用於微光刻投影曝光設備的照明系統的製作方法

2023-05-23 03:14:26

專利名稱：用於微光刻投影曝光設備的照明系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於微光刻(Microlithography)投影曝光系統的照明系統，用於利用來自原始光源的光照明一個照度場。
背景技術：
用於半導體部件和其它精細結構部件的微光刻生產的投影曝光系統的效率基本上由投影物鏡的成像性質決定。進而，利用這個系統能夠實現的圖像質量和晶片產量也基本上由安排在投影物鏡的上遊方向照明系統的性質決定。這一定要能夠產生出來自原始光源(例如，雷射源)的光，具有最大可能的效率，並且在這個過程中，能夠在照明系統的照度場中產生最均勻的強度分布。而且，應該能設定照明系統的各種不同的照明模式(設置)，從而例如可以按照成像的各個圖形的結構(例如，在掩膜上的中間掩模(reticles))優化照明。通常使用的是，具有各種不同相干程度的在不同的常規設置之間的可能設置以及環形場照明和偶極或四極照明。還可以使用用於產生離軸的傾斜照明的非常規的照明設置，特別是藉助於雙光束的幹擾可以增加焦深，並且還可以提高解析度。
EP0747771描述了一種照明系統，它具有一個變焦-軸錐體(zoom-axicon)物鏡，在它的物平面內安排一個具有兩維光柵結構的第一衍射光柵元件。使用這個光柵元件來略微增加入射雷射輻射的幾何導光閥(或extendue)並且改變光分布的形式，以使所說的結果例如是近似的圓形分布、環形分布、或者四極子分布。為了在這些照明模式之間進行改變，第一光柵元件是可以交換改變的。第二光柵元件定位在物鏡的出射光瞳中，通過相應的光分布來照明所說第二光柵元件，第二光柵元件形成一個長方形的光分布，這個分布的形式對應於隨後的杆狀光混合元件的入射表面。藉助於變焦-軸錐體的調節，可以調節照明的環形度和被照明區域的大小。
EP1109067(對應於US2001001247)描述了一種照明系統，其中提供一個改變裝置，用於任選的改變在照明系統光路中不同的衍射光學元件。通過交換改變衍射光學元件，可以設定各種不同的照明模式。這個系統的管理不需要使用變焦-軸錐體模塊。
例如在專利US5638211、EP500393B1(對應於US5305054)、US6252647、或者US6211944中，表示出實現離軸照明的其它的已知的可能性。
對於利用交換改變光學元件(例如衍射光學元件或者空間濾波器)進行操作以便設定不同照明模式的照明系統，不同照明設置的數目受到不同的可改變元件的數目的限制。合適的改變裝置在結構上可能是複雜的。
DE19944760A1公開了一種用於印刷板的照明裝置，可以在集成的數字屏幕成像過程(IDSI)中調製照明強度。在這種情況下，來自光源的光落向具有一個兩維的單元陣列的數字式光調製器，可以經過計算機控制的系統激勵或去激勵所說兩維的單元陣列，從而使一個特定的圖形偏轉到光敏的基板，使所說的基板相對於光調製器移動。在一個實施例中，光調製器包括一個微反射鏡裝置(數字式反射鏡裝置，DMD)，微反射鏡裝置具有大量的可以單獨驅動的反射鏡。在印刷期間，使沒有用於曝光光敏材料的那些反射鏡傾斜，以使落在它們上面的光束髮生偏轉，離開光敏材料。於是，藉助於控制系統就可以改變在曝光中使用的單個反射鏡的數目。WO00/36470公開了類似的系統。

發明內容
於是，本發明的一個目的是提供一種用於微光刻投影曝光系統的照明系統，它利用簡單的結構就可以在設定不同的照明模式當中獲得巨大的可變性。
為實現這項目的，本發明提供一種具有權利要求1的特徵的照明系統。在從屬權利要求中規定了有益的發展。在說明書的內容中參照引入了所有權利要求的措辭。
按照本發明的照明系統具有一個光軸和一個光分配裝置，光分配裝置用於接收來自原始光源的光並且用於產生兩維空間的強度分布，所說兩維空間的強度分布可以在照明系統的光瞳成形表面內可變地設置。光分配裝置具有至少一個光調製裝置，用於可控地改變在光調製裝置上入射的輻射的角度分布。光調製裝置可以包括可單獨驅動的各個元件的一個陣列，所說的這些各個元件能夠在它們的安裝位置定位的每一種情況下實現輻射的角度或角頻譜的特定改變。所說光調製裝置還指定一個局部變化的光調製裝置，因為角度變化的範圍可以設定為位置的函數。所說陣列最好是兩維的，例如具有單個元件的多個行和列。在這種情況下，最好驅動所說的各個元件，以便在所有設定的照明模式中，入射在光調製裝置上的所有光強度都偏轉到光瞳成形表面的可用區域，因此可以對於照度場的照明作出貢獻。於是，藉助於光調製裝置，可以實現光強度的與位置有關的重新分配而不會「丟棄」入射光。因此，不同照明模式的、在原則上沒有大的損耗的、可變設置是可以實現的。
作為按照本發明的偏轉在光調製裝置上入射的光的小部分使其特別地進入光瞳成形表面的預定區域的可能結果，在光瞳成形表面可以設定實際上任何期望的照明強度分布。這些照明強度分布例如包括圓形的分布，如在常規照明設置情況下的集中在光軸附近的不同直徑的大致圓形的照明光點，以及在非常規情況下的離軸型照明、環形照明、和極性強度分布，例如偶極照明或四極照明。然而，對於按照本發明的照明系統，與此不同的強度分布也是可能的，例如超過四極的多極照明，如六極照明。照明分布不一定非要具有相對於光軸的對稱性。
在微光刻投影曝光系統中包含的照明系統中，存在期望的強度分布的照明系統的光瞳成形表面可以定位在與下述的投影物鏡的光瞳平面光學共軛的位置，或者在其附近。在一般情況下，光瞳成形表面可以對應於照明系統的光瞳表面，或者定位在它的附近。如果插入的光學元件的操作可以維持角度(角度保持元件)，就可以通過照明系統的光瞳成形表面中的光的空間分布(位置分布)確定投影物鏡的光瞳中的光的空間分布。如果照明系統例如包括一個蠅眼聚光器作為光混合元件(光積分器)，就可以將光瞳成形表面定位在它的入射側的附近，或者與它的入射側重合。在系統包括利用內部反射操作的一個或多個棒狀光積分器(棒式積分器)的情況下，光瞳成形表面可以是與光積分器的入射表面有關的經過傅立葉變換的平面，或者可以定位在這個平面的附近。所說的系統還可以是其中不存在任何以上所述的正規的光混合元件的系統。在這裡，如果合適，可以藉助於部分光束通過稜鏡等的適當疊加來實現強度分布的均勻化。
應該廣義地理解按照本申請意義下的術語「輻射」和「光」，具體地，按照本申請意義下的術語「輻射」和「光」旨在覆蓋來自紫外範圍的電磁輻射，例如波長約為365納米、248納米、193納米、157納米、或者126納米的電磁輻射。還要覆蓋來自極端紫外範圍(EUV)的電磁輻射，例如波長小於20納米的軟x射線。
在一種開發方案中，將光調製裝置形成為具有各個反光鏡的一個陣列的反光鏡裝置，可以單獨地控制各個反光鏡，以改變入射在反光鏡裝置上的輻射的角度分布。可以按照一維的或者兩維的陣列的光柵形式安排用於形成光調製裝置的各個元件的各個反光鏡。按照另一個開發方案，將光調製裝置形成為電-光元件，所說電-光元件最好包括一個可控的衍射光柵的一維或兩維的場裝置(陣列)或者聲-光元件的一個相應陣列。以光柵的形式安排的並且因此被指定為光柵元件的這些各個元件中的每一個都在所說光柵元件的位置引入輻射輸出的一個特定角度或者角頻譜，以此作為入射輻射的光束偏轉的規則，這就是說，引入了傳播方向的變化。例如藉助於各個元件的電驅動，就可以按照可變的方式設定輻射輸出的角度分布。
在光調製裝置和光瞳成形表面之間的空間可以沒有光學元件，如透鏡或其它成像元件。在這種情況下，有益的作法是，選擇光調製裝置和光瞳成形表面之間的距離，以使這個距離是如此地大，以致於光瞳成形表面位於光調製裝置的遠場區。在這些情況下，可以在光瞳成形表面中自動地建立期望的空間強度分布。
在一種開發方案中，在光調製裝置和光瞳成形表面之間，提供一個光學系統，用於轉換輸入的角度分布為光瞳成形表面中的空間分布(在位置空間的分布)。這個光學系統的目的是實現角度分布到光瞳成形表面的傅立葉變換。在這種情況下，這個光學系統可以是單個的光學元件，例如，具有固定焦距因此具有確定的放大係數的透鏡。用於傅立葉變換的光學系統的焦距最好能夠可變地設置。可以將所說的光學系統配置成一個變焦物鏡。結果，利用指定的照明分布，就可以設定光瞳成形表面中的可用這個照明分布照亮的區域的大小，最好是進行連續的設定。如果在光分配裝置和光瞳成形表面之間提供具有錐形表面的軸錐體，通過調節軸錐體系統，就可以設定(如果合適，則是連續地設定)所說照明的環形場特性(環形)的希望水平。在一個實施例中，在光調製裝置和光瞳成形表面之間可以安排一個變焦-軸錐體物鏡，這個變焦-軸錐體物鏡的結構例如可以對應於在EP0747772中描述的變焦-軸錐體物鏡的結構。在這種情況下，可以使用光調製裝置代替在那裡表示的第一衍射光柵元件。在本說明書的內容中參照引用了EP0747772的公開內容。
光調製裝置可以按照反射方式操作，並且可使所說光調製裝置相對於光軸傾斜，以使正常的偏轉反光鏡例如可實現平均約為90度的偏轉(或者角度更小些或更大些的偏轉)。
對於在光瞳成形表面後面的照明系統的光學部件的功能，在一般情況下有益的作法是，使入射在光瞳成形表面中的輻射射線的角度儘可能小。為此目的，在優選實施例中，提供措施以選擇光調製裝置和光瞳成形表面之間光學距離，使所說的光學距離是如此地大，以致於在光軸和在光瞳成形表面的區域內的所述角度分布的光束之間的角度小於5度左右，尤其是小於3度左右。角度選擇的越小，所說角度分布就可能越陡峭，例如，對於在照明區和相鄰的非照明區之間的明/暗過渡區的側面就是這種情況。
要照明的光瞳成形表面的一個區域的各種不同形式的精細分割的特定設置可能具有很大的好處，尤其是在使用一個或多個蠅眼聚光器作為光混合元件的系統中更是如此。在這樣一些系統中，眾所周知的是，只在由「蜂窩」形成的各個輻射通道或者完全使用或者完全不用的條件下，才可能在蠅眼聚光器(蜂窩聚光器)的下遊方向實現所期望的平坦強度分布。在另一方面，來自唯一的一個部分使用的輻射通道的輻射就將破壞整個均勻性。出於這個理由，常規的系統利用掩膜進行操作，例如用於阻塞在照明區邊緣的部分照明的通道。這可能導致光損耗。
在具有至少一個蠅眼聚光器的本發明的實施例中，其中的光瞳成形表面通常位於蠅眼聚光器的入射表面的區域內，或者在與其光共軛的表面內，在另一方面，可能對於在光瞳成形表面內的空間強度分布進行控制或設置，以便具體來說只存在完全照明和完全不照明的通道(或蜂窩)，並且可以避免出現部分照明的「蜂窩」。因此，有可能不再需要使用阻塞各個通道的孔徑光闌。於是，利用簡化的結構，將使在很大的程度上沒有損耗的照明控制變為可能。
為此，在一個實施例中，光分配裝置具有至少一個衍射光學元件，所說衍射光學元件在光學上安排在光調製裝置和光瞳成形表面之間，用於接收光調製裝置發出的光，並且用於通過按照作用函數引入一個角度分布來修改所說的光，所說的作用函數是由衍射光學元件的配置確定的。由於這個結構，由光調製裝置產生的光的角度分布在光學上與在光遠端場內由衍射光學元件產生的角度分布發生摺疊。
作用函數可以是這樣的通過衍射光學元件可以整形從光調製裝置的一個單個元件出射的光束，使其可以與蠅眼聚光器的一個單個光通道或一組相鄰光通道的形狀和大小一致。具體來說，衍射光學元件的衍射結構可以是這樣的從光調製裝置的單個光學元件出射的光束可以產生一個長方形的照度場。可以確定長方形形狀的大小，使其與蠅眼聚光器的一個單個光通道相符。在另外的實施例中，可以確定照明區域的大小，使其覆蓋一組相鄰的光通道。
按照一個實施例，所說衍射光學元件是具有衍射結構的計算機產生的全息圖(CGH)，所說計算機產生的全息圖可以周期地重複穿過衍射光學元件的橫截面。
如果使用光調製裝置的反光鏡裝置，則通過各個反光鏡(例如可以是平面的反光鏡)的大小通常就可以基本上確定由反光鏡裝置的各個反光鏡產生的照射表面的最小尺寸。有可能減小由各個反光鏡產生的光點的最小尺寸，所說的反光鏡不是作為平面的反光鏡形成的而是作為具有有限反光鏡焦距的彎曲反光鏡形成的。可以確定焦距的大小，以使各個反光鏡上入射的輻射可以以基本上聚焦的形式入射到光瞳成形表面上。結果，在光瞳成形表面上的各種不同的空間強度分布的非常不同的設置都是可能存在的。
反光鏡裝置的各個反光鏡全都可以具有相同的形狀和尺寸，這對於製造可能是有益的。各個反光鏡還可能包括一個第一反光鏡組和至少一個第二反光鏡組，每個反光鏡組具有一個或多個單個反光鏡，並且，反光鏡組的各個反光鏡可能具有不同的尺寸和/或不同的形狀和/或不同的曲率。例如，如果改變各個反光鏡的尺寸，那麼，這種情況就可以用於沿反光鏡裝置的各個反光鏡來分割任務。例如，具有較大面積的各個反光鏡可以產生較大比例的所產生的光點，而較小的各個反光鏡可以產生光分布的精細結構。
通常，在每一種情況下，都可以將各個反光鏡視為具有特定的基本光分布的產生裝置，然後，通過使所產生光分布彼此相對地移動組合各個特定的基本光分布以便在光瞳成形表面內形成期望的分布。例如，通過圍繞至少一個傾斜軸適當地傾斜各個反光鏡，就可以在在光瞳成形表面內實現角度分布的變化以及因而實現光點的位移。
通過至少某些單個反光鏡可以在空間光分布的產生當中得到更大的自由度，這些單個反光鏡具有衍射光學結構或者具有可以利用可比擬的效應來形成從單個反光鏡反射的輻射分布的結構。結果，使得由這種單個反光鏡產生的「基本分布」在本質上進行了整形。例如，對於一個單個反光鏡進行設計，使其可以產生一個基本分布，這個分布可以由多個光點組成，但這些光點不必是連續的。
反光鏡裝置的各個反光鏡最好直接相互接合，使它們可以形成具有多個小面的、基本上封閉的、連續的反射表面。為了便於相對移動相鄰的各個反光鏡，有益的作法可以是，在各個反光鏡之間存在小的距離或間隙，它們導致窄的非反射性的區域。具體來說，對於這樣一些實施例，有益的作法是，在反光鏡裝置的前方安排一個光學裝置，將入射在光學裝置上的輻射集中在反光鏡裝置的各個反光鏡上。所說光學裝置可以是光學元件的一個兩維的光柵裝置，或者是一個衍射光學陣列發生器。以此方式，可以將例如從一個雷射器入射的光以聚焦的形式引向各個反光鏡，藉此可將反光鏡裝置上的反射損耗減小到最小值。
兩維光柵裝置例如可包括具有望遠鏡透鏡系統的一個兩維陣列，最好將其安排在反光鏡裝置的上遊方向的一個在很大程度上得到準直的光束路徑中。在光柵裝置的光學元件和隨後的各個反光鏡之間可以存在1∶1的關聯性。
具體來說，再考慮到不同形狀和/或大小的各個反光鏡，類似的有益作法可以是，按不同的方式設計光柵裝置的單個光學元件。例如，如果聚焦來自光源的寬光束的不同大小的區域以形成對準單個反光鏡的光束，就可以實現反光鏡裝置的各個反光鏡上光能量的變化。以此方式，可以改變單個基本光分布的輻射能量內容。藉助於在兩維光柵裝置的上遊方向和/或下遊方向的一個合適的透射式濾波器，也可達到可比的效果，但光損耗必須是可以容許的。
如果使用衍射光學陣列發生器，則可以實現一個光束到集中在陣列型光調製裝置的各個光學元件上的多個光束的轉換，其中的光學元件具有簡單的結構。例如，在文獻「利用光學陣列發生器進行光束整形」 (作者為N.Streibl，J.Mod.，光學36(1989)，第1559-1573頁)中描述了適合於從一個入射光通量產生一系列分開的光通量的光學陣列發生器。在一個實施例中，使用了一個光學陣列發生器，這個光學陣列發生器設計成所謂的「丹曼(Dammann)光柵」。在文章「藉助於多相全息圖的高效並行多次成像」(H.Dammann，K.Grtler著，光通信(3)(1971)，第312-315頁)中描述了這種類型的高效多相全息圖。使用光學陣列發生器將光集中在陣列類型光調製裝置的各個元件上，可以以低的成本得到高的效率(低的光損耗)。
對於反光鏡裝置的單個反光鏡的結構和/或驅動方式，可能必須求助現有技術的已知概念。針對對應的照明系統進行的改動可能必須參照確定尺寸進行。具有可以單獨驅動的各個反光鏡的反光鏡裝置(所說反光鏡裝置還經常設計成數字反光鏡陣列(DMD))例如從用於無掩膜光刻(例如參見US5523193；US5691541；US5870176；US6060224)的系統中公開。
使用各個反光鏡的例子說明的用於配置由光調製裝置產生的輸出輻射某些措施還可以在具有可控衍射光學元件的電-光元件中或者在聲-光元件中得到相同的效果。這些措施包括可以彼此相對地傾斜單個元件、可以藉助於合適的各個元件配置影響從各個元件輸出的光的基本分布，或者提供光學元件以便將入射輻射集中到位於對應的光調製裝置的上遊方向的角度發生改變的各個元件上從而可以有效地使用可控的衍射光柵或者聲-光元件的措施。
具體來說，在用於微光刻的照明系統的實施例中，有益的作法是，在照明系統中使用一個光混合裝置，以便實現落向照度場的一個高水平的照明的均勻一致性。在按照本發明的照明系統中，可以使用具有蠅眼聚光器的光混合裝置和具有一個或多個積分器棒或光混合棒或者它們兩者組合的光混合裝置。這樣兩種光混合裝置可以分別在折射式設計(具有透鏡元件的蠅眼聚光器，由透明材料製成的積分器棒)以及反射式設計(具有凹面鏡的蠅眼聚光器，具有內部反射的中空棒)中利用。
本發明還涉及利用來自原始光源的光照明一個照度場的方法，所說照度場具體來說就是一個微光刻投影物鏡的物面或者與之共軛的一個平面。所說的照明方法包括改變在光源和照度場之間的光路中入射在照度場內的光的角度分布。所說的改變是由來自原始光源的光引起的，所說的光被引向一個光調製裝置，所說光調製裝置具有至少兩個可發生彼此無關的改變的單個元件，並且這些單個元件可以彼此相關地進行適當的設置。所說的這種設置例如可以包括使至少一個單個元件圍繞一個或多個傾斜軸相對於另一個單個元件是傾斜的，或者改變衍射元件的衍射性質。結果，在光調製裝置的下遊方向的光的角度分布取決於單個元件的相對設置，並且，藉助於隨後的光學元件將所說的光的角度分布轉換成入射在照度場的光的角度分布。由光調製裝置輸出的光最好具有比兩個可以彼此無關地設置的光束明顯地多的光束，例如至於10個、或至少50個、或者至少100個可以彼此無關地設置的光束。
上述特徵以及另外的特徵源於說明書、附圖、以及權利要求書，在本發明的實施例中以及在其它領域中，在每種情況下都可能自行實施各個特徵，或者按照子組合形式實施多個特徵，並且可以代表有益的並且本質上能夠得到保護的實施例。


圖1表示用於微光刻投影曝光系統的一個照明系統的一個實施例的示意圖，所說照明系統具有一個光調製裝置實施例，光調製裝置包括具有許多單個反光鏡的一個反光鏡裝置；圖2表示一個示意圖，說明反光鏡裝置的功能；圖3表示一個照明系統的簡單實施例，其中可以產生期望的光分布，但在光調製裝置的遠方場中沒有任何光投影元件；圖4表示用於微光刻投影曝光系統的一個照明系統的另一個實施例的示意圖，在所說照明系統中，光調製裝置包括可控衍射光柵的一個光柵裝置，在光瞳成形表面安排的光柵元件用作光混合裝置；圖5表示用於微光刻投影曝光系統的一個照明系統的另一個實施例的示意圖，所說微光刻投影曝光系統具有一個光分配裝置，光分配裝置具有衍射光學元件，用於將光集中在陣列型光調製裝置上並且用於形成適合於蠅眼聚光器的光通道的光點；
圖6-9表示在按照圖5的實施例中在蠅眼聚光器的入口側上的光分布的示意圖；和圖10表示包括一個偏振分束器在內的照明系統的另一個實施例的剖面圖。
具體實施例方式
圖1表示用於微光刻的投影曝光系統的照明系統10的一個實例，投影曝光系統可用於半導體部件或其它精細結構部件的生產當中，並且為了實現低到微米級的解析度，投影曝光系統要利用深紫外範圍的光進行操作。所用的光源是F2準分子雷射器，它的工作波長約為157納米，它的光束相對於照明系統的光軸12是共軸對準的。類似地還可以使用其它的紫外光源，例如工作波長為193納米的ArF準分子雷射器、工作波長為248納米的KrF準分子雷射器、或工作波長為365納米或436納米的汞蒸氣燈、或者波長低於157納米的光源。
來自光源11的光首先入射到光束擴展器13中，光束擴展器13展寬雷射光束，並且，從橫截面為20mm×15mm的原始光束輪廓，產生橫截面為80mm×80mm的展寬的輪廓14。在這個過程中，發散角度從大約4mrad(毫弧度)×2mrad減小到大約1mrad×0.4mrad。
在光束擴展器的下遊方向，跟隨的是望遠鏡透鏡系統16的一個兩維的光柵裝置15，光柵裝置15從展寬的光束14產生一組規則排列的、相互平行的光束17，其中的每個光束17相互之間都具有一個橫向間隔。
分割成光束17或平行光束17的光擊中用作位置變化的(或者空間變化的)光調製裝置的反光鏡裝置20上，所說光調製裝置相對於光軸12在宏觀上對準約為45度的角度，並且，按照偏轉反光鏡的方式，平均來說實現光軸的90度的摺疊。另外的角度位置和偏轉角度也是可能的。但是小角度偏轉的一個優點是如下的事實隨後的變焦系統的物體平面的定位位置更加有利，因此可以減小對於變焦系統的開支。反光鏡裝置20包括大量的各個小型單個反光鏡21，在這個例子中各個反光鏡21是平面的，這些各個反光鏡以極小的內部空間直接相互接合，並且形成反光鏡裝置20的具有小平面反光鏡表面總體。各個反光鏡21的每一個都可以圍繞兩個相互垂直的傾斜軸傾斜，與其它的各反光鏡無關。通過控制裝置22經過到達相應的各個驅動器的電信號可以控制各個反光鏡的傾斜移動。反光鏡裝置20是光分配裝置25的一個主要組成部分，用於按照局部分解的方式改變入射在反光鏡裝置上的輻射的角度分布。
反光鏡裝置20安排在變焦-軸錐體物鏡30的物體平面的範圍內，反光鏡裝置20在光束路徑中安排在所說變焦-軸錐體物鏡30的物體平面的下遊方向，在變焦-軸錐體物鏡30的出射光瞳31中安排一個衍射光柵元件32。在這裡還指定出射光瞳為照明系統的光瞳成形表面。在所說光路中安排在所說光瞳成形表面的上遊方向的部件用於在這個光瞳成形表面設定一個兩維的空間強度分布，所說空間強度分布的設定是可變的。
詳細地說，例如可以按照以下所述的實施這個基本的結構。擊中望遠鏡透鏡陣列15的展寬的雷射光束通過所說望遠鏡陣列的多個分段分割成大量的單個光束。展寬的雷射光束的一個4mm×4mm的子區在這種情況下通過望遠鏡陣列的望遠鏡分段減小到具有尺寸為2mm×2mm的光束17。以此方式，產生20×20＝400個部分光束或光束17。這些光束擊中反光鏡裝置的相關的單個反光鏡21，在每種情況下單個反光鏡21都是平面的，它的尺寸為3mm×3mm。每個單個反光鏡都定位在4mm×4mm的正方形區域中。這些區域在正方形的網格上彼此並排定位，因此總共有20×20＝400個單個反光鏡。
在這個實施例中，在望遠鏡陣列15和反光鏡裝置20之間的軸向間隔約為100mm。在反光鏡裝置20和光瞳成形表面31之間的軸向間隔大於1000mm，其間定位折射光柵元件31。對於在光瞳成形表面31中照亮的區域的最大直徑進行設計，使其約為100mm。對於這樣的幾何條件，只有數值小於約2.9度的相對來說較小的光束角度才能進入光瞳成形表面31。實現這一結果的條件是假定位於光軸上方的單個反光鏡(圖2)只影響光瞳成形表面31的上半部的光的分布，並且位於光軸下方的單個反光鏡只影響這個照明區的下半部。在大約1100mm的光路上，一個部分光束或者一個單個光束通常最多展寬約1.1mm。這個數值限制了在光瞳成形表面31中通過從單個反光鏡反射的單個光束產生的光點的最小尺寸。
安排在光瞳成形表面31的下遊方向的注入光學裝置40(耦合輸入光學裝置)向棒式光積分器45的長方形的輸入表面44發送具有強度分布的光，棒式光積分器45是由合成石英玻璃(或氟化鈣)製成的，並且混合併均勻化藉助於多次內部反射穿過的光。光瞳成形表面31是與輸入表面44有關的經過傅立葉變換的平面，因此可以把在光瞳成形表面31中的空間強度分布轉換成在棒式輸入44的角度分布。在棒45的輸出表面46處，與所說的輸出表面46緊挨著，存在一個中間場平面47，在平面47中安排一個中間掩模掩蔽系統(REMA)50，所說中間掩模掩蔽系統50用作可調的視場光闌。隨後的物鏡55向一個平面65投影中間場平面47，所說平面47具有中間掩模掩蔽系統50，並且在這裡平面65還指定為中間掩模平面。在中間掩模平面65中安排一個中間掩模66。中間掩模掩蔽系統的平面47和中間掩模平面65是照明系統的照度場所在的平面。中間掩模平面65與投影物鏡67的物體平面重合，投影物鏡67將定位圖形投影到它的圖像平面68，在圖像平面68中安排一個塗有光致抗蝕層的晶片69。物鏡55包含第一透鏡組55、其中可引入濾波器或孔徑光闌的中間光瞳平面57、第二及第三透鏡組58和59和偏轉反光鏡60，偏轉反光鏡60定位在第二及第三透鏡組之間，並且使沿水平方向加入大型照明系統以及在水平方向安裝中間掩模成為可能。
照明系統10與投影物鏡67一起形成了一個可調節的中間掩模保持器，可調節的中間掩模保持器保持中間掩模66在投影物鏡的物體平面65內，並且形成了投影曝光系統的一個可調節的晶片保持器，用於電子部件的微光刻生產，並且還可以用於衍射光學元件和其它微型結構的部分的微光刻生產。所說照明系統還可以用於晶片步進裝置和晶片掃描裝置中。
照明系統的結構應該是這樣的在一系列的級中所說照明系統都可以引入完整的etendue(幾何光導閥)。由於輻射的延長平行性以及小光束橫截面的延長平行性，由雷射器發射的光束具有極低的幾何光導閥(etendue)，但通過光束擴展並且通過藉助於望遠鏡陣列15產生的光束分割，所說幾何光導閥(etendue)有可能增加。依賴於各個反光鏡21的位置以及作為結果可以實現的角度分布，通過反光鏡裝置20可以進一步增加所說幾何光導閥(etendue)，其中還要改變輻射的分布形狀。對於在無限遠處的投影來設計變焦-軸錐體系統30。在變焦-軸錐體系統30的前焦平面的區域內安排的裝置與變焦-軸錐體光學系統30一起在變焦系統的出射光瞳31中形成一個大小可變的兩維強度分布，用作光瞳成形表面。在這裡安排的折射光柵元件32具有長方形的發射特性，產生所說幾何光導閥(etendue)的主要部分，並且經過注入光學裝置40將所說幾何光導閥(etendue)調節到場的大小，這就是說，調節到棒式積分器45的長方形的入射表面44的形狀。
通過控制裝置22並且經過適當的電信號來設置各個反光鏡21的傾斜位置，考慮到相對於兩個軸的傾斜可能性，各個反光鏡的任何期望的取向都是可能的。然而，傾斜的動作由於機械方面或者電方面的原因只限於很小的傾斜角度，因此在各個反光鏡的每個可能的調節期間，從反光鏡裝置反射的所有輻射都能進入物鏡30中。藉助於各個反光鏡21的傾斜，來源於各個反光鏡的光束被反射到光瞳成形表面31(照明系統的光瞳平面)的各個不同的位置。以此方式可能產生的兩維光分布35的特性主要只受到光的各個光點的尺寸的限制。例如藉助於單個反光鏡的合適的曲率，可以實現能夠產生的光點的期望的尺寸。還可以設想，將所說各個反光鏡設計成自適應的反光鏡，其中的反光鏡表面的形狀可以經過合適的執行機構(例如壓電效應)進行有限的改變。
在所述的本發明的應用中，至關重要的是，可以將光瞳成形表面31(照明系統的光瞳平面)的光的分布設定為在中間掩模平面65中掩膜66的結構的函數。藉助於適當的計算機控制的各個反光鏡的對準排列，可以在第一光瞳成形表面31中設置所有的熟悉的兩維照明光分布，例如具有不同直徑、環形設置、四極或偶極設置的常規照明。而且，與其它系統不同，還可能在光瞳成形表面31中可變地設置任何其它期望的光分布。對於在設置之間的改變，不必進行任何光學部件的更換。尤其是，不需要可能引起光損耗的濾波器、孔徑光闌、或其它元件，就可以設置光瞳平面31中的光分布。這還具體地應用到其它的實施例，其中所用的光混合元件是蠅眼聚光器，它的輸入側最好應該安排在光瞳成形表面31的區域中。還可以使用專用於設置光瞳成形表面31中的實際上任何期望的光分布的能力來達到影響某些光瞳性質的目的，例如影響光瞳的橢圓率或偏振平衡。這可能是極其有利的，因為常規的雷射光束的強度分布決不會有帶有尖銳的明暗過渡的期望的形式(頂頭函數的形式)。在這個實施例中，光束向光瞳平面31張開的角度最大約為3度。這對於棒式積分器45的填充具有積極的作用。
下面使用圖3描述一個照明系統的簡化實施例。在所說照明系統100中，來自雷射光源111的光以約為25度的入射角入射在一個反光鏡裝置120上，反光鏡裝置120相對於光軸112傾斜地對準並且具有大量的可單獨驅動的並且相對於兩個傾斜軸分別傾斜的各個反光鏡121。在這裡，反光鏡裝置相對於照射方向的迎角越小，在這個實施例中光的損耗越少，這是因為沒有方案將輻射聚焦到各個反光鏡的緣故。反光鏡裝置120用作位置變化的光調製裝置，並且形成這個系統的光分配裝置125，反光鏡裝置120是由控制裝置122驅動的，並且反光鏡裝置120距其中存在期望的兩維強度分布的照明系統的光瞳成形表面131有這樣一個很大的距離，以致於光瞳成形表面131位於反光鏡裝置120的遠場區域內。在這種情況下，在光瞳成形表面131的區域內將要自動地建立期望的強度分布，而不需要從反光鏡裝置120輸出的並且藉助於透鏡或者具有可比擬的效果的光學裝置通過傅立葉變換已經轉換成的空間分布的角度分布。在光瞳成形表面131的下遊方向安排的場透鏡140將強度分布轉換到隨後的一個場平面165，其中定位例如一個要照明的掩膜，並且從期望的方向照明所說掩膜。隨後的投影光學裝置170將中間掩模的圖形投影到位於投影物鏡170的圖像平面180內的由光敏塗層覆蓋的晶片上。
圖4中照明系統210的結構來源於圖1中所示的照明系統的結構，因此相互對應的特徵和部件具有對應的標號，只是增加了200。與按照圖1的系統的差別首先在於位置可變的光調製裝置220的結構，其次在於光混合的思路。就此而論，值得注意的是，照明系統210的結構中沒有特定的光混合部件，這就是說沒有積分器棒或蠅眼聚光器。如按照圖1的實施例所示的，來自雷射光源211的光在通過光束擴展器213和兩維的望遠鏡透鏡系統的光柵裝置215以後，是作為一組規則排列的、相互平行的多個光束217存在的，在每種情況下多個光束217相互之間都有一個橫向間隔。所說光束或部分光束217在每種情況下都對準光調製裝置220的各個元件221。光調製裝置220的各個元件221構成為電-光元件，並且具有大量的、可控的、反射式的、衍射光柵221，這些光柵221形成光調製裝置的各個元件，並且在物理上將這些光柵221安排在一個兩維的光柵或柵格內，並且可以通過控制裝置222針對衍射性質相互無關地設置和改變這些光柵221。於是，藉助於電信號，有可能以可變的方式在變焦-軸錐體物鏡230的方向設置從光調製裝置220反射的輻射的角度分布。在另外的實施例中，光調製裝置的單個元件是由聲-光元件形成的。
光調製裝置220安裝在變焦-軸錐體物鏡230的物體平面區域內，變焦-軸錐體物鏡230的出射光瞳231是照明系統的光瞳成形表面。在光瞳成形表面231或它的附近，安排一個光柵元件232，光柵元件232具有由衍射光學元件或折射光學元件組成的一個兩維陣列，在這個實施例中，所說光學元件具有多項功能。首先，藉助於光柵元件232，對於入射輻射進行整形，以使入射輻射在通過隨後的在照明系統的場平面250區域的注入光學裝置240以後能夠照亮長方形的照度場。具有長方形的發射特性的光柵元件232在這種情況下產生光導閥作用的主要部分，並且將其調整到在場平面250中的期望的場尺寸和場形狀，場平面250與中間掩模平面265是光學共軛的，並且在中間掩模平面265中安排中間掩模掩膜系統。光柵元件232可以實施成一個稜鏡陣列，其中在一個兩維陣列中安排的各個稜鏡引入局部確定的角度以便根據期望照亮場平面250。由注入光學裝置240實現的傅立葉變換的效果是，在光柵元件232的出口的每個特定的角度都對應於場平面250中的一個位置，而光柵元件的位置，即光柵元件相對於光軸232的位置，確定了在場平面250中的照明角度。離開各個光柵元件的光束在這種情況下疊加在場平面250中。藉助於光柵元件和它的各個元件的適當設計，有可能基本上均勻地照亮在場平面250中的長方形的場。因此，光柵元件還可以用於均勻化場照明，從而可以省去單獨的光混合元件，如按照圖1的實施例積分器棒45。由於在光瞳成形表面231和照明系統的出射平面265(中間掩模平面)之間不需要任何單獨的光混合元件，所以在這個區域可以特別緊湊地設計這種類型的照明系統。
光柵元件232這種類型的場整形和均勻化元件與在其下遊方向連接的傅立葉變換光學裝置組合起來首先用於設置場的大小和形狀，其次用於均勻化這個場中的照度，這樣的元件當然還可以用在按照圖1的實施例中，與反光鏡裝置組合起來用作光調製裝置。在這種情況下，有可能省去積分器棒45。其次，按照圖1的反光鏡裝置還可以由具有可控的衍射光柵或光-聲元件的電-光式光調製裝置代替。作為按照圖4的反射式衍射光柵的一個替換方案，還可以在光調製裝置中使用透射式衍射光柵。
在圖5中，示意地表示使用蠅眼聚光器380作為光混合元件的另一個照明系統的實施例。從雷射光源311發出的線性偏振的輻射通過光分配裝置325整形成在蠅眼聚光器380的入射側附近安排的光瞳成形表面331中的可變可選擇的兩維強度分布。光分配裝置325包括光束擴展器313；第一衍射光學元件(DOE1)315；用作位置可變的(或者空間可變的)光調製裝置的反光鏡裝置320(在宏觀上相對於光軸312的對準角度約為45度，並且具有大量的圍繞兩個相互垂直的傾斜軸可傾斜的各個反光鏡321)；安排在反光鏡裝置320的下遊方向的第二衍射光學元件(DOE2)390；和一個任選的光學系統330，用於轉換進入光學系統330的輻射的角度分布為在光瞳成形表面331內的光的空間分布。
蠅眼聚光器380由第一柱面透鏡383的第一光柵裝置381和具有第二柱面透鏡384的第二光柵裝置382組成。第一光柵裝置381的透鏡383具有相同的折射率和長方形的橫截面，在這裡，柱面透鏡383的長方形形狀對應於要照明的照度場351的長方形形狀。因此，第一透鏡383也稱之為「場蜂窩」。在長方形光柵中相互緊接著地安排柱面透鏡383，基本上填滿光瞳成形表面331(它是照明系統的光瞳平面)內的區域或其附近。
第一柱面透鏡383的作用是將入射在平面331上的光分開成與照明的柱面透鏡383的數量對應的一系列光束，這些光束聚焦在照明系統的場平面332上，所說照明系統位於這些柱面透鏡383的焦點平面內。在這個場平面內，或者在場平面的附近，定位具有第二柱面透鏡384的第二光柵裝置382，第二柱面透鏡384具有長方形的橫截面並且具有相同的正的折射率。第一光柵裝置381的每個柱面透鏡383將光源311投影到第二光柵裝置382的對應相關的第二柱面透鏡384上，從而產生大量的第二光源。第二光柵裝置的柱面透鏡384也經常叫做「光瞳蜂窩」。第一和第二光柵裝置381、382的一對相互關聯的第一和第二柱面透鏡383、384形成一個光通道。第一和第二光柵裝置381、382形成蠅眼聚光器380，蠅眼聚光器380具有大量的安排在兩維的陣列中的光通道。
第二光柵裝置382的柱面透鏡384安排在對應的二次光源的附近，並且經過安排在蠅眼聚光器的下遊方向的場透鏡385將長方形的第一柱面透鏡383投影到照明系統的中間場平面347上。場透鏡385是設計成連續改變焦距的變焦透鏡。第一柱面透鏡(第一蜂窩)383的長方形圖像疊加在這個中間場平面上，這種疊加的效果是使這個中間場平面的區域中的光強度均勻或平坦，由此可以獲得長方形照度場351的均勻照明。
如在上述的實施例中所述的，在中間場平面347中安排一個中間掩模掩蔽系統(REMA)350，用作可調節的視場光闌。隨後的物鏡355將這個中間平面347投影到照明表面365，在這裡可以定位一個中間掩模(掩膜或光刻原型)。
這個實施例的一個獨特的特徵是安排在反光鏡裝置320的上遊方向一定距離的第一衍射光學元件315，第一衍射光學元件315安排在光源311和反光鏡裝置320之間。衍射光學元件315設計成一個光學陣列發生器，用於將入射在衍射光學元件上的輻射集中在反光鏡裝置的各個反光鏡321上，由此可以避免由各個反光鏡321的可用反光鏡表面之間的照明間隙引起的潛在可能的光損耗。第一衍射光學元件315設計成一個衍射扇出元件，用於從擊中衍射光學元件的各個平行光束產生與各個反光鏡321的數目對應的一系列聚焦光束317，並且確定所說的聚焦光束的方向，以使這些光束集中在各個反光鏡321的光學有效區域內(見插圖5(a))。為此目的使用丹曼光柵形式的扇出元件，丹曼光柵產生位於各個反光鏡321的多個衍射級。雖然例如結合圖1描述的望遠鏡透鏡陣列可用於替代衍射光學元件315，但是衍射光學元件可能是優選的，因為它與望遠鏡透鏡陣列相比具有較簡單的結構。或許還可以節省安裝空間。
使用一個或多個衍射光學元件把光集中在具有各個元件的陣列結構的光調製裝置的各個元件上，所說的單個元件可逐個驅動以改變在單個元件上入射的輻射的角度或角頻譜，這種情況可以與其它的光調製裝置結合使用，例如具有大量的可控的反射式衍射光柵的電-光元件，例如結合圖4描述的或具有聲-光元件陣列的元件。
光分配裝置325特別適合於與蠅眼積分器380結合使用，並且允許在蠅眼積分器380的入口照明光瞳成形表面331，以便或者基本上完全照射蠅眼聚光器的單個光學通道，或者基本上完全不照射蠅眼聚光器的單個光學通道，由此可以獲得高度均勻的光混合，光的損耗最小。這一效果是如以下所述通過可控的反光鏡裝置320和安排在反光鏡裝置320的下遊方向並且安排在反光鏡裝置和光瞳成形表面331之間的第二衍射光學元件390的組合作用獲得的。根據各個反光鏡321的取向，由反光鏡裝置320的各個反光鏡321反射的各個光束317具有相對於光軸的特定角度。這些角度在下面稱之為「偏差角」。每個偏差角對應於反光鏡裝置的光學遠端場(即，光瞳成形表面331)中的一個確定的位置。第二衍射光學元件390設計成由計算機產生的全息圖(CGH)，因此在由光束317照明所說衍射光學元件的每個位置將產生在光束317周圍的一個確定的角度分布，其中這個確定的角度分布在光瞳成形表面331中對應於蠅眼聚光器的輸入側光柵裝置383的單個透鏡元件383的大小和形狀。換言之，在這個實施例中，由第二衍射光學元件390產生的角度分布391對應於在光瞳成形表面331中的一個長方形的照明區域。在反光鏡裝置320和第二衍射光學元件的組合作用下，通過向期望的偏差角傾斜單個反光鏡321，可以控制在光瞳成形表面331中相對於單個光束317的照明區域的位置，並且，通過衍射光學元件390可以基本上形成照明區域的形狀和大小。
由於各個反光鏡的傾斜取向可以由控制裝置322逐個單獨地控制，所以可以有選擇地尋址蠅眼聚光器380的單個光學通道，以便完全照亮光通道或者完全不照亮所說光通道。為了說明這一功能，圖6示意地表示出在蠅眼積分器380的輸入側上沿光軸312的一個視圖，在這裡可以看見第一光柵裝置381的長方形透鏡383。在圖6中，照亮一個特定的光通道383i(即，一個選定的場蜂窩383i)(黑色區域)，而沒有照亮所有其它的光通道383ni。圖7表示一個例子，在這裡，通過控制各個反光鏡321的傾斜角度獲得一個環形設置，以便在蠅眼聚光器的入射表面上產生一個基本上環形的照明區(黑色區域)。再一次地，第一光柵裝置381的所有長方形的柱面透鏡381或者完全照明(黑色區域383i)，或者完全不照明(明亮的長方形383ni)。圖8表示用於常規設置的一個對應的例子，在這裡，在蠅眼聚光器380的入射側的照明區域(在光瞳成形表面331內)基本上是圓形的。再一次地，將照明的區域的宏觀上圓形形狀分割成與蠅眼聚光器的各個光學通道對應的小的長方形，在這裡，以光軸為中心的一系列光學通道383i完全照亮，而在期望區域以外的光學通道383ni完全不照亮。
使由第二衍射光學元件390產生的角度分布適合於構成場蜂窩383的微透鏡的形狀。這個形狀還是照度場351的矩形形狀的微型形狀。在用於掃描器系統的照明系統中，這個形狀具有很大的寬度與高度的寬高比，用於獲得狹縫形狀的照度場。在長方形的照度場的寬度和高度之間的典型寬高比的範圍例如在2∶1和8∶1之間。另一方面，在某些照明設定當中(例如常規的設定或環形設定)，在光軸周圍基本上對稱的光瞳成形表面381中獲得兩維的強度分布可能是有益的。在這些情況下優選的作法可以是使用具有作用函數的第二衍射光學元件390，所說的作用函數允許對於出射光束391進行整形，以使在蠅眼聚光器380的入射一側上的照明區域對於每個單個光束317包括多於一個的「蜂窩」。圖9表示出一個例子，在這裡對於第二衍射光學元件進行設計，以便形成來源於一個單個反光鏡321的一個光束，從而可以使光覆蓋由第一光柵381i的6個相鄰的長方形透鏡383構成的一個方塊或一個組，獲得一個幾乎是正方形形狀的照明區域，所說的寬高比接近於1。
圖10示意地表示照明系統的另一個實施例的一部分，其中包括用作光調製裝置的反光鏡裝置420和位於反光鏡裝置的下遊方向的第二衍射光學元件490。在圖10中描述的部分的上遊方向和下遊方向的結構可以與圖5中所示的照明系統類似或完全相同。這個實施例適合於例如由雷射器提供的線性偏振光。與以上所示的實施例對比的不同點是，對於包括各個反光鏡421的反射式光調製器420進行安排，使其大體上垂直於光軸412。光軸在偏振選擇分束器表面450處摺疊，所說分束器表面450相對於光軸傾斜45度並且在幾何上安排在反光鏡裝置420和第二衍射光學元件490之間，因此其取向平行於反光鏡裝置。在反光鏡裝置和偏振器450之間並且在反光鏡裝置420的前頭而且緊接著所說反光鏡裝置420，安排一個作為λ/4板460形成的光學延遲裝置。偏振器450可以是一個薄膜偏振器。偏振分束器表面可以安排在一個薄的透明板上或者在一塊透明材料之內。
入射的雷射光束是偏振的，因此電場的場矢量的振蕩垂直於平面分束器表面450上的入射平面(s偏振)。對於偏振層的結構進行設計，使其基本上反射s偏振的光並且基本上透射p偏振(電場矢量的振蕩平行於入射平面)的光。擊中分束器450的s偏振光束417向反光鏡裝置420反射。線性偏振一經過1/4波長板460就轉變為圓偏振，從而使反光鏡421反射所說的圓偏振光。相對於光軸具有期望的偏斜角的反射光束經過1/4波長板460，1/4波長板460將圓偏振轉變成p偏振。p偏振的光束417然後穿過偏振器450，隨後入射到第二衍射光學元件490上，第二衍射光學元件490引入適合於蠅眼積分器的光學通道的大小和形狀的一個角頻譜。在這個實施例中，所有的各個雷射光束417都具有位於光源和第二衍射光學元件490之間的基本上相同的光路長度，第二衍射光學元件490安排在照明系統的場平面上或其附近。因此，相對於在照明系統中發生的光學成像來說，這個平面對於所有的光束都是相同的。在上述的某些或所有的其它實施例中，還可以使用具有偏振分束器的類似裝置。
在圖5和圖10的實施例中，可以把反光鏡裝置320、420看作是照明系統的第一漫射體元件，因為光的特定角度分布是依賴於反光鏡裝置的各個反光鏡的結構和設置產生的。第二衍射光學元件390、490可以認為是第二漫射體元件，因為特定角度分布是由這個元件產生的。通過在反光鏡裝置的下遊方向安排第二衍射光學元件，可以在光學上摺疊由第一衍射光學元件320、420產生的角度分布，使得由第二衍射光學元件390、490產生的角度分布在光學遠場當中(在光瞳成形表面內)。用基本上準直的雷射光束照亮第一漫射體元件320、420，並且將第一漫射體元件320、420定位在可以是照明系統的第一場平面的照明系統的場平面的附近。第二漫射體元件390、490定位在這個場平面和照明系統的光瞳平面之間，光瞳平面與定位第一漫射體的場平面是傅立葉共軛的。第一漫射體元件是一個動態元件，在這裡通過控制裝置的動作可以動態地控制作用函數，這是本發明的一個特殊的特徵。
權利要求
1.一種用於微光刻投影曝光系統的照明系統，用於以來自原始光源的光照明一個照度場，所說照明系統包括一個光軸(12、112、212、312)；和一個光分配裝置(25、125、225、325)，光分配裝置用於接收來自原始光源(11、111、211、311)的光並且用於產生兩維的強度分布(35)，所說兩維的強度分布可以在照明系統的光瞳成形表面(31、131、231、331)內可變地設置；其中的光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20、120、220、320、420)，用於可控地改變在光調製裝置上入射的光的角度分布。
2.根據權利要求1所述的照明系統，其中光調製裝置(20、120、220、320、420)具有可單獨驅動的各個元件(21、121、221、321、421)的一個陣列以改變入射在各個元件上的輻射的角度。
3.根據權利要求1或2所述的照明系統，其中構成所說的光調製裝置，並且可以控制所說的光調製裝置，以使入射在光調製裝置上的基本上所有的光強度都偏轉到光瞳成形表面(31、131、231、331)的可用區域內。
4.根據前述權利要求中之一所述的照明系統，其中在光調製裝置(20、120、220、320)和光瞳成形表面(31、231、331)之間提供一個光學系統(30、230、330)，以轉換由光調製裝置產生的角度分布為在光瞳成形表面(31、231、331)內的空間分布。
5.根據權利要求4所述的照明系統，其中光學系統(30、231)的焦距可以可變地設置並且最好可以連續地設置。
6.根據前述權利要求中之一所述的照明系統，其中在光調製裝置(20、220)和光瞳成形表面(31、231)之間安排一個軸錐體系統。
7.根據權利要求1-3中之一所述的照明系統，其中在光調製裝置(120)和光瞳成形表面(131)之間的空間沒有任何光學部件。
8.根據權利要求7所述的照明系統，其中在光調製裝置(120)和光瞳成形表面(131)之間的距離是如此之大，以致於使光瞳成形表面(131)位於光調製裝置(121)的遠場區。
9.根據前述權利要求中之一所述的照明系統，其中光調製裝置是反射式光調製裝置(20、120、220、320、420)，它最好以偏轉反光鏡的方式相對於光軸(12、112、212、312)傾斜地排列。
10.根據前述權利要求中之一所述的照明系統，其中在光調製裝置(20、120、220)和光瞳成形表面(31、131、231)之間存在一個光學距離，對於這個光學距離進行選擇，以使光軸(12、112、212)和屬於光瞳成形表面(31、131、231)區域內的角度分布的光束之間的角度小於5度左右，最好小於3度左右。
11.根據前述權利要求中之一所述的照明系統，其中光調製裝置具有至少一個反光鏡裝置(20、120、320、420)，所說反光鏡裝置具有可單獨控制的各個反光鏡(21、121、321、421)的一個陣列，因而可以改變入射在反光鏡裝置上的光的角度分布。
12.根據權利要求11所述的照明系統，其中各個反光鏡的至少某些反光鏡，特別是各個反光鏡的全部(21)具有一個平面反光鏡表面。
13.根據權利要求11或12所述的照明系統，其中各個反光鏡的至少某些反光鏡，特別是各個反光鏡的全部形成為具有有限的反光鏡焦距的彎曲的反光鏡，最好確定反光鏡的焦距以使入射在各個反光鏡上的輻射可以以基本上聚焦的形式擊中光瞳成形表面。
14.根據權利要求11-13之一所述的照明系統，其中反光鏡裝置(20、120)的各個反光鏡全都具有相同的形狀和大小。
15.根據權利要求11-13之一所述的照明系統，其中各個反光鏡包括一個第一反光鏡組和至少一個第二反光鏡組，每一個反光鏡組都具有一個或多個單個反光鏡，反光鏡組的各個反光鏡具有不同的大小和/或不同的形狀和/或不同的曲率。
16.根據權利要求11-15之一所述的照明系統，其中反光鏡裝置的各個反光鏡的至少某些反光鏡具有一個光學結構，特別是衍射光學結構，用於形成從各個反光鏡反射的輻射的分布。
17.根據權利要求11-16之一所述的照明系統，其中反光鏡裝置(20、120、320、420)的各個反光鏡相對於反光鏡裝置的其它各個反光鏡是傾斜的，最好圍繞彼此相對地垂直延伸的兩個傾斜軸是傾斜的。
18.根據權利要求1-10之一所述的照明系統，其中光調製裝置(220)是具有各個元件(221)的一個陣列的一個電-光元件(220)，所說各個元件(221)是作為可控的衍射光柵和/或作為聲-光元件形成的。
19.根據權利要求2-18之一所述的照明系統，其中在光源和光調製裝置之間，安排一個光學裝置(15、215、315)，用於將入射在光學裝置上的輻射集中在光調製裝置(20、220、320、420)的各個元件(21、221、321、421)上。
20.根據權利要求19所述的照明系統，其中光學裝置(15、215)包括具有望遠鏡透鏡系統(16)的一個兩維的陣列。
21.根據權利要求19所述的照明系統，其中光學裝置包括衍射光學陣列發生器(315)，用於轉換一個入射光束為集中在光調製裝置的各個光學元件上的多個光束。
22.根據權利要求21所述的照明系統，其中將衍射光學陣列發生器(315)設計成丹曼光柵。
23.根據前述權利要求之一所述的照明系統，其中在光瞳成形表面(31)和照度場的一個平面(65)之間，安排一個光混合裝置(45、380)，用於混合強度分布的光。
24.根據權利要求23所述的照明系統，其中光混合裝置包括具有入射表面(44)的至少一個積分器棒(45)，光瞳成形表面(31)最好位於定位在入射表面的上遊方向的一個平面的區域內，所說的平面是與入射表面有關的一個傅立葉變換平面。
25.根據權利要求23所述的照明系統，其中光混合裝置包括具有入射表面的至少一個蠅眼聚光器(380)，光瞳成形表面最好位於入射表面或者與入射表面光學共軛的一個表面的區域內。
26.根據權利要求25所述的照明系統，其特徵在於控制所說的光調製裝置，以便或者基本上完全照明蠅眼聚光器(380)的各個輻射通道，或者基本上完全不照明蠅眼聚光器(380)的各個輻射通道。
27.根據權利要求25或26所述的照明系統，其中光分配裝置具有至少一個衍射光學元件(390、490)，衍射光學元件(390、490)在光學上安排在光調製裝置和光瞳成形表面之間，用於接收光調製裝置發出的光並且用於按照由衍射光學元件的結構確定的作用函數通過引入角度分布來改變所說的光。
28.根據權利要求27所述的照明系統，其中對於衍射光學元件(390、490)進行設計，以便通過衍射光學元件整形從光調製裝置的一個單個元件形成的光束，使其符合蠅眼聚光器的一個單個光學通道或一組相鄰的光學通道的形狀和大小。
29.根據權利要求27或28所述的照明系統，其中衍射光學元件(390、490)是由計算機產生的全息圖(CGH)。
30.根據前述權利要求25-29之一所述的照明系統，其中沒有為蠅眼聚光器(380)提供用於逐個阻塞輻射通道的任何掩膜。
31.根據權利要求1-22之一所述的照明系統，其中在光瞳成形表面(231)和照度場的一個平面(265)之間既沒有安排蠅眼聚光器，也沒有安排任何積分器棒。
32.根據前述權利要求之一所述的照明系統，其中在光瞳成形表面(231)內，或者在光瞳成形表面(231)的附近，安排一個光柵元件(232)，用於整形照明系統的隨後的場平面(250)中的強度分布和使所說強度分布均勻化。
33.根據前述權利要求之一所述的照明系統，其中為了驅動光調製裝置的各個元件(21、121、221、321)，提供一個控制裝置(22、122、222、322)，對於所說的控制裝置進行配置，以使用於控制各個元件的控制信號可以隨要曝光的掩膜(66)的結構變化而變化。
34.一種產生半導體部件和其它精細結構部件的方法，所說的方法具有如下的步驟藉助於照明系統照明一個中間掩模，所說中間掩模安排在投影物鏡的物面內，所說照明系統具有至少一個光調製裝置，光調製裝置具有大量的各個元件，這些各個元件可以單獨地控制，以便改變入射在光調製裝置上的輻射的角度分布；在光敏基板上產生中間掩模的圖像；照明中間掩模的步驟包括藉助於彼此相關的各個元件的至少兩個的相對設置，設置入射在中間掩模上的角度分布。
35.根據權利要求34所述的方法，其中光調製裝置包括反光鏡裝置，反光鏡裝置具有大量的可單獨控制的各個反光鏡，各個元件的相對設置包括相對於另外的各個反光鏡圍繞一個或多個傾斜軸傾斜各個反光鏡的至少一個。
36.根據權利要求34所述的方法，其中光調製裝置具有大量的可單獨控制的衍射光柵，相對設置包括至少兩個衍射光柵的衍射效果的不同變化。
37.根據前述權利要求34-36之一所述的方法，其中照明系統包括具有大量的輻射通道的蠅眼聚光器，並且其中對於各個元件進行控制，以便基本上完全照明輻射通道或者基本上完全不照明輻射通道。
38.一種微光刻投影曝光設備的照明系統，用於利用來自原始光源的光照明一個照度場，所說照明系統包括一個光軸(12、112、212)；和一個光分配裝置(25、125、225)，用於接收來自原始光源(11、111、211)的光並且用於產生一個兩維的強度分布(35)，在照明系統的光瞳成形表面(31、131、231)內可以可變地設置所說兩維的強度分布(35)；其中，光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20、120、220)，用於可控地改變入射在光調製裝置上的光的角度分布；其中，在光調製裝置(20、120、220)和光瞳成形表面(31、131)之間提供一個光學系統(30、230)以便將由光調製裝置產生的角度分布轉換成在光瞳成形表面(31、131)內的空間分布；其中，光學系統(30、231)具有能夠可變地設置的一個焦距。
39.一種微光刻投影曝光設備的照明系統，用於利用來自原始光源的光照明一個照度場，所說照明系統包括一個光軸(12、112、212)；和一個光分配裝置(25、125、225)，用於接收來自原始光源(11、111、211)的光並且用於產生一個兩維的強度分布(35)，在照明系統的光瞳成形表面(31、131、231)內可以可變地設置所說兩維的的強度分布(35)；其中，光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20、120、220)，用於可控地改變入射在光調製裝置上的光的角度分布；其中，在光調製裝置(20、220)和光瞳成形表面(31、231)之間安排一個軸錐體系統。
40.一種微光刻投影曝光設備的照明系統，用於利用來自原始光源的光照明一個照度場，所說照明系統包括一個光軸(12、112、212)；和一個光分配裝置(25、125、225)，用於接收來自原始光源(11、111、211)的光並且用於產生一個兩維的強度分布(35)，在照明系統的光瞳成形表面(31、131、231)內可以可變地設置所說兩維的的強度分布(35)；其中，光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20、120、220)，用於可控地改變入射在光調製裝置上的光的角度分布；其中，在光調製裝置(120)和光瞳成形表面(131)之間的空間沒有任何光學部件。
41.一種微光刻投影曝光設備的照明系統，用於利用來自原始光源的光照明一個照度場，所說照明系統包括一個光軸(12、112、212)；和一個光分配裝置(25、125、225)，用於接收來自原始光源(11、111、211)的光並且用於產生一個兩維的強度分布(35)，在照明系統的光瞳成形表面(31、131、231)內可以可變地設置所說兩維的強度分布(35)；其中，光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20、120、220)，用於可控地改變入射在光調製裝置上的光的角度分布；其中，光調製裝置具有至少一個反光鏡裝置(20、120)，反光鏡裝置(20、120)具有可單獨控制的各個反光鏡(21、121)的陣列，從而改變入射在反光鏡裝置上的光的角度分布；其中，各個反光鏡包括一個第一反光鏡組和至少一個第二反光鏡組，每個反光鏡組都具有一個或多個單個反光鏡，反光鏡組的各個反光鏡具有不同的大小和/或不同的形狀和/或不同的曲率。
42.一種微光刻投影曝光設備的照明系統，用於利用來自原始光源的光照明一個照度場，所說照明系統包括一個光軸(12、112、212)；和一個光分配裝置(25、125、225)，用於接收來自原始光源(11、111、211)的光並且用於產生一個兩維的強度分布(35)，在照明系統的光瞳成形表面(31、131、231)內可以可變地設置所說的強度分布(35)；其中，光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20、120、220)，用於可控地改變入射在光調製裝置上的光的角度分布；其中，光調製裝置具有至少一個反光鏡裝置(20、120)，反光鏡裝置(20、120)具有可單獨控制的各個反光鏡(21、121)的陣列，從而改變入射在反光鏡裝置上的光的角度分布；其中，各個反光鏡是自適應的反光鏡，其中反光鏡表面的形狀是可以改變的。
43.一種微光刻投影曝光設備的照明系統，用於利用來自原始光源的光照明一個照度場，所說照明系統包括一個光軸(12、112、212)；和一個光分配裝置(25、125、225)，用於接收來自原始光源(11、111、211)的光並且用於產生一個兩維的強度分布(35)，在照明系統的光瞳成形表面(31、131、231)內可以可變地設置所說兩維的的強度分布(35)；其中，光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20、120、220)，用於可控地改變入射在光調製裝置上的光的角度分布；其中，光調製裝置(220)是一個電-光元件(220)，具有各個反光鏡(221)的一個陣列，各個反光鏡(221)是作為可控的衍射光柵形成的和/或作為聲-光元件形成的。
44.一種微光刻投影曝光設備的照明系統，用於利用來自原始光源的光照明一個照度場，所說照明系統包括一個光軸(12、112、212)；和一個光分配裝置(25、125、225)，用於接收來自原始光源(11、111、211)的光並且用於產生一個兩維的強度分布(35)，在照明系統的光瞳成形表面(31、131、231)內可以可變地設置所說的強度分布(35)；其中，光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20、120、220)，用於可控地改變入射在光調製裝置上的光的角度分布；其中，在光調製裝置(20、120、220、320、420)具有可單獨驅動的各個元件(21、121、221、321、421)的一個陣列，以改變入射在各個元件上的輻射的角度；其中，在光源和光調製裝置之間，安排一個光學裝置(15、215、315)，用於將入射在光學裝置上的輻射集中在光調製裝置(20、220、320)的各個元件(21、221、321)上。
45.根據權利要求44所述的照明系統，其中光學裝置(15、215)包括具有望遠鏡透鏡系統(16)的一個兩維陣列。
46.根據權利要求44所述的照明系統，其中光學裝置包括一個衍射光學陣列發生器(315)，用於轉換輸入光束為集中在光調製裝置的各個光學元件上的多個光束。
全文摘要
一種微光刻投影曝光系統的照明系統，用於以來自原始光源(11)的光照明一個照度場。所說照明系統具有一個光分配裝置(25)，光分配裝置用於接收來自原始光源的光並且從這個光產生兩維的強度分布，所說兩維的強度分布可以在照明系統的光瞳成形表面(31)內可變地設置。光分配裝置具有至少一個光調製裝置(20)，光調製裝置(20)具有由可單獨控制的各個元件(21)的一個兩維陣列，以改變在光調製裝置上入射的光的角度分布。所說的裝置允許可變的設置完全不同的照明模式而不需要更換光學部件。
文檔編號G03F7/20GK1879062SQ200480033300
公開日2006年12月13日 申請日期2004年9月13日 優先權日2003年9月12日
發明者J·克勒, J·旺勒, M·布洛特薩克, W·辛格, D·費奧卡, M·毛爾 申請人:卡爾蔡司Smt股份公司