度は、スロットの透明部分では100%に等しくなり、不透明部分では0%になる。

0063

ここで、全体的にコヒーレントなビームに関し、スロットの透明な側に干渉パターンが現れ、このレベルにおける強度は正弦曲線で与えられる。

0064

ビームが全体的にインコヒーレントであると、これらの干渉は消えるが、この改善は、25mmにおけるスロットの不透明部分と透明部分との移行部不利益を生じる。

0065

ビームが部分的にコヒーレントである場合が中間のケースであり、先の両ケース間に良好な妥協をもたらす。より具体的には、ビームが0.2〜0.8に含まれるコヒーレンス因子を有するとき、好都合な構成が保証される。

0066

コヒーレンス因子は、



として表わされる。式中、f1は均一化系のマイクロレンズのアレイL3の焦点距離であり、θは光軸に対する遮断具の照明角度であり、bは絞りのアパーチャの直径である。それゆえ、コヒーレンス因子の値は、これら3つのパラメータの値を調整することによって得られる。

0067

しかしながら、図4では、光強度の変動がスロットの透明部分に存在することが観察される。これらの変動を平均するために、絞りのアパーチャの直径を変更し、これを行うことによってコヒーレンス因子を修正するための対策(provision)が行われることが好ましい。好ましくは、2つの隣接する絞りの間を含めて、絞りの直径が変化する。

0068

絞り毎のアパーチャの直径の変化は、0〜50%の間に含まれ、および好ましくは0〜30%の間に含まれる。

0069

さらに、絞りのアパーチャの直径は、好都合にも、ランダム統計的分布に従い、およびこれは、遮断具の照明に関わらない。これにより、例えば所与のサブビーム100に対して、局所的にも、回折現象を平均することが可能になる。

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