专利名称：用于补偿不对称光瞳照明的滤光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于补偿照明系统、特别是与光刻系统相关的照明系统的不对称光瞳照明的滤光装置。
背景技术：
通常对用于制造微电子或微机械部件的光刻系统的照明系统提出的要求很高。这涉及用作晶片步进机或晶片扫描器的两种系统。这种照明系统必须以均匀的方式在照明系统的场平面内照亮物体，该物体通常是掩膜。除了这种需要之外，对场平面内的照明的角分布也有要求，其本身与照明系统的出射光瞳的照明有关。对于光刻系统来说，照明系统的出射光瞳与下游的投影物镜的入射光瞳相重合。这就是为什么必须以调整的方式来设置出射光瞳的照明特征，以便将最大可能数量的光引入到投影物镜中，从而满足投影系统的像平面聚焦远心(telecentricity)的需要，以及从而使掩膜结构获得最大可能均匀的成像。
为了使场平面内的场照明均匀，使用杆状光学积分器的照明系统是公知的。根据工作波长的不同，可调整这种杆状光学积分器的材料。材料可以包括例如石英玻璃或诸如氟化钙的晶体材料。这种杆状光学积分器的效果例如在美国专利No.5,675,401、美国专利No.2004/012766、EP 0867772、美国专利No.6,236,449或EP 0747772中公开。其中，由于耦合到杆状光学积分器内的光的多个全反射，在其外表面上实现了照明光线的完全混合。由于杆套表面残余粗糙度，所以全反射不能完全没有损失。
在使用杆状光学积分器时，由于矩形横截面，出射光瞳照明的不希望的不对称在扫描器中出现了。主要平行于窄侧延伸的光线被更频繁地反射，且因而被更强地削弱了。这种不对称导致了在能量方面(energetically)椭圆形的光瞳分布，并且在下文中将这种不对称称为椭圆率。为了避免照明的不对称，从美国专利No.6,733,165中已知一种杆状光学积分器，其在宽度与高度之间的纵横比使得在其侧表面上的反射数量以及进而全反射损失以这种方式设定，即光能的预先分布产生于玻璃杆的输出表面上的角空间内。这个根据美国专利No.6,733,165的解决方案的缺点在于仅椭圆形的不对称可以校正。
另外，可调节的对称光瞳滤光器是公知的。例如美国专利No.6,535,274公开了一种滤光器布置，其中至少两个对称的滤光元件彼此对着转动，进而实现了一种用于对光瞳照明进行滤光的可调节的、但对称强度的滤光器。美国专利No.6,535,274中公开的光瞳滤光器允许通过设定投影曝光系统的照明系统的光瞳平面区域内的相应透射而产生或校正物平面内的照射角分布的椭圆率。复杂的不对称的校正是不可能的。
美国专利No.6,636,367中示出了一种照明系统，其中通过设置于光瞳平面区域内的光瞳滤光器的受控运动，可以对照明角度进行改变。光瞳滤光器被设置成具有这样的透射分布的可旋转元件，所述透射分布围绕旋转轴线为非旋转对称的。因而，可以与作为积分器的杆状件结合来设定椭圆率。
从US 2003/0076679中已知一种照明系统，其在从光源到设置有结构支承掩膜(structure-bearing mask)的平面的光线路径内包括至少一个衍射光栅。衍射光栅用来相对于光轴以不同角度反射光线。
具有设置在光源到设有结构支承掩膜的平面的光线路径中的光学积分器的照明系统已经进一步在例如从美国专利No.5,731,577、美国专利No.5,461,456、美国专利No.6,333,777或EP0849637中公开了。
根据美国专利No.5,731,577、美国专利No.5,461,456、美国专利No.6,333,777或EP 0849637的光学积分器包括多面体元件。
还已知一种用来提高场平面内的场照明均匀性的场滤光器，即被设置成离场平面比离照明系统的光瞳平面近的滤光装置。EP 1291 721公开了一种场滤光器，其中薄片状元件的方位可以基本设定在场平面的周围环境中，并从而可以实现光束路径中的局部阻挡效应。但是，这种滤光器不允许校正场平面的照明的角谱(angularspectrum)，从而不允许校正与照明系统的出射光瞳的照明强度有关的不对称。
从现有技术中已知的所有滤光元件的缺点在于，它们限于校正光瞳的特定的不对称或不对称偏差，即校正椭圆不对称。已知的光瞳滤光器不适于校正光瞳照明中的复杂的不对称或不对称偏差。
发明内容
在第一方面，本发明基于这样的目的，即提供一种光瞳滤光器，通过该光瞳滤光器，可以克服现有技术的缺陷，并且尤其可以通过根据本发明的光瞳滤光器来校正出射光瞳或与该出射光瞳共轭的光瞳的照明的所有不对称性。这尤其涉及这样一种照明系统，在该照明系统中，不对称在不仅包括椭圆部分的出射光瞳的照明中出现了。
根据本发明，与出射光瞳相关联的滤光装置包括多个滤光元件，这些滤光元件中的每一个都基本上沿径向方向伸入投影射线束的光束路径中，所述投影射线束通过照明系统从光源到达设置有诸如光掩模板(reticle)的结构支承掩膜的平面中，并从而产生阴影效应。阻挡效应的程度，即光线的光束路径中的遮蔽，可以针对每个滤光元件单独设置。
滤光元件优选冠状布置，这意味着滤光元件从光束路径的外圆周沿朝向光束路径的中心的方向引入。阴影效应可以通过设定沿径向方向的插入深度或通过光束路径中不对称形成的滤光元件的取向而产生。
进一步优选的是滤光装置对光瞳尺寸并进而对出射光瞳的照明的σ值不产生影响。这可以以这种方式实现，即，以以下方式来选择滤光元件的尺寸和布置密度，即每个滤光元件的最大阴影宽度仅仅是光束路径的外圆周区域内的两个滤光元件之间的距离的1至5％。这是根据以下得出的，即滤光元件设置有杆状构造，即它们的横向尺寸通常小于沿径向方向(即，插入到光束路径中的方向)的尺寸。另一方面，滤光元件的优选尺寸必须以这种方式选择，即每个滤光元件在特定的局部区域内影响光瞳照明。局部区域应当理解为多个百分点的光瞳表面。为了实现对照明系统的出射光瞳的不对称性的最大可调节的校正，优选使用具有多于20个滤光元件的滤光装置。
除了上面描述的通过设定沿径向方向插入到光束路径中的插入深度来确定滤光元件的局部阴影效应的可能性之外，作为补充的或可替换的可能性是，以不对称的方式(例如以薄片的形状)构造滤光元件，并控制光束路径中的滤光元件的入射角，即方位。在特别优选的实施例中，滤光元件构造成三角形薄板(paddle)。然后，可以将它们定位于两个极限位置中。一方面，光束路径的光束将仅射到三角形板的窄侧上。在这种情况下，滤光元件产生的阻挡效应也即阴影投射是最小化的。另一方面，板还可以完全转动到光束路径中，这样的结果为阴影投射是最大化的。优选的三角形形状(其以锐角逐渐变细)用来沿光束路径的中心的方向通过滤光元件连续地减少阻挡效应。通过滤光元件的方位对投射阴影的设定还可以与径向插入深度的设定结合。
在外在形式的构造中，可以至少在部分区域中将滤光元件设置成部分透明，或者可以将滤光元件设置成无支撑的网状结构(netstructure)。在几何构造中，完全有自由以这样的方式来构造滤光元件，即通过设定插入深度和滤光元件的方位，局部阴影效应可以尽可能单独地调节。用于实现所希望的设定和方位的致动元件可以通过本领域技术人员的判断而选择。这可以通过例如步进电机、压电元件或滑动-粘附驱动器(slip-stick drive)来实现。另外，整个装置可以设置有可围绕其中心转动的构造，以便补偿由有限数量的致动元件所导致的位置离散效应。
在优选实施例中，滤光装置以这样的方式设置在照明系统中的出射光瞳或与该出射光瞳共轭的光瞳的周围环境中，即，光瞳平面内的滤光元件的阴影投射的至少一部分具有部分阴影的效应。因此，可以以最精确的可能方式实现所期望的对光瞳照明的不对称特征的影响，并且对其它光瞳参数诸如尺寸的副面影响极小。滤光装置与光瞳平面的最大距离以这样的方式选择，滤光元件的部分阴影到达光束路径的圆周区域，至多到达相邻滤光元件的部分阴影的中心。这是根据最大距离受光瞳照明中预定角分布的影响而得出的，。
超过该阈值而选择的较大距离可能导致这样的效应，即可能与单个滤光元件有关的部分阴影区域可能到达一个(但是是下一个)滤光元件的部分阴影区域中，从而使不对称校正的单独调节变得更加困难。在本申请中，沿光线方向的范围Δz应理解为靠近于光瞳，该范围满足这样的条件，即各个滤光元件的部分阴影在光束的圆周区域内至多交迭一半。在当滤光元件位于范围Δz内的情况下，将其靠近于光瞳设置。
范围Δz的边界一方面通过光瞳平面自身且另一方面通过最大距离ΔzMAX来预先确定。最大距离ΔzMAX为与光瞳平面的距离，在该光瞳平面处，相应一个(但是是下一个)滤光元件的部分阴影恰好在光束路径的圆周范围内彼此接触。
各个滤光元件的部分阴影由阴影投射产生。在本申请中，阴影投射应当理解为出现在直接设置于光瞳滤光器后面的平面内的阴影。
在本发明的第二方面，提供了一种用于照明系统的滤光装置，其包括可以以不同位置引入到照明系统的照明光束路径中的至少一个滤光元件，所述滤光元件包括用于确定强度值的传感器。传感器允许在照明光束路径中沿滤光元件以位置分辩(position-resolved)的方式来测量强度值。滤光元件对照明特性(即照明系统的场平面内的照明)的影响可以通过所测得的滤光元件的强度值来获得。借助于根据本发明的滤光元件，可测量照明的椭圆率、聚焦远心和透射率(这些特性作为照明的照明特性)。
测得的强度值可以读入到控制装置中，并且可以例如与场或光瞳平面内的待实现的照明设定点值相比较。这些设定点值对应于用于滤光元件的设定点位置，以便在场和/或光瞳平面内实现照明。如果具有滤光元件的滤光装置用作光瞳滤光器，那么通过这种进一步的改进实施例可以进而避免滤光元件的综合校准。这种校准是必须的，原因是滤光装置的构造很大程度上取决于照明模式、特别是用于在场和/或光瞳平面内实现特定照明的滤光元件的位置。照明的类型被称为照明模式，例如环形照明或四极照明。另外，不再需要滤光装置相对于照明系统的精确调节来确保即使是在安装校正系统之后或在安装校正系统时或者在客户的位置交换时，运送(ondelievery)时所测得的致动位置也仍然有效。
优选地，用于确定强度值的传感器构造成功率传感器，例如光电二极管传感器。传感器可以优选地设置于以杆的形式构造的滤光元件的一端部处。
优选地，传感器以这样的方式与控制装置相连接，即，信号可以通过传感器与控制装置之间的电线或无线电连接而交换。
如果传感器如上所述地设置在杆状滤光元件的一个端部处，则由于杆状滤光元件插入到照明光束路径中而被吸收的光线强度通过对测得的值进行积分(Integration)来确定，所述测得的值是当光线状滤光元件以准连续的方式从照明区域外部的特定位置移动到照明区域内时而被确定的，并且强度的测定取决于传感器的位置。
在进一步改进的第二实施例中，杆状滤光元件可以完全被有准点形能量传感器覆盖，例如光电传感器线阵或CCD线阵。该实施例具有这样的优势，即，依据杆状滤光元件的位置而进行的所吸收强度的测量可以在滤光元件移动到照明光束路径中时进行。
在仅具有一个传感器连接于杆状元件的端部的杆状滤光元件中，连续插入不是必须的。
由于能量传感器仅用来确定滤光元件的精确位置，所以在进一步改进实施例中，为了保护这些传感器免受相同的照明模式产生的持久辐射，滤光元件可以围绕其自身的轴线转动，以便在进行测量之后通过将滤光元件转动180°而将传感器设置于滤光元件的阴影中，并从而保护传感器免受损坏。
如果滤光元件特别是上述进一步改进的实施例中的杆状滤光元件设置有传感器，则可以沿滤光元件相对于自由选择的但固定的坐标系统以位置分辩的方式测量滤光元件所吸收光线的份额。基于这个信息，可以进行滤光元件的用于设定照明模式的设定点位置的计算，以便因此获得场和/或光瞳照明校正的所期望的状态。在场校正的情况下，各个滤光元件移动到场内的光线分布中，以便校正扫描-积分强度。
通过将传感器连接于滤光元件，还进一步可以确定光瞳的边缘，其中边缘是当传感器转移到照明区域内时而被测量的。
这使得校正单元可相对于照明系统进行非常准确的调节。
图1示出了投影曝光系统的示意图；图2示出了根据本发明的光瞳滤光器的可径向移动的滤光元件的布置；图3示出了图2的具有不同设置的滤光元件的光瞳滤光器；图4示出了单个滤光元件；
图5示出了具有多个径向取向的滤光元件的滤光装置的结构，所述滤光元件可围绕它们的纵向轴线转动；图6示出了可转动滤光元件的三维图；图7示出了具有透明区域的滤光元件的三维图；图8a示出了投影曝光系统的相关光学部件；图8b详细示出了根据图8a的投影曝光系统的阴影；图8c示出了光瞳滤光器的横截面图以及设置有滤光装置的平面内的照明；图8d示出了光瞳平面内的照明的横截面图；图9a、9b示出了图8a所示的用于偶极照明的投影曝光系统的出射光瞳的校正的以及未校正的照明；图10示出了应用于单个杆状元件的具有准点状(或者说类似点状)传感器的滤光装置的实施例。
具体实施例方式
图1示出了用于微光刻的投影曝光系统，该投影曝光系统整体上用标号1来表示。投影曝光系统用于将光掩模板2上的结构传递到晶片3的表面上。用于投影曝光系统1的光源是UV激光器4，例如具有193.3nm波长的ArF受激准分子激光器。该激光器发出的照明射线束首先遇到照明光学装置6。为了清楚表示的原因，仅示出了在UV激光器4与照明光学装置6之间的照明射线束5的光束路径。照明光学装置6仅以方框的形式示意性地在图1中示出，并且其可以包括多个光学模块，诸如可变焦距物镜、衍射光学元件或用于使照明射线束5均匀化的光学积分器。
当通过照明光学装置6时，照明射线束5通过滤光装置，该滤光装置设置在光瞳平面13内或靠近于光瞳平面13，并且将在下文中以光瞳滤光器7来表示该滤光装置。该光瞳滤光器根据本发明来构造，并将在下文中做更详细地描述。在本实施例中，光瞳滤光器7设置在光瞳平面13前面。光瞳滤光器7的位置在下文中也被称作光瞳平面。然后，照明射线束5照亮光掩模板2(或者称为光罩)。光掩模板2的结构借助于投影光学装置8而投射到晶片3的表面上。投影光学装置8可以由多个透镜和/或镜体(mirror)构成。
选择的投影光束(其穿过光掩模板2上的中心物点，并被投影光学装置8导向)在图1中以参考标号9表示，并且，为了使投影射线的路径清晰，将该投影光束延长少许以进入到相反方向中，即在朝向并进入到照明光学装置6中的方向。光掩模板2位于投影光学装置8的物平面10内，该物平面在图1中以虚线表示。晶片3位于投影光学装置8的像平面11内，该像平面在图1中也以虚线表示。图1中还示意性地表示了投影光学装置8的光瞳平面12。在照明光学装置6中，光瞳平面12与光瞳平面13共轭。光瞳平面12还被称为是投影光学装置8的入射光瞳。
投影曝光系统1的光轴在图1中也以虚线表示，标号为14。部分透明光学板40沿UV激光器4与照明光学装置6之间的光束路径设置于投影曝光系统的所示实施例中，所述板反射照明射线束5的一小部分，并透射该光束的绝大部分(其通常为大于99％)。穿过光学板40的照明射线束5的光束路径仅延续有少量，原因是其并不需要进一步关注。
借助于投影光学装置15，在光学板40之后的照明射线束5的反射部分(其也以虚线示出)被投影到二维的CCD阵列16上。CCD阵列通过以点划线示出的信号线17而与控制装置18相连接。控制装置18通过也以点划线示出的信号线19而控制驱动装置20。驱动装置20通过也以点划线示出的驱动连接21而驱动光瞳滤光器7或光瞳滤光器的用于不对称校正的单个元件。
检测装置30在图1中在投影射线的路径外部的非激活位置(inactive position)示出，该探测装置可以作为CCD阵列16的替换方案或者作为CCD阵列16的补充而使用，以用来测量物平面10内投影光束9的照明强度的分布和照明角度。在光掩模板2移除之后，检测装置30可以借助于垂直于光轴14的驱动装置(未示出)以这样的方式移动到光学装置的光束路径中，即入口32位于物平面10内，通过该入口，通常照亮光掩模板的投影光束(例如投影光束9)可以进入检测装置30的内部。
检测装置30通过柔性信号线33而与控制装置34相连接，该控制装置34自身通过以点划线示出的信号线35而与控制装置18相连接。
在本发明的另一可选实施例中，检测装置30被设置成用来测量投影光学装置8的像平面11中的照明强度，其中晶片也设置在该象平面内。
下文中，图2至图7示出了滤光装置的一个实施例的结构，该滤光装置可以作为用于进行不对称校正的光瞳滤光器7。
图2示出了光瞳滤光器100的滤光装置的第一实施例。其包括可单独调节的滤光元件。优选地，滤光装置邻近于出射光瞳或与出射光瞳共轭的光瞳。优选地，单个滤光元件从外部插入到光束路径中。在本实施例中，每个滤光元件103均设置有杆状结构。其沿垂直于径向方向的方位角方向的尺寸明显小于滤光元件103的径向延伸量。
在如图2所示的光瞳滤光器100中，加入了径向方向R和方位角方向φ。
在本发明第一实施例中，滤光元件103根据所需的不对称校正而沿朝向光束路径的光轴HA的方向从滤光装置100的外圆周104插入。但是，在所示的实施例中，滤光元件103的插入方向与径向方向R相一致。另外，沿方位方向φ，滤光元件103的尺寸d优选地选择成小于两个单个相邻滤光元件103.1、103.2之间的距离D。滤光装置100的外圆周104区域中的距离被认为是两个滤光元件103.1、103.2之间的距离D。特别优选的是，横向延伸量d为滤光元件相对于彼此的距离D的1％至5％，即当第一滤光元件103.1与相邻第二滤光元件103.2的距离是100mm时，那么单个滤光元件103.1、103.2的宽度d为1mm至5mm。当选择这种尺寸时，所希望的用于光瞳照明不对称校正的局部强度调节可以借助于滤光装置的滤光元件103.1、103.2的单独设置而调节，而其不会对光瞳尺寸本身造成影响。
在如图2所示的本发明实施例中，光瞳照明通过以下方式校正或设置，即每个单个的滤光元件103均可以沿径向方向R以不一样大的程度插入到滤光装置中。为了能够沿径向方向设置单独的插入深度，每个滤光元件103结合有致动元件113。致动元件113可以用来为各滤光元件单独地设置沿径向方向R进入光束路径的插入深度T。图4示出了与致动元件113相连接的单个杆状滤光元件103，致动元件113包括用于线性运动(即沿滤光元件100的径向方向R的位置运动)的驱动器。可以理解，以下的本发明实施例也是可以的，即其中仅滤光元件的一部分包括用于沿径向方向移动的致动元件，而另一部分具有固定不动的构造。
在如图2所示的滤光装置100中，最大深度TMAX以点划线132示出，通过该点划线，各个滤光元件103可以沿径向方向朝向滤光装置100(尤其是光瞳滤光器)的中心M移动。
如图2所示，最大深度TMAX通过以下方式选择，即最大深度几乎到达光束路径的光轴HA，如本实施例所示。优选地，当各个滤光元件103移动到滤光装置100内到达最大深度TMAX时，它们既不相互重叠，也不相互接触。通过最大深度TMAX预定每个滤光元件103的可以最多设置的阴影。
图3示出了根据图2的根据本发明的用于滤光装置的可能设置。与图2中相同的部件标识有相同的参考标号。示出了在设置有滤光装置的平面内，各个滤光元件103以不一样大的程度伸入到照明射线束的横截面106内。如图1所示，照明射线束穿过照明系统从光源到达设置有结构支承掩膜(例如，光掩模板)的平面。在这种情况下，照明射线束具有圆形横截面106，但不限于此。圆形横截面具有圆形周边107。
照明射线束的横截面106在图3中用等高线109示出。等高线109的密度是用于衡量在射线束的横截面内光线强度变化的标准。所示的图中通常适用这样的情况，即光线强度越窄，则光线强度衰减得越快。
在圆形照明φ的情况下，沿径向方向R获得抛物线形轮廓。
通过将杆状滤光元件引入到照明中，照明沿圆弧的方向被更有力地切断，并进而实现旋转对称的照明。图3中的光束路径的横截面106的圆形应当被认为仅是以例示的方式，而并不是以限制的方式示出的，因为其它的方式也可以用在光刻系统中。
图5示出了根据本发明的滤光装置200的又一有利实施例。在这种情况下，照明射线束的光束路径中的阴影不像图2至4所示的滤光装置中的那样通过沿径向方向移动滤光元件而获得。相反，这可以通过控制滤光元件在照明射线束的光束路径中的方位而获得。为达到该目的，滤光装置100的滤光元件203.1、203.2和203.3设置有不对称结构。应当以这样的方式理解不对称结构，即，当与垂直于第一方向202.1的第二方向202.2相比时，滤光元件203.1、203.2和203.3伸入到光束路径中的部分沿垂直于径向方向R的第一方向202.1具有不同的延伸量。这示于滤光元件203.3上。滤光元件203.3示出了第一方向202.1和第二方向202.2两者。如图5所示，滤光元件可以设置成薄片(lamella)的形状。如果该薄片是三角形的且以锐角逐渐变细的话，则是特别优选的。图5所示的各个滤光元件203.1、203.2、203.3的设置是通过滤光元件围绕旋转轴线RA.1、RA.2、RA.3的转动而进行的，所述旋转轴线是每个滤光元件沿径向方向R朝向滤光装置200的中点M的延伸。不同的滤光元件203.1、203.2、203.3在图5中以不同的方位示出。最小的阴影投射示于第一滤光元件203.1，这表明投影曝光光束射到滤光元件203.1的窄侧。与滤光元件203.1相比，第二滤光元件203.2围绕轴线RA.2转过了45°，其结果是，在设置于光瞳滤光器后面的平面上，滤光元件203.2的阴影投射增加到超过滤光元件203.1的阴影投射。就本申请的术语而言，阴影投射应当理解为出现在直接设置于光瞳滤光器后面的平面内的阴影。第三滤光元件203.3示出了在光束路径内以90°的角度的全转动，即滤光元件的最大尺寸阻挡了射线，并且获得了最大可能的局部阴影。
图6示出了图5所示的单个滤光元件203的三维图。
图5中，滤光元件203示出了具有长度L的三角形形状，该长度L远大于宽度B和厚度D。根据本发明，沿第一方向(其在该情况下表示为X方向)的延伸量显著大于沿第二方向(其在该情况下表示为Y方向)的延伸量。
图6还示出了局部旋转轴线RA。滤光元件203可以围绕该旋转轴线转动，以在光瞳后面的平面内投射不同的阴影。该图进一步示出了光瞳滤光器的中心M和致动元件，该致动元件在此处构造成用于驱动滤光元件203围绕旋转轴线RA转动的电机231。
滤光元件的不同构造的组合(所述滤光元件既可以径向插入到光束路径中又可以以某一取向定位于该光束路径中)是可能的，即根据图2至4的实施例以及5至6的实施例的组合。也有这样的可能性，即不但把滤光元件设置成图6所示的实心体，而且将其完全地或在某些区域内以部分透明的方式构造。
图7中示出了这种滤光元件。与图6所示的滤光元件相同的部件用增加了100的参考标号来表示。第一区域305.2构造成实心体，而第二区域305.1以部分透明的方式构造成具有杆307。
特别优选地，部分透明度通过足够细的光栅来制造。特别优选自支撑光栅，以便避免如同根据图7的实施例中一样由于额外的边界而削减部分透明的效果。
图8a示出了具有根据本发明的用于光瞳照明不对称校正的光瞳滤光器52的照明系统。虽然与图1相比，在图8所示的照明系统中更详细地示出了各个光学部件，但是，照明系统仍然是以高度简化的方式示出的。
总体上用参考标号510来表示的照明装置包括被构造成受激准分子激光器的光源512，所述激光器产生单色的且高度(但未完全)准直的光线，该光线具有例如在193nm或157nm的紫外线光谱范围内的波长。光源可以发射偏振光。
由光源512产生的光线在光束扩展器514中扩展成矩形的且基本上平行的射线束。光束扩展器514可以包括例如可调节的镜体布置。然后，现已扩展的光线穿过第一光学光栅元件516，该光栅元件可以包括具有如EP 0747772 A1中所述的二维光栅结构的衍射光学元件。第一光学元件用于将扩展值(entendue value)或所谓的光导值引入到系统中。激光束在衍射光学元件的各个位置处以特定的角度范围(例如，其可以在-3°与3°之间)衍射。衍射光学元件的角度辐射特性由衍射光学元件上的衍射表面结构的设计而确定，从而诸如偶极或四极分布的相应强度分布设置于可变焦距展象物镜(zoom-axicon objective即可调节在光瞳面内的光强度分布的物镜)的光瞳平面550内。起始于光源512的光线通过用于设置发散分布的所述第一光学光栅元件516而转换成圆形的、环形的或者四极的发散分布。如果在出现偏振光源(诸如偏振激光器)的情况下希望照明，则可以使用消偏振镜，以便对激光消偏。这种消偏振镜例如包括第一照相机劈片(camera wedge)和第二照相机劈片，第一照相机劈片由双折射材料制成，第二照相机劈片补偿由第一照相机劈片引起的角度，并且由双折射或非双折射材料制成。
第一光学光栅元件516设置于可变焦距展象物镜520的物平面518内，利用可变焦距展象物镜可以改变照明角度的分布，并从而可以进一步形成光瞳中的照明。为达到该目的，可变焦距展象物镜520包括两个展象透镜522、524，这两个展象透镜形成为一对且相对于彼此可位移。
展象透镜522、524可以包括两个圆锥形透镜。通过在这两个圆锥形透镜之间设置空气间隔，可以将光能量转移到外部区域。光瞳平面内的照明中的围绕光轴(即，所谓的环形截面)的中部形成有不具有光的孔或区域。
图8a所示的照明系统在可变焦距展象物镜与展象透镜522、524之间包括光瞳平面550，所述光瞳平面550与光瞳平面530共轭，并且与照明系统510的出射光瞳560共轭。根据本发明的光瞳滤光器552设置在光瞳平面550内或者靠近于该光瞳平面，以便校正不对称或不对称偏差。用于校正不对称或不对称偏差的光瞳滤光器还可以设置在存在于该系统中的另一光瞳平面内或靠近于该另一光瞳平面。在该图所示情况下，光瞳滤光器552与光瞳平面550的距离为Z。距离Z位于区域Δz内，Δz一方面由作为界限的光瞳平面550来限定，另一方面由距离ΔzMAX来限定。距离ΔzMAX是这样的距离，即在该距离处，各个滤光元件的部分阴影在光束路径的圆周区域内最多交迭一半。
图8b更详细地示出了这一点。与图8a中相同的部件用相同的参考标号表示。可以清晰地辨认出从光源(未示出)开始发出并射到第一光学光栅元件516的照明射线束513。图中示出了物平面518和平面550。在图8b所示的构造中，滤光装置(即，根据本发明的光瞳滤光器552，其通过实例的方式在图3中示出，并在图3中用参考标号100表示)在平面553中以距离ΔZ＝ZMAX设置在光瞳平面前面。距离ZMAX(其中滤光装置552可以设置成与光瞳平面550隔开)以这种方式给出，即滤光装置552的单个滤光元件103.1、103.2(图3)的部分阴影580.1、580.2在光瞳平面550内最多交迭一半。射线束582.1和582.2的边缘射线用参考标号582.1.1、582.1.2、582.2.1、582.2.1来表示。
图8c以俯视图示出了平面553内的滤光装置100，该滤光装置与图8a和8b中的滤光装置550相同。与图3中相同的部件被提供以相同的参考标号。示出了各个滤光元件103.1、103.2。该图还示出了照明106.2的横截面。图8c所示的平面553内的照明106.2是环形的且由边缘107.1和107.2限定。
当平面553设置于相对于光瞳平面550的距离Δz＝ZMAX处，在使用图8c所示的照明时，在光瞳平面550内以横截面的方式获得了图8d所示的照明106.3。可以清晰地看到部分阴影的效应，这通过与多个滤光元件109.1、109.2相对应的多个最小值198.1、198.2和最大值199.1、199.2而导致光瞳平面内的照明106.3的强度分布中的照明均匀化(flattening)。与图8c中相同的部件用相同的参考标号来表示。ZMAX表示为这样的距离，即在该距离处，滤光装置的各个滤光元件的部分阴影在光瞳平面内最多交迭一半。
第二物镜528设置于根据图8a的位于可变焦距展象物镜(zoom-axicon)520后面的照明系统的光束路径中，所述第二物镜将第一光瞳平面550投射到第二光瞳平面530上。第二光学光栅元件532设置于所述第二光瞳平面530内，该第二光瞳平面可以包括呈微透镜阵列或蜂窝聚光器(honeycomb condenser)形式的光学元件。第二光学光栅元件532可以用于根据方向以有目的的方式增加来自第二物镜528的光线的发散，例如为了实现场平面内536的矩形照明。滤光元件优选地设置在场发生光栅元件前面，以便在所有场点上实现最均匀的效果。
作为在光瞳平面550中或邻近于光瞳平面550设置的替代，根据本发明的滤光装置552也可以设置于光瞳平面530中或靠近于第二光瞳平面530设置，例如，设置于第二物镜528与第二光瞳平面530之间。
在图8a中，光栅元件532是照明装置510中最后一个改变扩展(entendue)或所谓的光导值的光学元件。从而，由照明装置510最大限度实现的扩展到达光栅元件532的后面。扩展值仅仅大约是第一光学光栅元件516与第二光学光栅元件532之间的扩展值(其可以在第二光学光栅元件532后面获得)的1％至10％。这意味着穿过第二物镜528的光线相对地仍是非常准直的。因此，第二物镜528可以以非常简单和便宜的方式构造。
沿第二光学光栅元件532后面的光线传播的方向，第三物镜534以这种方式设置，即在其场平面536内设置有具有可调节刃状边缘(knife edge)的已知掩膜装置538。掩膜装置538确定由投影光线在光掩模板540上穿透的区域的形状。第四物镜542用来把由刃状边缘限定的区域投影到掩膜平面540中。
可选择地，用于光束均匀化的玻璃棒(未示出)可以插入于第三物镜534与掩膜装置538之间。
图8中用标号560来表示整个照明系统510的出射光瞳。照明系统的光瞳平面530、550是与出射光瞳560共轭的平面。照明系统的出射光瞳560与投影物镜570的入射光瞳相重合，所述投影物镜570将光掩模板投影到物平面562中的光敏物体564上。
光敏物体564可以是涂覆有感光层的半导体晶片。
公开的申请DE 10151309中所述的物镜用作投影物镜。因此，该申请的公开范围全部包括在本申请中。
图9a至9b示出了用于偶极状光瞳照明的实例，其发生在如图8a所示的照明系统中的与光瞳平面550共轭的出射光瞳560中。图9a示出了出射光瞳560中的不对称光瞳照明，其还未被根据本发明的滤光元件校正。图9b示出了插入到光束路径中的滤光元件的位置，所述滤光元件根据本发明的设置在光瞳平面前面的某一距离处，从而仅产生部分阴影。另外，示出了由此产生的强度的局部减少，这部分地使得出射光瞳560中的光瞳照明对称。必须注意的是，这涉及非常简化的实例，因为本发明中所优选的滤光装置包括10个，优选地20个和如图2至7中所示的更多的单独可控制的滤光元件。
特别优选的，将滤光装置不是设置于光瞳平面内，而是设置于光瞳平面的外部，即以距离Δz靠近于光瞳平面。在这种情况下出现部分阴影效应。仅靠近于光瞳平面设置的结果是，仅对光瞳的形状产生非常小的影响。另一方面，实现了必须的亮度校正，以便校正光瞳的不对称性。因此，根据本发明靠近光瞳平面的滤光装置的设置是优选的。还可以不将滤光装置的所有滤光元件设置于一个平面内。这意味着各个滤光元件可以沿光束传播的方向相对于彼此具有距离。这种措施的结果是，所选的滤光元件可以与预定的部分阴影区域相关联。根据本发明又一改进，滤光元件可以沿光束的方向单独位移，以便具有用于调整部分阴影(其对于每个滤光元件来说是不同的)的各种可能性。
图10示出了本发明的具有设置于杆状滤光元件1003.1、1003.2、1003.3、1003.4、1003.5、1003.6、1003.7、1003.8上的传感器的实施例。
在杆状滤光元件1003.1、1003.2、1003.3、1003.4、1003.5、1003.6、1003.7、1003.8中，传感器分别设置于端部1004.1、1004.2、1004.3、1004.4、1004.5、1004.6、1004.7、1004.8处。在杆状滤光元件1003.3中，整个杆状滤光元件设置有传感器1005.3.1、1005.3.2、1005.3.3、1005.3.4、1005.3.5、1005.3.6、1005.3.7、1005.3.8。
传感器1005.1、1005.2、1005.3.1、1005.3.2、1005.3.3、1005.3.4、1005.3.5、1005.3.6、1005.3.7、1005.3.8、1005.4、1005.5、1005.6、1005.7、1005.8允许在照明光束路径中沿滤光元件以位置分辨的方式测量强度值。测得的滤光元件的强度值允许就滤光元件对椭圆率、聚焦远心和透射率的照明特性的影响下结论。
图10进一步示出了控制装置1010，该控制装置构造成个人计算机，并且在所示情况下通过引线1012.1、1012.2与传感器1005.1、1005.8相连接。
通过传感器1005.1、1005.8测得的强度值可以读入到控制装置1010中，并且可以与场或光瞳平面内的待实现的照明设定点值相比较。然后，这些设定点值对应于用于滤光元件的设定点位置，以便在场和/或光瞳平面内实现照明。然后，作为该测量的结果，杆状滤光元件可以由致动元件(图10中未示出)带到相应的设定点位置。
优选地，传感器1005.1、1005.2、1005.3.1、1005.3.2、1005.3.3、1005.3.4、1005.3.5、1005.3.6、1005.3.7、1005.3.8、1005.4、1005.5、1005.6、1005.7、1005.8构造成功率传感器，例如光电二极管传感器，以便测定强度值。
在第二杆状滤光元件1005.3中，杆状滤光元件完全覆盖有准点形功率传感器。传感器1005.3.1、1005.3.2、1005.3.3、1005.3.4、1005.3.5、1005.3.6、1005.3.7、1005.3.8构造成光电二极管传感器的线或CCD线。这种构造具有的优点是，对所吸收的强度的测量可以在位移到照明光束路径中的滤光元件内发生，该所吸收的强度取决于杆状滤光元件的位置。
由于功率传感器仅用来确定滤光元件的精确位置，所以为了保护这些传感器免受因相同的照明模式的持久辐射，在又一改进实施例中提供的是，滤光元件可以围绕其自身的轴线转动，以便在进行测量之后通过将滤光元件转动180 °而将传感器设置于滤光元件的阴影中，并从而保护传感器免受损坏。
如上所述，根据图10所示的的滤光装置(其中杆状滤光元件装配有功率传感器)可以作为光瞳平面照明的滤光元件。还可以以这种方式设置滤光元件，即通过根据本发明的光瞳滤光元件校正场平面内的照明。
当将光电二极管传感器用作传感器时，为了避免二极管的动态范围的所有过激励，以下可以被提供用于本发明的优选实施例中，即，在光源(例如激光光源)后面且在照明光学装置前面设置可变衰减器。
虽然参照实施例对本发明进行了描述，但是本发明不应局限于这些实施例，并且本申请还包括那些通过权利要求向本领域技术人员公开的变型和变化。
权利要求
1.一种用于照明系统、特别是用于校正受照光瞳的照明的滤光装置，其中所述照明系统包括光源(4)、以及从所述光源(4)传播到物平面(10)的照明射线束(5)，其中沿光束路径通过所述照明系统传播的所述照明射线束(5)射到所述滤光装置(7)上；所述滤光装置包括至少一个滤光元件(103)，其可以被引入到所述照明射线束(5)的所述光束路径中，其中，所述滤光元件(103)包括致动元件(113)，从而所述滤光元件(103)可以借助于所述致动元件(113)而被带到所述照明射线束(5)内的不同位置。
2.根据权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，至少一个滤光元件(103)包括用于确定光强度的至少一个传感器。
3.根据权利要求1或2所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置(7)包括多个滤光元件(103)。
4.根据权利要求3所述的滤光装置，其特征在于，所述多个滤光元件(103)的至少一部分结合有致动元件(113)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置(7)包括外圆周(104)，并且所述多个滤光元件(103)在所述外圆周(104)上基本上沿径向方向设置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光元件(103)设置成杆状。
7.根据权利要求6所述的滤光装置，其特征在于，用于确定所述光强度的所述至少一个传感器设置于所述滤光元件的一个端部。
8.根据权利要求7所述的滤光装置，其特征在于，用于确定照明辐射强度的多个传感器沿所述杆状滤光元件设置。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的滤光装置，其特征在于，确定所述光强度的所述传感器为功率传感器。
10.根据权利要求8所述的滤光装置，其特征在于，沿所述杆状滤光元件的所述多个传感器形成光电二极管传感器线阵或CCD线阵。
11.根据权利要求1至10中至少一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光元件(103)的长度和宽度不同。
12.根据权利要求1至11中至少一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置(7)具有圆形外圆周(104)，并且所述滤光元件具有的构造使得能沿所述径向方向朝向所述外圆周的圆的中心移动。
13.根据权利要求1至12中至少一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光元件至少在部分区域内具有透明构造。
14.根据权利要求1至13中至少一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光元件至少在部分区域内具有无支撑的网状结构。
15.根据权利要求1至14中至少一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置以这样的方式设置，即所述滤光元件沿所述径向是可移动的。
16.根据权利要求1至15中至少一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置以这样的方式设置，即所述滤光元件可以围绕基本上径向取向的轴线转动，并且/或者可以沿轴线在轴向方向上位移。
17.根据权利要求1至16中至少一项所述的滤光装置，其特征在于，使用多于10个滤光元件，特别是多于20个滤光元件。
18.一种照明系统，其包括滤光装置，所述滤光装置包括多个滤光元件，致动元件与所述滤光元件的至少一部分相结合，以便将结合有所述致动元件的滤光元件在通过所述照明系统的照明射线束的光束路径中移动到不同位置，并且所述滤光装置设置于所述照明系统的光瞳平面内或者靠近所述光瞳平面而设置。
19.根据权利要求18所述的照明系统，其特征在于，所述滤光装置设置于相对于所述照明系统的光瞳平面的距离范围Δz内，所述距离范围的第一边界由所述光瞳平面给定，所述距离范围的第二边界由ΔzMAX给定，距离ΔzMAX以这样的方式限定，即所述滤光元件的部分阴影在所述光束路径的所述圆周区域内恰好彼此接触。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的照明系统，其特征在于，所述照明系统在从所述光源(4)到物平面(10)的所述光线路径内包括光学光栅元件(516)，其特征在于，所述滤光装置(7)沿所述光线路径设置在所述光学光栅元件(516)的后面。
21.根据权利要求20所述的照明系统，其特征在于，所述照明系统还包括可变焦距物镜或可变焦距展象物镜(6)，并且所述滤光装置(7)设置于所述物镜(6)内。
22.根据权利要求20或21所述的照明系统，其特征在于，所述光学光栅元件(516)为第一光学光栅元件，并且所述照明系统包括沿所述光线路径位于所述第一光学光栅元件(516)下游的第二光学光栅元件(532)。
23.根据权利要求22所述的照明系统，其特征在于，所述滤光装置(7)沿所述光线路径设置于具有光栅元件的所述第二光学元件(532)的前面。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的照明系统，其特征在于，所述滤光装置是根据权利要求2至17中任一项所述的滤光装置。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的照明系统，其特征在于，所述照明系统在从光源(4)到物平面(10)的所述光线路径中包括可变衰减器。
26.根据权利要求25所述的照明系统，其特征在于，所述可变衰减器沿所述光线路径设置于所述照明光学装置的前面。
27.一种光刻系统，其具有根据权利要求18至26中任一项所述的照明系统。
28.一种用于制造微电子或微机械部件的方法，其特征在于，使用根据权利要求27所述的光刻系统。
全文摘要
本发明涉及一种滤光装置(100)，其用于包括光源的照明系统，特别是用于照明光瞳的照明的校正，照明系统被从光源传播到物平面的照明射线束穿过，该照明射线束射到包括至少一个滤光元件(105)的滤光装置(100)上，所述至少一个滤光元件可以被引入到照明射线束(5)的光束路径中，滤光元件包括致动元件(113)，从而滤光元件可以借助于致动元件而被带到照明射线束(5)内。
文档编号G03F7/20GK101088049SQ200580044849
公开日2007年12月12日 申请日期2005年8月25日 优先权日2004年12月23日
发明者曼弗雷德·毛尔, 达米安·菲奥尔卡 申请人:卡尔·蔡司Smt股份公司