JPH0550848B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明は光路長可変光学装置に関する。

［従来技術］ 半導体製造装置等の光学系の焦点合わせ等の目
的で光学系の焦点と対象物体との間の相対ずれを
一致させる場合、光学系か対象物体のいずれか一
方を光軸方向に変位させる方式と、光学系の一部
を動かしてその焦点距離を変える方式との二種の
方式があることは周知の通りである。

前者の光学系または対象物体を変位させる方式
では、光学系や対象物体載置台が大きい場合に、
変位のための送り方向と光軸との平行をはじめと
する移動の精度を保証するために、変位ガイド機
構を大形の高剛性のものとしなければならないだ
けでなく、送り速度もあまり速くできない欠点が
ある。特に検査作業の高能率化等の目的で高速動
作を要求する場合などには、駆動アクチユエータ
や伝達機構が極めて大形化してしまう欠点が避け
られない。例えば半導体装置製造用の投影露光装
置のように、投撮光学系および原板と被露光対象
物体との間に光軸と直交する平面方向の厳密な相
対位置関係が要求されるような装置では、光軸方
向の移動に対する他の方向成分のずれは1μｍ以
下のオーダであることが必要で、しかもこの焦点
合わせのための時間的余裕もあまり多くなく、ま
た光学系のみならず被露光物体載置台もその上に
XYステージを備えているため大形であり、従つ
て前記オーダの精度を保証するために光軸方向の
移動のためのガイド機構、駆動アクチユエータ、
および伝達機構の大形化が不可避である。

一方、光学系の一部を動かしてその焦点距離を
変える方式では、駆動すべき質量は小さくなるも
のの、固定側光学系との間で光軸と直交する方向
の精度を必要とし、このため光学設計上の負担が
増加するほか、各光学要素の動きが複雑になるた
めカムを使用しなければならなくなり、このカム
の精度が重要となつてくるという欠点がある。

［発明の目的］ 本発明は、前述の従来技術の欠点を除去して、
少なくとも二枚の硝子部品のような質量の小さい
単純な光学部品を単に直線送りすることで光路長
だけを変化でき、他の光学系に特殊な設計変更を
必要とせず、微調整も容易な光路長可変光学装置
を提供しようとするものである。

［目的を達成するための手段及び作用］ 上述の目的を達成するため、本願発明は、光学
系の光路中に介装される光路長可変光学装置にお
いて、前記光学系の光軸に沿つた断面がクサビ形
状となつている複数の透光性光学部品（硝子部品
１Ａ，１Ｂ）を有し、前記光学系の光路中で前記
透光性光学部品は空間をおいて相補的に対向配置
され、それぞれの内側面（面２Ａ，３Ｂ）は前記
光学系の光軸に対して傾斜した状態で平行とされ
且つそれぞれの外側面（面２Ｂ，３Ａ）は平行と
され、前記空間の前記光学系の光軸方向における
間隔を一定に保持したまま前記透光性光学部品の
一方が他方に対して前記光学系の光軸と交差する
方向に移動することを特徴としている。

また、光学系の光路中に介装される光路長可変
光学装置において、前記光学系の光軸に沿つた断
面がクサビ形状となつている第１、第２、及び第
３透光性光学部品（硝子部品１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ）
を有し、前記光学系の光路中で前記第１及び第３
透光性光学部品（硝子部品１Ｃ，１Ｅ）の間に前
記第２透光性光学部品（硝子部品１Ｄ）がそれぞ
れに対して空間をおいて位置するように対向配置
され、前記第２透光性光学部品の一方の面（面３
Ｄ）と前記第１透光性光学部品の内側面（面２
Ｃ）の組と、前記第２透光性光学部品の他方の面
（面２Ｄ）と前記第３透光性光学部品の内側面
（面３Ｅ）の組は、それぞれ前記光学系の光軸に
対して逆方向に傾斜した状態で平行とされ、且つ
前記第１及び第３透光性光学部品のそれぞれの外
側面（面３Ｃ，２Ｅ）は平行とされ、前記第２透
光性光学部品が前記第１及び第３透光性光学部品
に対して前記光学系の光軸と交差する方向に移動
することを特徴としている。

本発明の光路長可変光学装置では、少なくとも
ひとつの光学部品を他に対して相対的に変位させ
ると、或る透過位置における光束に対する合計の
光路長だけが対応して変化し、この変化の度合
は、透過位置に関係なしに光学部品の変位量およ
び光学部品の断面形状の関数となる。従つて光学
部品の前記変位方向の断面形状を予じめ定めてお
くことにより、その変位量を以つて光路長を調節
することが可能であり、変位方向の断面形状の変
化の割合を小さくすれば変位量と光路長変化量の
比を大きくできるので微調整も容易であり、他の
方向成分のずれも生じない。

［実施例］ 第１図は本発明の第１実施例を示しており、透
光性光学部品としての互いに対称の断面形状を有
するクサビ状断面形状の硝子部品１Ａおよび１Ｂ
と、変位手段としての送りネジ装置１０およびそ
の駆動モータ１１などからなる。一方の硝子部品
１Ａは固定され、これに対し他方の硝子部品１Ｂ
は送りネジ装置１０によつて変位可能に配置され
ている。硝子部品１Ａと１Ｂの各外面３Ａ，２Ｂ
はともに送りネジ装置１０の変位方向と常に平行
に保たれ、また両硝子部品の対向面２Ａと３Ｂは
変位によつてその対面間隙が変位しないように平
行に保持されるようになつている。硝子部品１Ｂ
は従つて固定側硝子部品１Ａの傾斜面２Ａと平行
な平面１２上にガイドされてベアリング１３を介
して送りネジ装置１０によりスプリング１４に抗
して平行移動でき、この移動によつて、外面２Ｂ
（又は３Ａ）への入射光と外面３Ａ（又は２Ｂ）か
らの出射光との相対的位置および角度を変化させ
ることなく光路長のみを変化させることが可能で
ある。

第２図は本発明の第２実施例を示しており、こ
の例では透光性光学部は三つのクサビ状断面形状
の硝子部品１Ｃ，１Ｄ，１Ｅからなる。中間の硝
子部品１Ｄはその中心面４Ｄに対して上下両面が
面対称となる両面傾斜の形状を有し、上面２Ｄと
下面３Ｄとには、それぞれ上部硝子部品１Ｅの下
面（傾斜面）３Ｅと下部硝子部品１Ｃの上面（傾
斜面）２Ｃとが平行間隙を介して対面している。
上下の硝子部品１Ｅと１Ｃは固定配置されてお
り、それらの外面となる部品１Ｅの上面２Ｅおよ
び部品１Ｃの下面３Ｃは、部品１Ｄの移動方向に
沿つた中心面４Ｄと平行になされている。中間の
硝子部品１Ｄは、その中心面４Ｄと平行なガイド
面２２，２５上に摺動可能に支持されたフレーム
２６に取付けられており、このフレーム２６はベ
アリング２３を介して送りネジ装置２０によりス
プリング２４に抗して変位でき、この移動により
外面２Ｅ（又は３Ｃ）への入射光と外面３Ｃ（又は
２Ｅ）からの出射光との相対的位置および角度を
変化させることなく光路長のみを変えることが可
能である。

本発明の光路長可変光学装置は、例えばIC製
造用ウエハ等の検査装置における観察光学系、或
いは同じく投影露光装置の投影光学系などの光路
中に介装して使用され、これらの適用例の代表的
なものを示せば第３図および第４図の通りであ
る。

すなわち第３図は観察光学系３０と被検物（ウ
エハ）３１との間に本発明に係る光路長可変光学
装置３２を組込んだ例を示しており、予じめ観察
光学系３０自体の物体面の位置を測定しておき、
被検物３１の位置をエアーセンサ３３などによつ
て測定して、物体面と被検物３１との位置のずれ
量を計算で求め、光学装置３２の一方のクサビ状
硝子３２Ａを他方のクサビ状硝子３２Ｂに対して
相対移動させて物体面を被検物３１上に合致させ
るものである。

また第４図は投影露光装置においてその露光光
学系４０と感光板（ウエハ）４１との間に本発明
に係る光路長可変光学装置４２を組込んだ例を示
しており、光源４４から集光レンズ４５を介して
マスク４６をを照らし、マスク４６の投影像を光
学系４０によつて感光板４１上に結像させる場合
に、予じめ露光光学系４０の像面の位置を測定し
ておき、感光板４１の位置をエアーセンサ４３な
どによつて測定して、像面と感光板４１との位置
ずれ量を計算で求め、それに対応して光学装置４
２の一方のクサビ状硝子４２Ａを他方のクサビ状
硝子４２Ｂに対して相対移動させて像面を感光板
上に合致させるものである。

尚、図示しないが、本発明の装置は例えば特開
昭59−19320号公報に示されている光学系の光路
長変換器Ｃの代りとして用い、ステツパー等にお
けるウエハ表面の位置変化に対する光学系の光路
長補正を行なうのに利用することもできる。

また本発明の光路長可変光学装置は、第３図お
よび第４図にも示したように結像光学系と対象物
体との間に介装して用いるのがよく、もし結像光
学系の対象物体とは反対側に介装した場合は、例
えば第４図でマスク４６と光学系４０との間に本
発明の光学装置４２を配置した場合で説明すれ
ば、露光光学系の縮小倍率を１／ｎとするとき、
この配置位置ではマスク側の光路長変化はウエハ
側で１／n²倍となり、大きな光路長変化を与えな
ければならなくなるので、微調整用以外には不向
きである。またこの場合、露光光学系４０がマス
ク側にテレセントリツクな構成でないと、光路長
変化によつて倍率が変化してしまい、露光パター
ンに倍率誤差が生じることにもなる。

［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明によれば、単純な
透光性光学部品を単に直線送りすることで光路長
のみを変化できる光路長可変光学装置が得られる
ものであり、適用対象の観察又は投影光学系に特
殊な設計変更を必要とせずに介装可能であつて、
微調整も容易に達成でき、例えば半導体装置製造
用の投影露光装置の投影光学系に用いてウエハの
Ｚ方向の位置ずれ（焦点ずれ）をウエハやそのス
テージおよび投影光学系を動かすことなく補正で
きるなど、スループツトの向上にも寄与するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第
２図は同じく第２実施例を示す構成図、第３図は
観察光学系への適用例を示す構成図、第４図は投
影光学系への適用例を示す構成図である。 １Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ：クサビ状硝子
部品（透光性光学部品）、１０，２０：送りネジ
装置（変位手段）、１１，２１：駆動モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学系の光路中に介装される光路長可変光学
   装置において、前記光学系の光軸に沿つた断面が
   クサビ形状となつている複数の透光性光学部品を
   有し、前記光学系の光路中で前記透光性光学部品
   は空間をおいて相補的に対向配置され、それぞれ
   の内側面は前記光学系の光軸に対して傾斜した状
   態で平行とされ且つそれぞれの外側面は平行とさ
   れ、前記空間の前記光学系の光軸方向における間
   隔を一定に保持したまま前記透光性光学部品の一
   方が他方に対して前記光学系の光軸と交差する方
   向に移動することを特徴とする光路長可変光学装
   置。 ２ 光学系の光路中に介装される光路長可変光学
   装置において、前記光学系の光軸に沿つた断面が
   クサビ形状となつている第１、第２、及び第３透
   光性光学部品を有し、前記光学系の光路中で前記
   第１及び第３透光性光学部品の間に前記第２透光
   性光学部品がそれぞれに対して空間をおいて位置
   するように対向配置され、前記第２透光性光学部
   品の一方の面と前記第１透光性光学部品の内側面
   の組と、前記第２透光性光学部品の他方の面と前
   記第３透光性光学部品の内側面の組は、それぞれ
   前記光学系の光軸に対して逆方向に傾斜した状態
   で平行とされ、且つ前記第１及び第３透光性光学
   部品のそれぞれの外側面は平行とされ、前記第２
   透光性光学部品が前記第１及び第３透光性光学部
   品に対して前記光学系の光軸と交差する方向に移
   動することを特徴とする光路長可変光学装置。