用于微光刻投影曝光设备的照明系统的制作方法

专利名称：用于微光刻投影曝光设备的照明系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于微光刻(Microlithography)投影曝光系统的照明系统，用于利用来自原始光源的光照明一个照度场。
背景技术：
用于半导体部件和其它精细结构部件的微光刻生产的投影曝光系统的效率基本上由投影物镜的成像性质决定。进而，利用这个系统能够实现的图像质量和晶片产量也基本上由安排在投影物镜的上游方向照明系统的性质决定。这一定要能够产生出来自原始光源(例如，激光源)的光，具有最大可能的效率，并且在这个过程中，能够在照明系统的照度场中产生最均匀的强度分布。而且，应该能设定照明系统的各种不同的照明模式(设置)，从而例如可以按照成像的各个图形的结构(例如，在掩膜上的中间掩模(reticles))优化照明。通常使用的是，具有各种不同相干程度的在不同的常规设置之间的可能设置以及环形场照明和偶极或四极照明。还可以使用用于产生离轴的倾斜照明的非常规的照明设置，特别是借助于双光束的干扰可以增加焦深，并且还可以提高分辨率。
EP0747771描述了一种照明系统，它具有一个变焦-轴锥体(zoom-axicon)物镜，在它的物平面内安排一个具有两维光栅结构的第一衍射光栅元件。使用这个光栅元件来略微增加入射激光辐射的几何导光阀(或extendue)并且改变光分布的形式，以使所说的结果例如是近似的圆形分布、环形分布、或者四极子分布。为了在这些照明模式之间进行改变，第一光栅元件是可以交换改变的。第二光栅元件定位在物镜的出射光瞳中，通过相应的光分布来照明所说第二光栅元件，第二光栅元件形成一个长方形的光分布，这个分布的形式对应于随后的杆状光混合元件的入射表面。借助于变焦-轴锥体的调节，可以调节照明的环形度和被照明区域的大小。
EP1109067(对应于US2001001247)描述了一种照明系统，其中提供一个改变装置，用于任选的改变在照明系统光路中不同的衍射光学元件。通过交换改变衍射光学元件，可以设定各种不同的照明模式。这个系统的管理不需要使用变焦-轴锥体模块。
例如在专利US5638211、EP500393B1(对应于US5305054)、US6252647、或者US6211944中，表示出实现离轴照明的其它的已知的可能性。
对于利用交换改变光学元件(例如衍射光学元件或者空间滤波器)进行操作以便设定不同照明模式的照明系统，不同照明设置的数目受到不同的可改变元件的数目的限制。合适的改变装置在结构上可能是复杂的。
DE19944760A1公开了一种用于印刷板的照明装置，可以在集成的数字屏幕成像过程(IDSI)中调制照明强度。在这种情况下，来自光源的光落向具有一个两维的单元阵列的数字式光调制器，可以经过计算机控制的系统激励或去激励所说两维的单元阵列，从而使一个特定的图形偏转到光敏的基板，使所说的基板相对于光调制器移动。在一个实施例中，光调制器包括一个微反射镜装置(数字式反射镜装置，DMD)，微反射镜装置具有大量的可以单独驱动的反射镜。在印刷期间，使没有用于曝光光敏材料的那些反射镜倾斜，以使落在它们上面的光束发生偏转，离开光敏材料。于是，借助于控制系统就可以改变在曝光中使用的单个反射镜的数目。WO00/36470公开了类似的系统。

发明内容
于是，本发明的一个目的是提供一种用于微光刻投影曝光系统的照明系统，它利用简单的结构就可以在设定不同的照明模式当中获得巨大的可变性。
为实现这项目的，本发明提供一种具有权利要求1的特征的照明系统。在从属权利要求中规定了有益的发展。在说明书的内容中参照引入了所有权利要求的措辞。
按照本发明的照明系统具有一个光轴和一个光分配装置，光分配装置用于接收来自原始光源的光并且用于产生两维空间的强度分布，所说两维空间的强度分布可以在照明系统的光瞳成形表面内可变地设置。光分配装置具有至少一个光调制装置，用于可控地改变在光调制装置上入射的辐射的角度分布。光调制装置可以包括可单独驱动的各个元件的一个阵列，所说的这些各个元件能够在它们的安装位置定位的每一种情况下实现辐射的角度或角频谱的特定改变。所说光调制装置还指定一个局部变化的光调制装置，因为角度变化的范围可以设定为位置的函数。所说阵列最好是两维的，例如具有单个元件的多个行和列。在这种情况下，最好驱动所说的各个元件，以便在所有设定的照明模式中，入射在光调制装置上的所有光强度都偏转到光瞳成形表面的可用区域，因此可以对于照度场的照明作出贡献。于是，借助于光调制装置，可以实现光强度的与位置有关的重新分配而不会“丢弃”入射光。因此，不同照明模式的、在原则上没有大的损耗的、可变设置是可以实现的。
作为按照本发明的偏转在光调制装置上入射的光的小部分使其特别地进入光瞳成形表面的预定区域的可能结果，在光瞳成形表面可以设定实际上任何期望的照明强度分布。这些照明强度分布例如包括圆形的分布，如在常规照明设置情况下的集中在光轴附近的不同直径的大致圆形的照明光点，以及在非常规情况下的离轴型照明、环形照明、和极性强度分布，例如偶极照明或四极照明。然而，对于按照本发明的照明系统，与此不同的强度分布也是可能的，例如超过四极的多极照明，如六极照明。照明分布不一定非要具有相对于光轴的对称性。
在微光刻投影曝光系统中包含的照明系统中，存在期望的强度分布的照明系统的光瞳成形表面可以定位在与下述的投影物镜的光瞳平面光学共轭的位置，或者在其附近。在一般情况下，光瞳成形表面可以对应于照明系统的光瞳表面，或者定位在它的附近。如果插入的光学元件的操作可以维持角度(角度保持元件)，就可以通过照明系统的光瞳成形表面中的光的空间分布(位置分布)确定投影物镜的光瞳中的光的空间分布。如果照明系统例如包括一个蝇眼聚光器作为光混合元件(光积分器)，就可以将光瞳成形表面定位在它的入射侧的附近，或者与它的入射侧重合。在系统包括利用内部反射操作的一个或多个棒状光积分器(棒式积分器)的情况下，光瞳成形表面可以是与光积分器的入射表面有关的经过傅里叶变换的平面，或者可以定位在这个平面的附近。所说的系统还可以是其中不存在任何以上所述的正规的光混合元件的系统。在这里，如果合适，可以借助于部分光束通过棱镜等的适当叠加来实现强度分布的均匀化。
应该广义地理解按照本申请意义下的术语“辐射”和“光”，具体地，按照本申请意义下的术语“辐射”和“光”旨在覆盖来自紫外范围的电磁辐射，例如波长约为365纳米、248纳米、193纳米、157纳米、或者126纳米的电磁辐射。还要覆盖来自极端紫外范围(EUV)的电磁辐射，例如波长小于20纳米的软x射线。
在一种开发方案中，将光调制装置形成为具有各个反光镜的一个阵列的反光镜装置，可以单独地控制各个反光镜，以改变入射在反光镜装置上的辐射的角度分布。可以按照一维的或者两维的阵列的光栅形式安排用于形成光调制装置的各个元件的各个反光镜。按照另一个开发方案，将光调制装置形成为电-光元件，所说电-光元件最好包括一个可控的衍射光栅的一维或两维的场装置(阵列)或者声-光元件的一个相应阵列。以光栅的形式安排的并且因此被指定为光栅元件的这些各个元件中的每一个都在所说光栅元件的位置引入辐射输出的一个特定角度或者角频谱，以此作为入射辐射的光束偏转的规则，这就是说，引入了传播方向的变化。例如借助于各个元件的电驱动，就可以按照可变的方式设定辐射输出的角度分布。
在光调制装置和光瞳成形表面之间的空间可以没有光学元件，如透镜或其它成像元件。在这种情况下，有益的作法是，选择光调制装置和光瞳成形表面之间的距离，以使这个距离是如此地大，以致于光瞳成形表面位于光调制装置的远场区。在这些情况下，可以在光瞳成形表面中自动地建立期望的空间强度分布。
在一种开发方案中，在光调制装置和光瞳成形表面之间，提供一个光学系统，用于转换输入的角度分布为光瞳成形表面中的空间分布(在位置空间的分布)。这个光学系统的目的是实现角度分布到光瞳成形表面的傅里叶变换。在这种情况下，这个光学系统可以是单个的光学元件，例如，具有固定焦距因此具有确定的放大系数的透镜。用于傅里叶变换的光学系统的焦距最好能够可变地设置。可以将所说的光学系统配置成一个变焦物镜。结果，利用指定的照明分布，就可以设定光瞳成形表面中的可用这个照明分布照亮的区域的大小，最好是进行连续的设定。如果在光分配装置和光瞳成形表面之间提供具有锥形表面的轴锥体，通过调节轴锥体系统，就可以设定(如果合适，则是连续地设定)所说照明的环形场特性(环形)的希望水平。在一个实施例中，在光调制装置和光瞳成形表面之间可以安排一个变焦-轴锥体物镜，这个变焦-轴锥体物镜的结构例如可以对应于在EP0747772中描述的变焦-轴锥体物镜的结构。在这种情况下，可以使用光调制装置代替在那里表示的第一衍射光栅元件。在本说明书的内容中参照引用了EP0747772的公开内容。
光调制装置可以按照反射方式操作，并且可使所说光调制装置相对于光轴倾斜，以使正常的偏转反光镜例如可实现平均约为90度的偏转(或者角度更小些或更大些的偏转)。
对于在光瞳成形表面后面的照明系统的光学部件的功能，在一般情况下有益的作法是，使入射在光瞳成形表面中的辐射射线的角度尽可能小。为此目的，在优选实施例中，提供措施以选择光调制装置和光瞳成形表面之间光学距离，使所说的光学距离是如此地大，以致于在光轴和在光瞳成形表面的区域内的所述角度分布的光束之间的角度小于5度左右，尤其是小于3度左右。角度选择的越小，所说角度分布就可能越陡峭，例如，对于在照明区和相邻的非照明区之间的明/暗过渡区的侧面就是这种情况。
要照明的光瞳成形表面的一个区域的各种不同形式的精细分割的特定设置可能具有很大的好处，尤其是在使用一个或多个蝇眼聚光器作为光混合元件的系统中更是如此。在这样一些系统中，众所周知的是，只在由“蜂窝”形成的各个辐射通道或者完全使用或者完全不用的条件下，才可能在蝇眼聚光器(蜂窝聚光器)的下游方向实现所期望的平坦强度分布。在另一方面，来自唯一的一个部分使用的辐射通道的辐射就将破坏整个均匀性。出于这个理由，常规的系统利用掩膜进行操作，例如用于阻塞在照明区边缘的部分照明的通道。这可能导致光损耗。
在具有至少一个蝇眼聚光器的本发明的实施例中，其中的光瞳成形表面通常位于蝇眼聚光器的入射表面的区域内，或者在与其光共轭的表面内，在另一方面，可能对于在光瞳成形表面内的空间强度分布进行控制或设置，以便具体来说只存在完全照明和完全不照明的通道(或蜂窝)，并且可以避免出现部分照明的“蜂窝”。因此，有可能不再需要使用阻塞各个通道的孔径光阑。于是，利用简化的结构，将使在很大的程度上没有损耗的照明控制变为可能。
为此，在一个实施例中，光分配装置具有至少一个衍射光学元件，所说衍射光学元件在光学上安排在光调制装置和光瞳成形表面之间，用于接收光调制装置发出的光，并且用于通过按照作用函数引入一个角度分布来修改所说的光，所说的作用函数是由衍射光学元件的配置确定的。由于这个结构，由光调制装置产生的光的角度分布在光学上与在光远端场内由衍射光学元件产生的角度分布发生折叠。
作用函数可以是这样的通过衍射光学元件可以整形从光调制装置的一个单个元件出射的光束，使其可以与蝇眼聚光器的一个单个光通道或一组相邻光通道的形状和大小一致。具体来说，衍射光学元件的衍射结构可以是这样的从光调制装置的单个光学元件出射的光束可以产生一个长方形的照度场。可以确定长方形形状的大小，使其与蝇眼聚光器的一个单个光通道相符。在另外的实施例中，可以确定照明区域的大小，使其覆盖一组相邻的光通道。
按照一个实施例，所说衍射光学元件是具有衍射结构的计算机产生的全息图(CGH)，所说计算机产生的全息图可以周期地重复穿过衍射光学元件的横截面。
如果使用光调制装置的反光镜装置，则通过各个反光镜(例如可以是平面的反光镜)的大小通常就可以基本上确定由反光镜装置的各个反光镜产生的照射表面的最小尺寸。有可能减小由各个反光镜产生的光点的最小尺寸，所说的反光镜不是作为平面的反光镜形成的而是作为具有有限反光镜焦距的弯曲反光镜形成的。可以确定焦距的大小，以使各个反光镜上入射的辐射可以以基本上聚焦的形式入射到光瞳成形表面上。结果，在光瞳成形表面上的各种不同的空间强度分布的非常不同的设置都是可能存在的。
反光镜装置的各个反光镜全都可以具有相同的形状和尺寸，这对于制造可能是有益的。各个反光镜还可能包括一个第一反光镜组和至少一个第二反光镜组，每个反光镜组具有一个或多个单个反光镜，并且，反光镜组的各个反光镜可能具有不同的尺寸和/或不同的形状和/或不同的曲率。例如，如果改变各个反光镜的尺寸，那么，这种情况就可以用于沿反光镜装置的各个反光镜来分割任务。例如，具有较大面积的各个反光镜可以产生较大比例的所产生的光点，而较小的各个反光镜可以产生光分布的精细结构。
通常，在每一种情况下，都可以将各个反光镜视为具有特定的基本光分布的产生装置，然后，通过使所产生光分布彼此相对地移动组合各个特定的基本光分布以便在光瞳成形表面内形成期望的分布。例如，通过围绕至少一个倾斜轴适当地倾斜各个反光镜，就可以在在光瞳成形表面内实现角度分布的变化以及因而实现光点的位移。
通过至少某些单个反光镜可以在空间光分布的产生当中得到更大的自由度，这些单个反光镜具有衍射光学结构或者具有可以利用可比拟的效应来形成从单个反光镜反射的辐射分布的结构。结果，使得由这种单个反光镜产生的“基本分布”在本质上进行了整形。例如，对于一个单个反光镜进行设计，使其可以产生一个基本分布，这个分布可以由多个光点组成，但这些光点不必是连续的。
反光镜装置的各个反光镜最好直接相互接合，使它们可以形成具有多个小面的、基本上封闭的、连续的反射表面。为了便于相对移动相邻的各个反光镜，有益的作法可以是，在各个反光镜之间存在小的距离或间隙，它们导致窄的非反射性的区域。具体来说，对于这样一些实施例，有益的作法是，在反光镜装置的前方安排一个光学装置，将入射在光学装置上的辐射集中在反光镜装置的各个反光镜上。所说光学装置可以是光学元件的一个两维的光栅装置，或者是一个衍射光学阵列发生器。以此方式，可以将例如从一个激光器入射的光以聚焦的形式引向各个反光镜，借此可将反光镜装置上的反射损耗减小到最小值。
两维光栅装置例如可包括具有望远镜透镜系统的一个两维阵列，最好将其安排在反光镜装置的上游方向的一个在很大程度上得到准直的光束路径中。在光栅装置的光学元件和随后的各个反光镜之间可以存在1∶1的关联性。
具体来说，再考虑到不同形状和/或大小的各个反光镜，类似的有益作法可以是，按不同的方式设计光栅装置的单个光学元件。例如，如果聚焦来自光源的宽光束的不同大小的区域以形成对准单个反光镜的光束，就可以实现反光镜装置的各个反光镜上光能量的变化。以此方式，可以改变单个基本光分布的辐射能量内容。借助于在两维光栅装置的上游方向和/或下游方向的一个合适的透射式滤波器，也可达到可比的效果，但光损耗必须是可以容许的。
如果使用衍射光学阵列发生器，则可以实现一个光束到集中在阵列型光调制装置的各个光学元件上的多个光束的转换，其中的光学元件具有简单的结构。例如，在文献“利用光学阵列发生器进行光束整形” (作者为N.Streibl，J.Mod.，光学36(1989)，第1559-1573页)中描述了适合于从一个入射光通量产生一系列分开的光通量的光学阵列发生器。在一个实施例中，使用了一个光学阵列发生器，这个光学阵列发生器设计成所谓的“丹曼(Dammann)光栅”。在文章“借助于多相全息图的高效并行多次成像”(H.Dammann，K.Grtler著，光通信(3)(1971)，第312-315页)中描述了这种类型的高效多相全息图。使用光学阵列发生器将光集中在阵列类型光调制装置的各个元件上，可以以低的成本得到高的效率(低的光损耗)。
对于反光镜装置的单个反光镜的结构和/或驱动方式，可能必须求助现有技术的已知概念。针对对应的照明系统进行的改动可能必须参照确定尺寸进行。具有可以单独驱动的各个反光镜的反光镜装置(所说反光镜装置还经常设计成数字反光镜阵列(DMD))例如从用于无掩膜光刻(例如参见US5523193；US5691541；US5870176；US6060224)的系统中公开。
使用各个反光镜的例子说明的用于配置由光调制装置产生的输出辐射某些措施还可以在具有可控衍射光学元件的电-光元件中或者在声-光元件中得到相同的效果。这些措施包括可以彼此相对地倾斜单个元件、可以借助于合适的各个元件配置影响从各个元件输出的光的基本分布，或者提供光学元件以便将入射辐射集中到位于对应的光调制装置的上游方向的角度发生改变的各个元件上从而可以有效地使用可控的衍射光栅或者声-光元件的措施。
具体来说，在用于微光刻的照明系统的实施例中，有益的作法是，在照明系统中使用一个光混合装置，以便实现落向照度场的一个高水平的照明的均匀一致性。在按照本发明的照明系统中，可以使用具有蝇眼聚光器的光混合装置和具有一个或多个积分器棒或光混合棒或者它们两者组合的光混合装置。这样两种光混合装置可以分别在折射式设计(具有透镜元件的蝇眼聚光器，由透明材料制成的积分器棒)以及反射式设计(具有凹面镜的蝇眼聚光器，具有内部反射的中空棒)中利用。
本发明还涉及利用来自原始光源的光照明一个照度场的方法，所说照度场具体来说就是一个微光刻投影物镜的物面或者与之共轭的一个平面。所说的照明方法包括改变在光源和照度场之间的光路中入射在照度场内的光的角度分布。所说的改变是由来自原始光源的光引起的，所说的光被引向一个光调制装置，所说光调制装置具有至少两个可发生彼此无关的改变的单个元件，并且这些单个元件可以彼此相关地进行适当的设置。所说的这种设置例如可以包括使至少一个单个元件围绕一个或多个倾斜轴相对于另一个单个元件是倾斜的，或者改变衍射元件的衍射性质。结果，在光调制装置的下游方向的光的角度分布取决于单个元件的相对设置，并且，借助于随后的光学元件将所说的光的角度分布转换成入射在照度场的光的角度分布。由光调制装置输出的光最好具有比两个可以彼此无关地设置的光束明显地多的光束，例如至于10个、或至少50个、或者至少100个可以彼此无关地设置的光束。
上述特征以及另外的特征源于说明书、附图、以及权利要求书，在本发明的实施例中以及在其它领域中，在每种情况下都可能自行实施各个特征，或者按照子组合形式实施多个特征，并且可以代表有益的并且本质上能够得到保护的实施例。


图1表示用于微光刻投影曝光系统的一个照明系统的一个实施例的示意图，所说照明系统具有一个光调制装置实施例，光调制装置包括具有许多单个反光镜的一个反光镜装置；图2表示一个示意图，说明反光镜装置的功能；图3表示一个照明系统的简单实施例，其中可以产生期望的光分布，但在光调制装置的远方场中没有任何光投影元件；图4表示用于微光刻投影曝光系统的一个照明系统的另一个实施例的示意图，在所说照明系统中，光调制装置包括可控衍射光栅的一个光栅装置，在光瞳成形表面安排的光栅元件用作光混合装置；图5表示用于微光刻投影曝光系统的一个照明系统的另一个实施例的示意图，所说微光刻投影曝光系统具有一个光分配装置，光分配装置具有衍射光学元件，用于将光集中在阵列型光调制装置上并且用于形成适合于蝇眼聚光器的光通道的光点；
图6-9表示在按照图5的实施例中在蝇眼聚光器的入口侧上的光分布的示意图；和图10表示包括一个偏振分束器在内的照明系统的另一个实施例的剖面图。
具体实施例方式
图1表示用于微光刻的投影曝光系统的照明系统10的一个实例，投影曝光系统可用于半导体部件或其它精细结构部件的生产当中，并且为了实现低到微米级的分辨率，投影曝光系统要利用深紫外范围的光进行操作。所用的光源是F2准分子激光器，它的工作波长约为157纳米，它的光束相对于照明系统的光轴12是共轴对准的。类似地还可以使用其它的紫外光源，例如工作波长为193纳米的ArF准分子激光器、工作波长为248纳米的KrF准分子激光器、或工作波长为365纳米或436纳米的汞蒸气灯、或者波长低于157纳米的光源。
来自光源11的光首先入射到光束扩展器13中，光束扩展器13展宽激光光束，并且，从横截面为20mm×15mm的原始光束轮廓，产生横截面为80mm×80mm的展宽的轮廓14。在这个过程中，发散角度从大约4mrad(毫弧度)×2mrad减小到大约1mrad×0.4mrad。
在光束扩展器的下游方向，跟随的是望远镜透镜系统16的一个两维的光栅装置15，光栅装置15从展宽的光束14产生一组规则排列的、相互平行的光束17，其中的每个光束17相互之间都具有一个横向间隔。
分割成光束17或平行光束17的光击中用作位置变化的(或者空间变化的)光调制装置的反光镜装置20上，所说光调制装置相对于光轴12在宏观上对准约为45度的角度，并且，按照偏转反光镜的方式，平均来说实现光轴的90度的折叠。另外的角度位置和偏转角度也是可能的。但是小角度偏转的一个优点是如下的事实随后的变焦系统的物体平面的定位位置更加有利，因此可以减小对于变焦系统的开支。反光镜装置20包括大量的各个小型单个反光镜21，在这个例子中各个反光镜21是平面的，这些各个反光镜以极小的内部空间直接相互接合，并且形成反光镜装置20的具有小平面反光镜表面总体。各个反光镜21的每一个都可以围绕两个相互垂直的倾斜轴倾斜，与其它的各反光镜无关。通过控制装置22经过到达相应的各个驱动器的电信号可以控制各个反光镜的倾斜移动。反光镜装置20是光分配装置25的一个主要组成部分，用于按照局部分解的方式改变入射在反光镜装置上的辐射的角度分布。
反光镜装置20安排在变焦-轴锥体物镜30的物体平面的范围内，反光镜装置20在光束路径中安排在所说变焦-轴锥体物镜30的物体平面的下游方向，在变焦-轴锥体物镜30的出射光瞳31中安排一个衍射光栅元件32。在这里还指定出射光瞳为照明系统的光瞳成形表面。在所说光路中安排在所说光瞳成形表面的上游方向的部件用于在这个光瞳成形表面设定一个两维的空间强度分布，所说空间强度分布的设定是可变的。
详细地说，例如可以按照以下所述的实施这个基本的结构。击中望远镜透镜阵列15的展宽的激光光束通过所说望远镜阵列的多个分段分割成大量的单个光束。展宽的激光光束的一个4mm×4mm的子区在这种情况下通过望远镜阵列的望远镜分段减小到具有尺寸为2mm×2mm的光束17。以此方式，产生20×20＝400个部分光束或光束17。这些光束击中反光镜装置的相关的单个反光镜21，在每种情况下单个反光镜21都是平面的，它的尺寸为3mm×3mm。每个单个反光镜都定位在4mm×4mm的正方形区域中。这些区域在正方形的网格上彼此并排定位，因此总共有20×20＝400个单个反光镜。
在这个实施例中，在望远镜阵列15和反光镜装置20之间的轴向间隔约为100mm。在反光镜装置20和光瞳成形表面31之间的轴向间隔大于1000mm，其间定位折射光栅元件31。对于在光瞳成形表面31中照亮的区域的最大直径进行设计，使其约为100mm。对于这样的几何条件，只有数值小于约2.9度的相对来说较小的光束角度才能进入光瞳成形表面31。实现这一结果的条件是假定位于光轴上方的单个反光镜(图2)只影响光瞳成形表面31的上半部的光的分布，并且位于光轴下方的单个反光镜只影响这个照明区的下半部。在大约1100mm的光路上，一个部分光束或者一个单个光束通常最多展宽约1.1mm。这个数值限制了在光瞳成形表面31中通过从单个反光镜反射的单个光束产生的光点的最小尺寸。
安排在光瞳成形表面31的下游方向的注入光学装置40(耦合输入光学装置)向棒式光积分器45的长方形的输入表面44发送具有强度分布的光，棒式光积分器45是由合成石英玻璃(或氟化钙)制成的，并且混合并均匀化借助于多次内部反射穿过的光。光瞳成形表面31是与输入表面44有关的经过傅里叶变换的平面，因此可以把在光瞳成形表面31中的空间强度分布转换成在棒式输入44的角度分布。在棒45的输出表面46处，与所说的输出表面46紧挨着，存在一个中间场平面47，在平面47中安排一个中间掩模掩蔽系统(REMA)50，所说中间掩模掩蔽系统50用作可调的视场光阑。随后的物镜55向一个平面65投影中间场平面47，所说平面47具有中间掩模掩蔽系统50，并且在这里平面65还指定为中间掩模平面。在中间掩模平面65中安排一个中间掩模66。中间掩模掩蔽系统的平面47和中间掩模平面65是照明系统的照度场所在的平面。中间掩模平面65与投影物镜67的物体平面重合，投影物镜67将定位图形投影到它的图像平面68，在图像平面68中安排一个涂有光致抗蚀层的晶片69。物镜55包含第一透镜组55、其中可引入滤波器或孔径光阑的中间光瞳平面57、第二及第三透镜组58和59和偏转反光镜60，偏转反光镜60定位在第二及第三透镜组之间，并且使沿水平方向加入大型照明系统以及在水平方向安装中间掩模成为可能。
照明系统10与投影物镜67一起形成了一个可调节的中间掩模保持器，可调节的中间掩模保持器保持中间掩模66在投影物镜的物体平面65内，并且形成了投影曝光系统的一个可调节的晶片保持器，用于电子部件的微光刻生产，并且还可以用于衍射光学元件和其它微型结构的部分的微光刻生产。所说照明系统还可以用于晶片步进装置和晶片扫描装置中。
照明系统的结构应该是这样的在一系列的级中所说照明系统都可以引入完整的etendue(几何光导阀)。由于辐射的延长平行性以及小光束横截面的延长平行性，由激光器发射的光束具有极低的几何光导阀(etendue)，但通过光束扩展并且通过借助于望远镜阵列15产生的光束分割，所说几何光导阀(etendue)有可能增加。依赖于各个反光镜21的位置以及作为结果可以实现的角度分布，通过反光镜装置20可以进一步增加所说几何光导阀(etendue)，其中还要改变辐射的分布形状。对于在无限远处的投影来设计变焦-轴锥体系统30。在变焦-轴锥体系统30的前焦平面的区域内安排的装置与变焦-轴锥体光学系统30一起在变焦系统的出射光瞳31中形成一个大小可变的两维强度分布，用作光瞳成形表面。在这里安排的折射光栅元件32具有长方形的发射特性，产生所说几何光导阀(etendue)的主要部分，并且经过注入光学装置40将所说几何光导阀(etendue)调节到场的大小，这就是说，调节到棒式积分器45的长方形的入射表面44的形状。
通过控制装置22并且经过适当的电信号来设置各个反光镜21的倾斜位置，考虑到相对于两个轴的倾斜可能性，各个反光镜的任何期望的取向都是可能的。然而，倾斜的动作由于机械方面或者电方面的原因只限于很小的倾斜角度，因此在各个反光镜的每个可能的调节期间，从反光镜装置反射的所有辐射都能进入物镜30中。借助于各个反光镜21的倾斜，来源于各个反光镜的光束被反射到光瞳成形表面31(照明系统的光瞳平面)的各个不同的位置。以此方式可能产生的两维光分布35的特性主要只受到光的各个光点的尺寸的限制。例如借助于单个反光镜的合适的曲率，可以实现能够产生的光点的期望的尺寸。还可以设想，将所说各个反光镜设计成自适应的反光镜，其中的反光镜表面的形状可以经过合适的执行机构(例如压电效应)进行有限的改变。
在所述的本发明的应用中，至关重要的是，可以将光瞳成形表面31(照明系统的光瞳平面)的光的分布设定为在中间掩模平面65中掩膜66的结构的函数。借助于适当的计算机控制的各个反光镜的对准排列，可以在第一光瞳成形表面31中设置所有的熟悉的两维照明光分布，例如具有不同直径、环形设置、四极或偶极设置的常规照明。而且，与其它系统不同，还可能在光瞳成形表面31中可变地设置任何其它期望的光分布。对于在设置之间的改变，不必进行任何光学部件的更换。尤其是，不需要可能引起光损耗的滤波器、孔径光阑、或其它元件，就可以设置光瞳平面31中的光分布。这还具体地应用到其它的实施例，其中所用的光混合元件是蝇眼聚光器，它的输入侧最好应该安排在光瞳成形表面31的区域中。还可以使用专用于设置光瞳成形表面31中的实际上任何期望的光分布的能力来达到影响某些光瞳性质的目的，例如影响光瞳的椭圆率或偏振平衡。这可能是极其有利的，因为常规的激光光束的强度分布决不会有带有尖锐的明暗过渡的期望的形式(顶头函数的形式)。在这个实施例中，光束向光瞳平面31张开的角度最大约为3度。这对于棒式积分器45的填充具有积极的作用。
下面使用图3描述一个照明系统的简化实施例。在所说照明系统100中，来自激光光源111的光以约为25度的入射角入射在一个反光镜装置120上，反光镜装置120相对于光轴112倾斜地对准并且具有大量的可单独驱动的并且相对于两个倾斜轴分别倾斜的各个反光镜121。在这里，反光镜装置相对于照射方向的迎角越小，在这个实施例中光的损耗越少，这是因为没有方案将辐射聚焦到各个反光镜的缘故。反光镜装置120用作位置变化的光调制装置，并且形成这个系统的光分配装置125，反光镜装置120是由控制装置122驱动的，并且反光镜装置120距其中存在期望的两维强度分布的照明系统的光瞳成形表面131有这样一个很大的距离，以致于光瞳成形表面131位于反光镜装置120的远场区域内。在这种情况下，在光瞳成形表面131的区域内将要自动地建立期望的强度分布，而不需要从反光镜装置120输出的并且借助于透镜或者具有可比拟的效果的光学装置通过傅里叶变换已经转换成的空间分布的角度分布。在光瞳成形表面131的下游方向安排的场透镜140将强度分布转换到随后的一个场平面165，其中定位例如一个要照明的掩膜，并且从期望的方向照明所说掩膜。随后的投影光学装置170将中间掩模的图形投影到位于投影物镜170的图像平面180内的由光敏涂层覆盖的晶片上。
图4中照明系统210的结构来源于图1中所示的照明系统的结构，因此相互对应的特征和部件具有对应的标号，只是增加了200。与按照图1的系统的差别首先在于位置可变的光调制装置220的结构，其次在于光混合的思路。就此而论，值得注意的是，照明系统210的结构中没有特定的光混合部件，这就是说没有积分器棒或蝇眼聚光器。如按照图1的实施例所示的，来自激光光源211的光在通过光束扩展器213和两维的望远镜透镜系统的光栅装置215以后，是作为一组规则排列的、相互平行的多个光束217存在的，在每种情况下多个光束217相互之间都有一个横向间隔。所说光束或部分光束217在每种情况下都对准光调制装置220的各个元件221。光调制装置220的各个元件221构成为电-光元件，并且具有大量的、可控的、反射式的、衍射光栅221，这些光栅221形成光调制装置的各个元件，并且在物理上将这些光栅221安排在一个两维的光栅或栅格内，并且可以通过控制装置222针对衍射性质相互无关地设置和改变这些光栅221。于是，借助于电信号，有可能以可变的方式在变焦-轴锥体物镜230的方向设置从光调制装置220反射的辐射的角度分布。在另外的实施例中，光调制装置的单个元件是由声-光元件形成的。
光调制装置220安装在变焦-轴锥体物镜230的物体平面区域内，变焦-轴锥体物镜230的出射光瞳231是照明系统的光瞳成形表面。在光瞳成形表面231或它的附近，安排一个光栅元件232，光栅元件232具有由衍射光学元件或折射光学元件组成的一个两维阵列，在这个实施例中，所说光学元件具有多项功能。首先，借助于光栅元件232，对于入射辐射进行整形，以使入射辐射在通过随后的在照明系统的场平面250区域的注入光学装置240以后能够照亮长方形的照度场。具有长方形的发射特性的光栅元件232在这种情况下产生光导阀作用的主要部分，并且将其调整到在场平面250中的期望的场尺寸和场形状，场平面250与中间掩模平面265是光学共轭的，并且在中间掩模平面265中安排中间掩模掩膜系统。光栅元件232可以实施成一个棱镜阵列，其中在一个两维阵列中安排的各个棱镜引入局部确定的角度以便根据期望照亮场平面250。由注入光学装置240实现的傅里叶变换的效果是，在光栅元件232的出口的每个特定的角度都对应于场平面250中的一个位置，而光栅元件的位置，即光栅元件相对于光轴232的位置，确定了在场平面250中的照明角度。离开各个光栅元件的光束在这种情况下叠加在场平面250中。借助于光栅元件和它的各个元件的适当设计，有可能基本上均匀地照亮在场平面250中的长方形的场。因此，光栅元件还可以用于均匀化场照明，从而可以省去单独的光混合元件，如按照图1的实施例积分器棒45。由于在光瞳成形表面231和照明系统的出射平面265(中间掩模平面)之间不需要任何单独的光混合元件，所以在这个区域可以特别紧凑地设计这种类型的照明系统。
光栅元件232这种类型的场整形和均匀化元件与在其下游方向连接的傅里叶变换光学装置组合起来首先用于设置场的大小和形状，其次用于均匀化这个场中的照度，这样的元件当然还可以用在按照图1的实施例中，与反光镜装置组合起来用作光调制装置。在这种情况下，有可能省去积分器棒45。其次，按照图1的反光镜装置还可以由具有可控的衍射光栅或光-声元件的电-光式光调制装置代替。作为按照图4的反射式衍射光栅的一个替换方案，还可以在光调制装置中使用透射式衍射光栅。
在图5中，示意地表示使用蝇眼聚光器380作为光混合元件的另一个照明系统的实施例。从激光光源311发出的线性偏振的辐射通过光分配装置325整形成在蝇眼聚光器380的入射侧附近安排的光瞳成形表面331中的可变可选择的两维强度分布。光分配装置325包括光束扩展器313；第一衍射光学元件(DOE1)315；用作位置可变的(或者空间可变的)光调制装置的反光镜装置320(在宏观上相对于光轴312的对准角度约为45度，并且具有大量的围绕两个相互垂直的倾斜轴可倾斜的各个反光镜321)；安排在反光镜装置320的下游方向的第二衍射光学元件(DOE2)390；和一个任选的光学系统330，用于转换进入光学系统330的辐射的角度分布为在光瞳成形表面331内的光的空间分布。
蝇眼聚光器380由第一柱面透镜383的第一光栅装置381和具有第二柱面透镜384的第二光栅装置382组成。第一光栅装置381的透镜383具有相同的折射率和长方形的横截面，在这里，柱面透镜383的长方形形状对应于要照明的照度场351的长方形形状。因此，第一透镜383也称之为“场蜂窝”。在长方形光栅中相互紧接着地安排柱面透镜383，基本上填满光瞳成形表面331(它是照明系统的光瞳平面)内的区域或其附近。
第一柱面透镜383的作用是将入射在平面331上的光分开成与照明的柱面透镜383的数量对应的一系列光束，这些光束聚焦在照明系统的场平面332上，所说照明系统位于这些柱面透镜383的焦点平面内。在这个场平面内，或者在场平面的附近，定位具有第二柱面透镜384的第二光栅装置382，第二柱面透镜384具有长方形的横截面并且具有相同的正的折射率。第一光栅装置381的每个柱面透镜383将光源311投影到第二光栅装置382的对应相关的第二柱面透镜384上，从而产生大量的第二光源。第二光栅装置的柱面透镜384也经常叫做“光瞳蜂窝”。第一和第二光栅装置381、382的一对相互关联的第一和第二柱面透镜383、384形成一个光通道。第一和第二光栅装置381、382形成蝇眼聚光器380，蝇眼聚光器380具有大量的安排在两维的阵列中的光通道。
第二光栅装置382的柱面透镜384安排在对应的二次光源的附近，并且经过安排在蝇眼聚光器的下游方向的场透镜385将长方形的第一柱面透镜383投影到照明系统的中间场平面347上。场透镜385是设计成连续改变焦距的变焦透镜。第一柱面透镜(第一蜂窝)383的长方形图像叠加在这个中间场平面上，这种叠加的效果是使这个中间场平面的区域中的光强度均匀或平坦，由此可以获得长方形照度场351的均匀照明。
如在上述的实施例中所述的，在中间场平面347中安排一个中间掩模掩蔽系统(REMA)350，用作可调节的视场光阑。随后的物镜355将这个中间平面347投影到照明表面365，在这里可以定位一个中间掩模(掩膜或光刻原型)。
这个实施例的一个独特的特征是安排在反光镜装置320的上游方向一定距离的第一衍射光学元件315，第一衍射光学元件315安排在光源311和反光镜装置320之间。衍射光学元件315设计成一个光学阵列发生器，用于将入射在衍射光学元件上的辐射集中在反光镜装置的各个反光镜321上，由此可以避免由各个反光镜321的可用反光镜表面之间的照明间隙引起的潜在可能的光损耗。第一衍射光学元件315设计成一个衍射扇出元件，用于从击中衍射光学元件的各个平行光束产生与各个反光镜321的数目对应的一系列聚焦光束317，并且确定所说的聚焦光束的方向，以使这些光束集中在各个反光镜321的光学有效区域内(见插图5(a))。为此目的使用丹曼光栅形式的扇出元件，丹曼光栅产生位于各个反光镜321的多个衍射级。虽然例如结合图1描述的望远镜透镜阵列可用于替代衍射光学元件315，但是衍射光学元件可能是优选的，因为它与望远镜透镜阵列相比具有较简单的结构。或许还可以节省安装空间。
使用一个或多个衍射光学元件把光集中在具有各个元件的阵列结构的光调制装置的各个元件上，所说的单个元件可逐个驱动以改变在单个元件上入射的辐射的角度或角频谱，这种情况可以与其它的光调制装置结合使用，例如具有大量的可控的反射式衍射光栅的电-光元件，例如结合图4描述的或具有声-光元件阵列的元件。
光分配装置325特别适合于与蝇眼积分器380结合使用，并且允许在蝇眼积分器380的入口照明光瞳成形表面331，以便或者基本上完全照射蝇眼聚光器的单个光学通道，或者基本上完全不照射蝇眼聚光器的单个光学通道，由此可以获得高度均匀的光混合，光的损耗最小。这一效果是如以下所述通过可控的反光镜装置320和安排在反光镜装置320的下游方向并且安排在反光镜装置和光瞳成形表面331之间的第二衍射光学元件390的组合作用获得的。根据各个反光镜321的取向，由反光镜装置320的各个反光镜321反射的各个光束317具有相对于光轴的特定角度。这些角度在下面称之为“偏差角”。每个偏差角对应于反光镜装置的光学远端场(即，光瞳成形表面331)中的一个确定的位置。第二衍射光学元件390设计成由计算机产生的全息图(CGH)，因此在由光束317照明所说衍射光学元件的每个位置将产生在光束317周围的一个确定的角度分布，其中这个确定的角度分布在光瞳成形表面331中对应于蝇眼聚光器的输入侧光栅装置383的单个透镜元件383的大小和形状。换言之，在这个实施例中，由第二衍射光学元件390产生的角度分布391对应于在光瞳成形表面331中的一个长方形的照明区域。在反光镜装置320和第二衍射光学元件的组合作用下，通过向期望的偏差角倾斜单个反光镜321，可以控制在光瞳成形表面331中相对于单个光束317的照明区域的位置，并且，通过衍射光学元件390可以基本上形成照明区域的形状和大小。
由于各个反光镜的倾斜取向可以由控制装置322逐个单独地控制，所以可以有选择地寻址蝇眼聚光器380的单个光学通道，以便完全照亮光通道或者完全不照亮所说光通道。为了说明这一功能，图6示意地表示出在蝇眼积分器380的输入侧上沿光轴312的一个视图，在这里可以看见第一光栅装置381的长方形透镜383。在图6中，照亮一个特定的光通道383i(即，一个选定的场蜂窝383i)(黑色区域)，而没有照亮所有其它的光通道383ni。图7表示一个例子，在这里，通过控制各个反光镜321的倾斜角度获得一个环形设置，以便在蝇眼聚光器的入射表面上产生一个基本上环形的照明区(黑色区域)。再一次地，第一光栅装置381的所有长方形的柱面透镜381或者完全照明(黑色区域383i)，或者完全不照明(明亮的长方形383ni)。图8表示用于常规设置的一个对应的例子，在这里，在蝇眼聚光器380的入射侧的照明区域(在光瞳成形表面331内)基本上是圆形的。再一次地，将照明的区域的宏观上圆形形状分割成与蝇眼聚光器的各个光学通道对应的小的长方形，在这里，以光轴为中心的一系列光学通道383i完全照亮，而在期望区域以外的光学通道383ni完全不照亮。
使由第二衍射光学元件390产生的角度分布适合于构成场蜂窝383的微透镜的形状。这个形状还是照度场351的矩形形状的微型形状。在用于扫描器系统的照明系统中，这个形状具有很大的宽度与高度的宽高比，用于获得狭缝形状的照度场。在长方形的照度场的宽度和高度之间的典型宽高比的范围例如在2∶1和8∶1之间。另一方面，在某些照明设定当中(例如常规的设定或环形设定)，在光轴周围基本上对称的光瞳成形表面381中获得两维的强度分布可能是有益的。在这些情况下优选的作法可以是使用具有作用函数的第二衍射光学元件390，所说的作用函数允许对于出射光束391进行整形，以使在蝇眼聚光器380的入射一侧上的照明区域对于每个单个光束317包括多于一个的“蜂窝”。图9表示出一个例子，在这里对于第二衍射光学元件进行设计，以便形成来源于一个单个反光镜321的一个光束，从而可以使光覆盖由第一光栅381i的6个相邻的长方形透镜383构成的一个方块或一个组，获得一个几乎是正方形形状的照明区域，所说的宽高比接近于1。
图10示意地表示照明系统的另一个实施例的一部分，其中包括用作光调制装置的反光镜装置420和位于反光镜装置的下游方向的第二衍射光学元件490。在图10中描述的部分的上游方向和下游方向的结构可以与图5中所示的照明系统类似或完全相同。这个实施例适合于例如由激光器提供的线性偏振光。与以上所示的实施例对比的不同点是，对于包括各个反光镜421的反射式光调制器420进行安排，使其大体上垂直于光轴412。光轴在偏振选择分束器表面450处折叠，所说分束器表面450相对于光轴倾斜45度并且在几何上安排在反光镜装置420和第二衍射光学元件490之间，因此其取向平行于反光镜装置。在反光镜装置和偏振器450之间并且在反光镜装置420的前头而且紧接着所说反光镜装置420，安排一个作为λ/4板460形成的光学延迟装置。偏振器450可以是一个薄膜偏振器。偏振分束器表面可以安排在一个薄的透明板上或者在一块透明材料之内。
入射的激光光束是偏振的，因此电场的场矢量的振荡垂直于平面分束器表面450上的入射平面(s偏振)。对于偏振层的结构进行设计，使其基本上反射s偏振的光并且基本上透射p偏振(电场矢量的振荡平行于入射平面)的光。击中分束器450的s偏振光束417向反光镜装置420反射。线性偏振一经过1/4波长板460就转变为圆偏振，从而使反光镜421反射所说的圆偏振光。相对于光轴具有期望的偏斜角的反射光束经过1/4波长板460，1/4波长板460将圆偏振转变成p偏振。p偏振的光束417然后穿过偏振器450，随后入射到第二衍射光学元件490上，第二衍射光学元件490引入适合于蝇眼积分器的光学通道的大小和形状的一个角频谱。在这个实施例中，所有的各个激光光束417都具有位于光源和第二衍射光学元件490之间的基本上相同的光路长度，第二衍射光学元件490安排在照明系统的场平面上或其附近。因此，相对于在照明系统中发生的光学成像来说，这个平面对于所有的光束都是相同的。在上述的某些或所有的其它实施例中，还可以使用具有偏振分束器的类似装置。
在图5和图10的实施例中，可以把反光镜装置320、420看作是照明系统的第一漫射体元件，因为光的特定角度分布是依赖于反光镜装置的各个反光镜的结构和设置产生的。第二衍射光学元件390、490可以认为是第二漫射体元件，因为特定角度分布是由这个元件产生的。通过在反光镜装置的下游方向安排第二衍射光学元件，可以在光学上折叠由第一衍射光学元件320、420产生的角度分布，使得由第二衍射光学元件390、490产生的角度分布在光学远场当中(在光瞳成形表面内)。用基本上准直的激光光束照亮第一漫射体元件320、420，并且将第一漫射体元件320、420定位在可以是照明系统的第一场平面的照明系统的场平面的附近。第二漫射体元件390、490定位在这个场平面和照明系统的光瞳平面之间，光瞳平面与定位第一漫射体的场平面是傅里叶共轭的。第一漫射体元件是一个动态元件，在这里通过控制装置的动作可以动态地控制作用函数，这是本发明的一个特殊的特征。
权利要求
1.一种用于微光刻投影曝光系统的照明系统，用于以来自原始光源的光照明一个照度场，所说照明系统包括一个光轴(12、112、212、312)；和一个光分配装置(25、125、225、325)，光分配装置用于接收来自原始光源(11、111、211、311)的光并且用于产生两维的强度分布(35)，所说两维的强度分布可以在照明系统的光瞳成形表面(31、131、231、331)内可变地设置；其中的光分配装置具有至少一个光调制装置(20、120、220、320、420)，用于可控地改变在光调制装置上入射的光的角度分布。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中光调制装置(20、120、220、320、420)具有可单独驱动的各个元件(21、121、221、321、421)的一个阵列以改变入射在各个元件上的辐射的角度。
3.根据权利要求1或2所述的照明系统，其中构成所说的光调制装置，并且可以控制所说的光调制装置，以使入射在光调制装置上的基本上所有的光强度都偏转到光瞳成形表面(31、131、231、331)的可用区域内。
4.根据前述权利要求中之一所述的照明系统，其中在光调制装置(20、120、220、320)和光瞳成形表面(31、231、331)之间提供一个光学系统(30、230、330)，以转换由光调制装置产生的角度分布为在光瞳成形表面(31、231、331)内的空间分布。
5.根据权利要求4所述的照明系统，其中光学系统(30、231)的焦距可以可变地设置并且最好可以连续地设置。
6.根据前述权利要求中之一所述的照明系统，其中在光调制装置(20、220)和光瞳成形表面(31、231)之间安排一个轴锥体系统。
7.根据权利要求1-3中之一所述的照明系统，其中在光调制装置(120)和光瞳成形表面(131)之间的空间没有任何光学部件。
8.根据权利要求7所述的照明系统，其中在光调制装置(120)和光瞳成形表面(131)之间的距离是如此之大，以致于使光瞳成形表面(131)位于光调制装置(121)的远场区。
9.根据前述权利要求中之一所述的照明系统，其中光调制装置是反射式光调制装置(20、120、220、320、420)，它最好以偏转反光镜的方式相对于光轴(12、112、212、312)倾斜地排列。
10.根据前述权利要求中之一所述的照明系统，其中在光调制装置(20、120、220)和光瞳成形表面(31、131、231)之间存在一个光学距离，对于这个光学距离进行选择，以使光轴(12、112、212)和属于光瞳成形表面(31、131、231)区域内的角度分布的光束之间的角度小于5度左右，最好小于3度左右。
11.根据前述权利要求中之一所述的照明系统，其中光调制装置具有至少一个反光镜装置(20、120、320、420)，所说反光镜装置具有可单独控制的各个反光镜(21、121、321、421)的一个阵列，因而可以改变入射在反光镜装置上的光的角度分布。
12.根据权利要求11所述的照明系统，其中各个反光镜的至少某些反光镜，特别是各个反光镜的全部(21)具有一个平面反光镜表面。
13.根据权利要求11或12所述的照明系统，其中各个反光镜的至少某些反光镜，特别是各个反光镜的全部形成为具有有限的反光镜焦距的弯曲的反光镜，最好确定反光镜的焦距以使入射在各个反光镜上的辐射可以以基本上聚焦的形式击中光瞳成形表面。
14.根据权利要求11-13之一所述的照明系统，其中反光镜装置(20、120)的各个反光镜全都具有相同的形状和大小。
15.根据权利要求11-13之一所述的照明系统，其中各个反光镜包括一个第一反光镜组和至少一个第二反光镜组，每一个反光镜组都具有一个或多个单个反光镜，反光镜组的各个反光镜具有不同的大小和/或不同的形状和/或不同的曲率。
16.根据权利要求11-15之一所述的照明系统，其中反光镜装置的各个反光镜的至少某些反光镜具有一个光学结构，特别是衍射光学结构，用于形成从各个反光镜反射的辐射的分布。
17.根据权利要求11-16之一所述的照明系统，其中反光镜装置(20、120、320、420)的各个反光镜相对于反光镜装置的其它各个反光镜是倾斜的，最好围绕彼此相对地垂直延伸的两个倾斜轴是倾斜的。
18.根据权利要求1-10之一所述的照明系统，其中光调制装置(220)是具有各个元件(221)的一个阵列的一个电-光元件(220)，所说各个元件(221)是作为可控的衍射光栅和/或作为声-光元件形成的。
19.根据权利要求2-18之一所述的照明系统，其中在光源和光调制装置之间，安排一个光学装置(15、215、315)，用于将入射在光学装置上的辐射集中在光调制装置(20、220、320、420)的各个元件(21、221、321、421)上。
20.根据权利要求19所述的照明系统，其中光学装置(15、215)包括具有望远镜透镜系统(16)的一个两维的阵列。
21.根据权利要求19所述的照明系统，其中光学装置包括衍射光学阵列发生器(315)，用于转换一个入射光束为集中在光调制装置的各个光学元件上的多个光束。
22.根据权利要求21所述的照明系统，其中将衍射光学阵列发生器(315)设计成丹曼光栅。
23.根据前述权利要求之一所述的照明系统，其中在光瞳成形表面(31)和照度场的一个平面(65)之间，安排一个光混合装置(45、380)，用于混合强度分布的光。
24.根据权利要求23所述的照明系统，其中光混合装置包括具有入射表面(44)的至少一个积分器棒(45)，光瞳成形表面(31)最好位于定位在入射表面的上游方向的一个平面的区域内，所说的平面是与入射表面有关的一个傅里叶变换平面。
25.根据权利要求23所述的照明系统，其中光混合装置包括具有入射表面的至少一个蝇眼聚光器(380)，光瞳成形表面最好位于入射表面或者与入射表面光学共轭的一个表面的区域内。
26.根据权利要求25所述的照明系统，其特征在于控制所说的光调制装置，以便或者基本上完全照明蝇眼聚光器(380)的各个辐射通道，或者基本上完全不照明蝇眼聚光器(380)的各个辐射通道。
27.根据权利要求25或26所述的照明系统，其中光分配装置具有至少一个衍射光学元件(390、490)，衍射光学元件(390、490)在光学上安排在光调制装置和光瞳成形表面之间，用于接收光调制装置发出的光并且用于按照由衍射光学元件的结构确定的作用函数通过引入角度分布来改变所说的光。
28.根据权利要求27所述的照明系统，其中对于衍射光学元件(390、490)进行设计，以便通过衍射光学元件整形从光调制装置的一个单个元件形成的光束，使其符合蝇眼聚光器的一个单个光学通道或一组相邻的光学通道的形状和大小。
29.根据权利要求27或28所述的照明系统，其中衍射光学元件(390、490)是由计算机产生的全息图(CGH)。
30.根据前述权利要求25-29之一所述的照明系统，其中没有为蝇眼聚光器(380)提供用于逐个阻塞辐射通道的任何掩膜。
31.根据权利要求1-22之一所述的照明系统，其中在光瞳成形表面(231)和照度场的一个平面(265)之间既没有安排蝇眼聚光器，也没有安排任何积分器棒。
32.根据前述权利要求之一所述的照明系统，其中在光瞳成形表面(231)内，或者在光瞳成形表面(231)的附近，安排一个光栅元件(232)，用于整形照明系统的随后的场平面(250)中的强度分布和使所说强度分布均匀化。
33.根据前述权利要求之一所述的照明系统，其中为了驱动光调制装置的各个元件(21、121、221、321)，提供一个控制装置(22、122、222、322)，对于所说的控制装置进行配置，以使用于控制各个元件的控制信号可以随要曝光的掩膜(66)的结构变化而变化。
34.一种产生半导体部件和其它精细结构部件的方法，所说的方法具有如下的步骤借助于照明系统照明一个中间掩模，所说中间掩模安排在投影物镜的物面内，所说照明系统具有至少一个光调制装置，光调制装置具有大量的各个元件，这些各个元件可以单独地控制，以便改变入射在光调制装置上的辐射的角度分布；在光敏基板上产生中间掩模的图像；照明中间掩模的步骤包括借助于彼此相关的各个元件的至少两个的相对设置，设置入射在中间掩模上的角度分布。
35.根据权利要求34所述的方法，其中光调制装置包括反光镜装置，反光镜装置具有大量的可单独控制的各个反光镜，各个元件的相对设置包括相对于另外的各个反光镜围绕一个或多个倾斜轴倾斜各个反光镜的至少一个。
36.根据权利要求34所述的方法，其中光调制装置具有大量的可单独控制的衍射光栅，相对设置包括至少两个衍射光栅的衍射效果的不同变化。
37.根据前述权利要求34-36之一所述的方法，其中照明系统包括具有大量的辐射通道的蝇眼聚光器，并且其中对于各个元件进行控制，以便基本上完全照明辐射通道或者基本上完全不照明辐射通道。
38.一种微光刻投影曝光设备的照明系统，用于利用来自原始光源的光照明一个照度场，所说照明系统包括一个光轴(12、112、212)；和一个光分配装置(25、125、225)，用于接收来自原始光源(11、111、211)的光并且用于产生一个两维的强度分布(35)，在照明系统的光瞳成形表面(31、131、231)内可以可变地设置所说两维的强度分布(35)；其中，光分配装置具有至少一个光调制装置(20、120、220)，用于可控地改变入射在光调制装置上的光的角度分布；其中，在光调制装置(20、120、220)和光瞳成形表面(31、131)之间提供一个光学系统(30、230)以便将由光调制装置产生的角度分布转换成在光瞳成形表面(31、131)内的空间分布；其中，光学系统(30、231)具有能够可变地设置的一个焦距。
39.一种微光刻投影曝光设备的照明系统，用于利用来自原始光源的光照明一个照度场，所说照明系统包括一个光轴(12、112、212)；和一个光分配装置(25、125、225)，用于接收来自原始光源(11、111、211)的光并且用于产生一个两维的强度分布(35)，在照明系统的光瞳成形表面(31、131、231)内可以可变地设置所说两维的的强度分布(35)；其中，光分配装置具有至少一个光调制装置(20、120、220)，用于可控地改变入射在光调制装置上的光的角度分布；其中，在光调制装置(20、220)和光瞳成形表面(31、231)之间安排一个轴锥体系统。
40.一种微光刻投影曝光设备的照明系统，用于利用来自原始光源的光照明一个照度场，所说照明系统包括一个光轴(12、112、212)；和一个光分配装置(25、125、225)，用于接收来自原始光源(11、111、211)的光并且用于产生一个两维的强度分布(35)，在照明系统的光瞳成形表面(31、131、231)内可以可变地设置所说两维的的强度分布(35)；其中，光分配装置具有至少一个光调制装置(20、120、220)，用于可控地改变入射在光调制装置上的光的角度分布；其中，在光调制装置(120)和光瞳成形表面(131)之间的空间没有任何光学部件。
41.一种微光刻投影曝光设备的照明系统，用于利用来自原始光源的光照明一个照度场，所说照明系统包括一个光轴(12、112、212)；和一个光分配装置(25、125、225)，用于接收来自原始光源(11、111、211)的光并且用于产生一个两维的强度分布(35)，在照明系统的光瞳成形表面(31、131、231)内可以可变地设置所说两维的强度分布(35)；其中，光分配装置具有至少一个光调制装置(20、120、220)，用于可控地改变入射在光调制装置上的光的角度分布；其中，光调制装置具有至少一个反光镜装置(20、120)，反光镜装置(20、120)具有可单独控制的各个反光镜(21、121)的阵列，从而改变入射在反光镜装置上的光的角度分布；其中，各个反光镜包括一个第一反光镜组和至少一个第二反光镜组，每个反光镜组都具有一个或多个单个反光镜，反光镜组的各个反光镜具有不同的大小和/或不同的形状和/或不同的曲率。
42.一种微光刻投影曝光设备的照明系统，用于利用来自原始光源的光照明一个照度场，所说照明系统包括一个光轴(12、112、212)；和一个光分配装置(25、125、225)，用于接收来自原始光源(11、111、211)的光并且用于产生一个两维的强度分布(35)，在照明系统的光瞳成形表面(31、131、231)内可以可变地设置所说的强度分布(35)；其中，光分配装置具有至少一个光调制装置(20、120、220)，用于可控地改变入射在光调制装置上的光的角度分布；其中，光调制装置具有至少一个反光镜装置(20、120)，反光镜装置(20、120)具有可单独控制的各个反光镜(21、121)的阵列，从而改变入射在反光镜装置上的光的角度分布；其中，各个反光镜是自适应的反光镜，其中反光镜表面的形状是可以改变的。
43.一种微光刻投影曝光设备的照明系统，用于利用来自原始光源的光照明一个照度场，所说照明系统包括一个光轴(12、112、212)；和一个光分配装置(25、125、225)，用于接收来自原始光源(11、111、211)的光并且用于产生一个两维的强度分布(35)，在照明系统的光瞳成形表面(31、131、231)内可以可变地设置所说两维的的强度分布(35)；其中，光分配装置具有至少一个光调制装置(20、120、220)，用于可控地改变入射在光调制装置上的光的角度分布；其中，光调制装置(220)是一个电-光元件(220)，具有各个反光镜(221)的一个阵列，各个反光镜(221)是作为可控的衍射光栅形成的和/或作为声-光元件形成的。
44.一种微光刻投影曝光设备的照明系统，用于利用来自原始光源的光照明一个照度场，所说照明系统包括一个光轴(12、112、212)；和一个光分配装置(25、125、225)，用于接收来自原始光源(11、111、211)的光并且用于产生一个两维的强度分布(35)，在照明系统的光瞳成形表面(31、131、231)内可以可变地设置所说的强度分布(35)；其中，光分配装置具有至少一个光调制装置(20、120、220)，用于可控地改变入射在光调制装置上的光的角度分布；其中，在光调制装置(20、120、220、320、420)具有可单独驱动的各个元件(21、121、221、321、421)的一个阵列，以改变入射在各个元件上的辐射的角度；其中，在光源和光调制装置之间，安排一个光学装置(15、215、315)，用于将入射在光学装置上的辐射集中在光调制装置(20、220、320)的各个元件(21、221、321)上。
45.根据权利要求44所述的照明系统，其中光学装置(15、215)包括具有望远镜透镜系统(16)的一个两维阵列。
46.根据权利要求44所述的照明系统，其中光学装置包括一个衍射光学阵列发生器(315)，用于转换输入光束为集中在光调制装置的各个光学元件上的多个光束。
全文摘要
一种微光刻投影曝光系统的照明系统，用于以来自原始光源(11)的光照明一个照度场。所说照明系统具有一个光分配装置(25)，光分配装置用于接收来自原始光源的光并且从这个光产生两维的强度分布，所说两维的强度分布可以在照明系统的光瞳成形表面(31)内可变地设置。光分配装置具有至少一个光调制装置(20)，光调制装置(20)具有由可单独控制的各个元件(21)的一个两维阵列，以改变在光调制装置上入射的光的角度分布。所说的装置允许可变的设置完全不同的照明模式而不需要更换光学部件。
文档编号G03F7/20GK1879062SQ200480033300
公开日2006年12月13日 申请日期2004年9月13日 优先权日2003年9月12日
发明者J·克勒, J·旺勒, M·布洛特萨克, W·辛格, D·费奥卡, M·毛尔 申请人:卡尔蔡司Smt股份公司