用于微光刻投影曝光设备的照射系统的制作方法

专利名称：用于微光刻投影曝光设备的照射系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于微光刻投影曝光设备的照射系统。更具体地，本 发明涉及包括一个或者多个散射结构的照射系统和产生多个二次光源的光 学积分器。
背景技术：
微光刻(也称作光刻法或者简单光刻)是用于制造集成电路、液晶显 示器以及其他微结构装置的技术。微光刻工艺结合蚀刻工艺用于在薄膜叠 层中构图特征，所述薄膜叠层形成在例如硅晶片的衬底上。在制造的每一
层，首先用光致抗蚀剂涂敷晶片，所述光致抗蚀剂是对例如深紫外(DUV) 光的辐照敏感的材料。下一步，将在顶部具有光致抗蚀剂的晶片通过投影 曝光设备中的掩模曝光到投影光。掩模包括将被投影到光致抗蚀剂上的电 路图形。在曝光之后，将光致抗蚀剂显影以产生对应于掩模中包含的电路 图形的图形。然后通过蚀刻工艺将电路图形转移到晶片上的薄膜叠层中。 最后，去除光致抗蚀剂。用不同的掩模重复该工艺获得多层孩i结构部件。
投影曝光装置通常包括照射系统、用于对准掩模的掩模平台、投影透 镜以及用于对准以光致抗蚀剂涂敷的晶片的晶片对准平台。照射系统照射 掩模上的场，所述场通常具有(长)矩形或者环片段的形状。
在现有的投影曝光设备中，在两个不同类型的设备之间存在区别。在 一种类型中，晶片上的每个目标部分通过对整个掩模图形膝光所述目标部 分的一次操作而被辐照；这种设备通常称作晶片分步投影光刻机(wafer stepper)。在另一种称作步进-扫描设备或者扫描器类型的设备中，每个目 标部分通过在给定的参考方向中的投影光束下逐渐扫描掩模图形，同时同
步地扫描平行于或者反平行于该方向的衬底而被辐照。晶片的速度与掩模
速度的比例等于投影透镜的放大率，所t故大率通常小于l，例如1:4。
可以理解的是，术语"掩模"(或者分度线)更广泛地解释为构图装 置。通常所使用的掩模包含可透射或者可反射的图形，并且可具有，例如 二元的、交替相移的、衰减相移的或者各种混合掩模类型。然而，还存在 有源掩模，例如，掩模实现为可编程反射镜阵列。这种装置的实例是具有 粘弹性控制层和反射表面的阵列-可寻址的表面。关于这种反射镜阵列的更 多信息可从例如美国专利5,296,891以及美国专利5,523,193中获得。如在 美国专利5,229,872中所描述的，还可^f吏用可编程的LCD阵列用作有源掩 模。为了简单，本文的其他部分可能具体涉及包括掩模和掩模平台的设备； 然而，在这种设备中所讨论的一般原理应该如上所述的构图装置的更广范 围中。
随着制造微结构器件的技术^A，关于照射系统的要求也在增加。理 想情况是，照射系统以具有良好限定的角度分布和辐照的投影光照射掩模 上的照射场的每个点。通常投影光的角度分布对于照射场中的所有点应该 相同。这在分步投影光刻机类型的装置中也应用于辐照，因为由于光致抗 蚀剂的精确曝光阈值，在照射场中即使微小的辐照变化也会转换成晶片上 的较大尺寸变化。
在扫描器类型的曝光装置中，在照射场中的辐照可沿着扫描方向变化。 作为通过扫描运动获得的积分效果的结果，在光致抗蚀剂上的每个点仍然 接受同样的光能量。例如，发现，在照射场的长边缘处具有弯曲或者倾斜 斜坡的扫描方向的辐照作用对于抑制脉沖量子化效应是有效的。脉冲量子 化效应在转让给本申请人的国际申请WO 2005/078522中具体描述。
投影光射到掩模上的角度分布通常适应于投影到光致抗蚀剂上的图形 类型。例如，较大尺寸的特征比小尺寸的特征要求不同的角度分布。所使 用的最通常的投影光的角度分布称作常规的、环形的、偶极和四极照射设 置。这些术语指照射系统的光瞳面上辐照的分布。例如，用环形照射设置， 在光瞳面上仅照射环形区域，因此在投影光的角度分布中仅仅有小范围的
角度，使得所有光束以相似的角度倾斜地射到掩模上。
在设计用于波长小于200nm的照射系统中，通常使用激光作为光源。 激光器发射的投影光束具有小的横截面和小的发散性，因此几何光通量也 小。几何光通量也称作Lagrange不变量，是对于特定具体配置，与最大 光角度和照射场尺寸的乘积成比例的数值。激光器光源的小几何光通量意 味着，如果利用常规的透镜，则或者能够获得以小的照射角照射的大场， 或者获得以大的照射角照射的小场。
为了同时获得以较大照射角照射的大场，大部分照射系统包含光学元 件，所述光学元件对于元件上的每个点，增加了通过该点的光的发散性。 具有这种特性的光学元件在下面将被称作光栅元件。这种光栅元件包括多 个通常周期性设置的子元件，例如衍射结构或者微透镜。
包括玻璃棒或者类似光混合元件的照射系统通常获得在掩模面上较好 的照射均匀性。然而，这些光混合元件较大程度地破坏投影光的偏振状态。 这在一些情况下是不希望的，因为已经发现，使用具有特别选择的偏振状 态的投影光照射掩模可显著地改善在光致抗蚀剂上的掩模图形的成像。
在美国专利6,583,937Bl中公开了一种不利用玻璃棒或者类似光混合 元件的而获得较好的辐照分布的典型的照射系统。第 一光栅元件位于照射 系统中包含的物镜的物平面中。物镜包括可变焦光学元件以及锥透镜对， 其使得能够调节在物镜的出射光瞳中的辐照分布以及从而射入到掩模上的 投影光束的角度分布。邻近物镜的出射光光瞳面设置有产生多个二次光源 的复眼光学积分器。光学积分器包括两个积分器部件，每个包括柱面微透 镜阵列，所述光学积分器增加几何光通量并且调节在掩才莫上的照射场的尺 寸和几何形状。由于该特性，光学积分器也称作场限定元件。
在光学积分器的前面设置另外的光栅元件。该另外的光栅元件确保第 二积分器部件的光栅元件被完全照射。照射系统还包括直接设置在场光阑 的前面的散射结构，所述场光阑确保在掩模上的照射场的清晰边缘。
然而，即使用这样复杂的照射系统，仍然难于满足用于未来的照射系 统的在射入到掩模上的投影光的希望辐照以及角度分布方面的严格的规范。
进一步影响辐照分布的一种方法是使用如欧洲0 952 491 A2中描述的 可调节光阑装置。该装置包括两个相对行的小的邻近的片，其平行于扫描 方向设置。每个叶片可选择地插入到投影光束中。通过调节相对的叶片之 间的距离，能够在垂直于扫描方向的方向上控制曝光光致抗蚀剂的全部光 能(剂量)。然而，使用光阑通常具有这样的影响，即大量的用于投影目 地的投影光损失了。除此以外，这些可调光阑装置机械上复杂并且因此是 昂贵的部件。因此，希望的是，利用更简单和更廉价的此类装置，利用这 些装置仅仅用于孩i调，或者完全地免除这些装置。
用于改善辐照分布的另 一种方法是改善场限定元件，所述场限定元件 不仅确定照射场的几何形状而且对于掩模面上的辐照分布具有很大影响。 场限定元件不是必须作为微透镜阵列的设置实现，而是可包含衍射光学元 件。
衍射光学元件具有不能充分抑制零衍射级的缺点。结果，掩模面上的 辐照分布包括亮点阵列。除此以外，超过大约18。的衍射角度要求只能通 过电子束光刻获得的小特征尺寸的衍射结构。这种微小衍射结构的闪耀侧 面必须通过非常少的例如两个步骤近似。这就显著地将装置的衍射效率降 低到小于70%的值。此外，通过电子束光刻的制造是非常慢的工艺，使得 这些元件非常昂贵。
与此相比，樣i透镜阵列和其他的折射光学元件产生宽广并且连续的角 度分布。然而，折射光学元件的主要缺点在于在远场和因此在掩模面上产 生的辐照分布不够均匀。代替平坦的，所述辐照分布特征在于有多个波紋， 而这在一些情况下是不能接受的。
国际申请WO 2005/078522 A^^开了一种照射系统，在所述照射系统 中，在微阵列的紧邻处设置有散射结构。散射结构增加了在扫描方向以及 其垂直方向上的几何光通量，并且消除了樹透镜阵列所产生的照射分布的 波紋。该文件还>^开了一种用于光学积分器的有利的设置，在该设置中， 在一定程度上避免了在微透镜或者支持微透镜的衬底中的非常高的光辐
照。这样高的光强度可能非常快的毁坏;隞透镜或者衬底。
国际申请WO 2005/076083 A^^开了一种包^L射元件的照射系统， 所述散射元件被设置在场平面的紧邻处，即设置照射系统的场光阑的平面 中。
美国专利申请2004/0036977 Al公开了一种用于照射系统的包括两个 可单独调节的积分器部件的光学积分器。为此，至少一个积分器部件可沿
着光轴(Z轴)或者垂直于扫描方向(X轴)移动，或者它可绕着Z轴、 X轴或者垂直于Z和X轴的扫描方向(Y轴)旋转。在每个积分器部件的 前面设置有用于减少不希望的辐照波动的校正过滤器。每个校正过滤器包 括具有间距的随机构图条紋，所述间距与各个积分器部件的柱面透镜的间 距相等。校正过滤器通过显微镜对准，使得随机构图条紋的边界线与柱面 透镜的边界线精确一致。柱面透镜可具有非圆的横截面以进一步改善掩模 上的辐照分布。
美国专利申请2005/0018294 Al ^Hf了一种用于照射系统的包括第一 和第二积分器部件的光学积分器，所述第一和第二积分器部件每个包括在
正交的X和Y方向上延伸的柱面透镜阵列。在积分器部件中的平行柱面透 镜具有不同的球面或者非球面形状。结果，第一积分器部件的柱面透镜的 顶线与第二积分器部件的柱面透镜的顶线不一致。这使得能够消除在远场 分布中的不希望的辐照峰值。

发明内容
本发明的目标是提供一种用于微光刻投影啄光设备的照射系统，使得 能够在掩模面上获得希望的辐照和角度分布。更特别地，应该获得基本上 独立于照射设置的均匀的或者希望的非均勻的辐照分布。
根据本发明的第一方面，通过包括光源和光学积分器的照射系统获得 该目标和其他目标。光学积分器包括第一光学子元件并且产生多个每个发 射光束的二次光源。聚光器影响在掩模面中光束的重叠。至少设置有一个 散射结构，所述^t射结构包括多个设置在二次光源前或者后面的第二光学
子元件。第一和第二光学子元件配置为〗吏得用相同辐照分布照射的光学子
元件间隔5mm以上。该配置减少了在至少一个散射结构和光学积分器之 间的不希望的交互作用，所述交互作用可导致在照射系统掩模面上所获得 的辐照分布中有起伏。
根据本发明的第二方面，照射系统设置为包括光学积分器以及至少一 个散射结构。后者具有多个子元件，所述子元件产生具有不同角度宽度的 矩形角度分布。
这样的散射结构产生具有半值宽度的高斯角度分布，所述半值宽度可 通过选择产生具有合适的角度宽度的角度分布的子结构容易地限定。这样 的散射结构可以有利地设置在光学积分器和聚光器之间，所述聚光器重叠 通过光学积分器产生的二次光源。
根据本发明的第三方面，照射系统设置为包括光源和产生二次光源的 光学积分器。第一散射结构在一个方向上产生基本为矩形的角度分布。第 二散射结构在两个正交的方向上产生基本为高斯型的角度分布。这样的照 射系统特别适合用于产生缝隙状的照射场，所述照射场用于步进扫描类型 的投影啄光设备。


参考结合附图的下述具体描述，可更加容易地理解本发明的各种特征
和优点，其中
图l是根据本发明的投影曝光设备的透视图和筒化图2是通过包含在图l所示的投影啄光设备中的照射系统的子午截面；
图3是包含在图2所示的照射系统中的光学积分器和两个散射板的透
视图4是平行于X-Z平面通过图3所示的光学积分器的截面； 图5是平行于Y-Z平面通过图3所示的光学积分器的截面； 图6是通过光学积分器产生的二次光源的示图； 图7是图3所示的光学积分器的侧视图8到12示出了类似于图7的用于光学积分器的可选实施例； 图13是平行于X-Z平面通过光学积分器和第一散射板的截面； 图14示出通过图13中所示的第一散射板产生的角度分布； 图15示出当利用图13中所示的第一散射板时产生的类似于图6的二 次光源；
图16是图13的放大的剪切图17是用于可选实施例的类似于图16的视图，在所述实施例中，第 一散射板设置在两个积分器部件之间；
图18示意性示出多个Talbot干涉图形；
图19是类似于16的另一放大的剪切图20是用于示出优选实施例的特点的两个光栅的俯视图21是第一散射板的透视图22是在X-Z平面通过图21中所示的第一散射板的截面； 图23到28以侧视图类似于图22示出了用于第一散射板的各个可选实 施例；
图29是具有可变宽度的微透镜的另一实施例的俯视图； 图30到32以截面图类似于图22地示出了第一散射板的其他实施例； 图33是#^据另一优选实施例的第一散射板的透视图； 图34是沿线XXXIV-XXXIV通过图33中所示的第一嘲匸射板的截面； 图35是根据包括多个旋转对称孩缝镜的另一实施例的第一散射板的 俯视图36是沿线XXXVI-XXXVI通过图35中所示的第一散射板的截面； 图37是用于第一散射板中的衍射单元的俯视图； 图38a和38b为形成具有不同曲率的Fresnel透镜的衍射单元的示意 性俯^f见图39a和39b为形成具有不同横向位置的柱面透镜的衍射单元的示意 性俯视图40到43是用于第一散射板的单元设置的示意性俯视图44是示出由第二散射板产生的角度分布的图形；
图45示出通过重叠不同宽度的矩形分布形成的高斯角度分布；
图46和47分别是不具有和具有第二散射板的在图2所示的照射系统
中包含的光学积分器和聚光器的部分的示意性图48示出在不具有第二散射板的图2中所示的照射系统的光瞳面中的
示例强度分布；以及
图49示出了在插入第二散射板后图48的强度分布。
具体实施例方式
1.投影啄光设备的总体结构
图1示出了投影曝光设备10的透视图和高度简化的图，所述投影膝光 设备10包括用于产生投影光束的照射系统12。投影光束照射掩模16上包 含樣￡小结构18的场14。在该实施例中，照射场14具有近似环形段的形状。 然而，也可考虑其他照射场14的形状，例如矩形。
投影物镜20将在照射场14中的结构18成像到光敏层22上，所述光 敏层，例如光致抗蚀剂，被沉积在衬底24上。村底24可用硅晶片形成， 并被设置在晶片台(未示出)上，使得光敏层22的上表面精确地位于投影 物镜20的4象平面中。掩模16通过掩模台(未示出)的方式定位在投影物 镜20的物平面中。因为后者具有小于1的放大率，所以在照射场14中的 结构18的缩小了的图形14，投影到光敏层22上。
在投影过程中，掩模16和衬底24沿着与Y方向一致的扫描方向移动。 因此照射场14在掩才莫16上扫描使得能够连续地投影大于照射场14的结构 化的区域。这种类型的投影曝光设备通常称作"步进-扫描工具"或者简单 地称作"扫描器"。在掩模16和衬底24的速度之间的比例等于投影物镜 20的放大率。如果投影物镜20颠倒了图像，那么掩模16和衬底24沿着 相反的方向移动，如在图1中通过箭头A1和A2所示。然而，本发明也可 用于分步工具中，在所述分步工具中掩模16和衬底24在投影期间不移动。
在所示的实施例中，照射场14没有相对于投影物镜20的光轴26对中。
这样的偏轴照射场14可能必须与特定类型的投影物镜20—起，例如，物 镜包含一个或者多个截光反射镜。当然，本发明也可用于具有居中的照射 场的照射系统中。
2.照射系统的总体结构
图2是通过图1中所示的照射系统12的更具体的子午截面。为了清楚， 图2所示也是大大简化的，并且不是成比例的。这尤其表示，仅仅通过少 数几个光学元件代表了不同的光学单元。实际上，这些单元可包括明显更 多的透镜和其他光学元件。
照射系统12包括外壳28和光源，所述光源如在实施例中所示实现为 激基激光器30。激基激光器30发射具有大约193nm波长的投影光。也可 考虑其他类型和其他波长的光源，例如248nm或者157nm。
在所示的实施例中，激基激光器30发射的投影光i^扩束单元32, 在所述扩束单元32中扩展光束。在通过扩束单元32后，投影光入射到第 一光栅元件34上。第一光栅元件34被接纳在第一交换保持器36中，使得 所述第一光栅元件34能够被容易地移走或者被其他具有不同特性的光栅 元件代替。在所示的实施例中，第一光栅元件34包括一个或者多个衍射光 栅，其偏斜每个入射光，从而引AJL散性。这意味着在光栅元件34上的每 个位置，光在特定角度范围内衍射。该范围可以是例如从-3°到+3° 。在 图2中这示意性地表示为两个离轴光38a、38b，它们分离成多个发散光38。 因此，第一光栅元件34轻孩i地增加了几何光通量并且修改了在随后的光瞳 面上的局部辐照分布。其它类型的光栅元件，例如孩i透镜阵列或者相位跃 变阵列或者灰色调菲涅耳透镜，可替代地或者附加地使用。
第一光栅元件34位于物镜44的物平面42中，所述物镜44包括可调 焦透镜组46和一对48具有相对的锥面的轴锥元件50、 52。如果两个轴锥 元件52如图2所示相互接触，那么轴锥体对48为具有平行表面的板的效 果。如果元件50、 52被分离，那么在轴锥元件50、 52之间的间隔将导致 光能径向向外偏移。因为在现有技术中已知轴锥元件，所以这里不再进一 步解释。
参考数字54表示物镜44的出射光瞳面。光学积分器位于物镜44的出 射光瞳面54中或者其附近，所述光学积分器由56整体地表示并且下面将 参考图3到5具体解释。被接纳在交换保持器57中的光学积分器56调节 在光瞳面54中的角度分布。因为以相同角度通过光瞳面的所有光束在随后 的傅立叶相关场平面中会聚于一点，所以在这样的场平面中，光瞳面54 中的角度分布直接转换成辐照分布。因此光学积分器56的设计对于掩模 16上的辐照分布和照射场14的几何形状具有很大影响。如果照射场14具 有如图l所示的曲线型缝隙形状，那么光学积分器56的出射侧数值孔径， 作为非限定的例子，可以是在X方向从0，28到0.35的范围内以及在Y方 向从0.07到0.09的范围内。光学积分器产生多个每个发射光束的二次光源。
在光学积分器56的前面和后面，设置有分别表示为58和60的散射板， 并且下面将说明它们的结构和功能。
从二次光源发射的投影光i^到聚光器62，为简单起见，所述聚光器 在图2中通过单透镜元件表示。聚光器62的入射光瞳面与物镜44的出射 光瞳面54重合。聚光器62将从二次光源发射的光束重叠在聚光器62的视 场光阑面64中，在所述^L场光阑面64中放置有^L场光阑66。视场光阑物 镜68将视场光阑66成像到其中放置有掩模16的掩模面70上。视场光阑 66确保照射场14的至少沿Y方向延伸的短侧边的清晰边缘。例如，视场 光阑可通过两个正交的叶片组实现。然而，也可能如在EP 0 952 491 A2 中所公开的一样，利用可调节的光阑装置。
3.光学积分器
下面将参考图3到5具体描述用于照射系统12的光学积分器56的总 体结构和功能。图3以透视图的方式示出了光学积分器56和散射板，以及 图4和5分别示出了平行于X-Z平面和Y-Z平面的光学积分器56的截面。
3.1光学积分器的一般结构
光学积分器，从转让给本申请人的国际申请Wo 2005/078522 A2中已 知，包括第一积分器部件561和第二积分器部件562。第一积分器部件561 包括第一阵列的柱面微透镜561Y，所述柱面孩i透镜561Y具有沿着X方向
对准的平行的纵向轴。因此，第一微透镜561Y仅仅在Y方向有后焦距为 A的正折射光焦度。
第一积分器部件561还包括第二阵列的柱面微透镜561X，其具有沿着 Y方向对准的平行的纵向轴。因此，第二孩吏透镜561X仅仅在X方向具有 后焦距为&<&的正折射光焦度。
第二积分器部件562是与第一积分器部件561相同的复制，不同的是， 在绕X轴或Y轴旋转180。后被安装。因此，第三微透镜562X面向第二 微透镜561X，并且第四微透镜562Y面向第二散射板60。
在图4和5中可见，选择焦距&和&以及在积分器部件561、 562之 间的距离，使得第二微透镜561X产生的焦线位于第三微透镜562X的顶点 上。因为第三^it镜562X具有与第二微透镜561X—样的焦距f2，所以这 意味着第三微透镜562X的焦线位于第二微透镜561X的顶点上。在图4中， 以虚线通过光线81示出了这些相互对应。
从图5可清楚地看到，相同的条件也分别应用到具有相等焦距A的第 一和第四孩史透镜561Y、562Y。因为焦线位于第三和第四微透镜562X、562Y 的弯曲表面上，而不在这些微透镜内，所以不可能出现能够破坏微透镜或 者支持微透镜的衬底的材料的非常高的强度。
在图3到5中，微透镜561Y、 561X、 562Y、 562X表示为具有平面背 表面并且附接到邻近微透镜的平面背表面的子元件。然而，积分器部件 561、 562通常不从单独的子元件组装，而是以更有效的方式制造，例如， 通过才莫制或者通过加工具有初始平面和平行表面的衬底。用于制造积分器 部件561、 562的技术也取决于微透镜561X、 561Y、 562X、 562Y的间距， 所述间距可能在一个或者几个亳米的范围内。然而，由于下面参考图6进 一步解释的原因，可能希望具有小于lmm的间距，例如500inm。所述间 距通常表示微透镜沿着它具有折射光焦度的方向的宽度。在柱面透镜的情 况中，间距等于垂直于微透镜纵向长度的微透镜尺寸。
从这些描述可以清楚，图3到5的演示被极大地简化并且没有成比例 缩放。例如，如果积分器部件561、 562具有25mm的横向尺寸并且孩i透
镜的间距等于500jam，那么每个阵列由50个微透镜组成。然而，可以理 解的是，在X方向上具有折射光焦度的微透镜561X的间距和数量并不必须 等于在Y方向上具有折射光焦度的微透镜561Y的间距和数量。
为了保持透射损耗小，在图3到5所示的实施例的积分器部件561、 562用CaF2制造，其具有预期的193nm波长，比熔融石英(Si02)具有更 高的透射率。如果使用低于193nm的波长，那么熔融石英几乎是不透明的， 从而应该使用CaF2或者类似的氟材料。
因为CaF2是难于加工的易脆材料，所以衬底的厚度应该超过大约2咖。 如果孩吏透镜561Y、 561X、 562Y、 562X的间距保持在l咖以下并且微透镜 561X、 562X的折射光焦度足够产生超过大约0. 2的数值孔径NA，那么如图 3到5的实施例中所示的具有在Y方向、X方向、X方向以及Y方向的折射 光焦度的微透镜阵列顺序是唯一可能的方式。对于其他的配置，例如在美 国专利No. 4, 682, 885 A所示的配置，不可能同时满足所有前述的条件。
可以理解的是，光学积分器的配置可在各种类型中改变。例如，微透 镜S"Y、 561X、 56M、 562X可以凹面地或者非球面地成形。例如，为了在 掩冲莫面70上获得特定的非均匀的辐照分布，例如在该分布中在边缘的辐照 比在中心的辐照稍微高，可使用非球面微透镜。更特别地是，在照射场的 边缘处的辐照可以比在照射场的中心的辐照至少高0. 5%到0. 8%。如果从边 缘出射的光比从中心出射的光在投影物镜中承受更高的损失，这样的非均 匀辐照分布提供了补偿。
并且，如在上面已经提到的美国专利申请NO. 2005/0018294 Al中所 描述的，如果邻近的微透镜不同则是有利的。代替使用凸曲柱面透镜形成 的微透镜，也可考虑其他的配置，例如包括旋转对称微透镜或者通过交叉 两个具有柱面或者复曲面形状的凝透镜阵列而获得的微透镜的实施例。类 似的配置在下面用于第一散射板58在图33到36中示出。
除此以外，还可以考虑为了获得在X和/或Y方向上的折射光焦度，使 用衍射光学元件代替微透镜。
3.2光学积分器的功能
下面将简要地解释光学积分器56的功能。
如果投影光束完全准直使得所有的光线都平行于Z轴，那么第二积分 器部件562可以去除。然后第一积分器部件561单独产生多个二次光源。 落在第一积分器部件561上的光束转向到Y方向，并且由于微透镜561X、 562X的更大的折射光焦度而在X方向转向到更大的范围。因此每个二次光 源产生变形的角度分布。
然而，入射到光学积分器56上的光通常并没有完全准直，而是具有小 的发散。没有第二积分器部件562，这些发散将导致视差，所述视差将导 致掩模16上的照射场14的不希望的偏移。
第二积分器部件562确保视差不会发生，即橫入射光没有弯曲准直。 由图4到5可见，第二积分器部件562对于入射到光学积分器56上的平行 光线具有4艮小的影响，因为焦线位于第二积分器部件562的孩遞镜562X、 562Y的顶点上。对于不平行于Z轴而在特定角度下射到光学积分器56的 光线，第二积分器部件562的微透镜562X、 562Y确保这些光线被传输到远 心光束中。
图6示意性示出了从沿着光轴26的掩模一侧观察的在第二积分器部件 562中产生的二次光源82。仅仅这些二次光源82用于照射掩模16，所述 掩模16实际暴露于入射到光学积分器56上的投影光束。投影光束的形状 取决于照射设置。例如，在通常的具有最大相干参数a的照射设置中，在 光路中光学积分器56前面的光学元件产生具有圆形横截面的投影光束，所 述圆形横截面在图6中通过80示出。
理想地是，所有二次光源82产生具有相同角度(变形)分布的光束。 在随后的傅立叶变换场平面中，即在视场光阑面64或者与其共轭的掩模面 70中，这些角度分布转换成辐照分布。如果二次光源产生的角度分布是矩 形分布，在所述矩形分布中所有角度以相同的辐照出现，则在掩;f莫面70 中获得非常均匀的辐照分布。
然而，由于制造公差以及其他原因，二次光源82产生的角度分布通常 并不精确地相同。如果二次光源82的角度分布统计地改变，那么仍然可在
掩模面70中获得均匀的辐照分布。如果二次光源82的数量足够大，那么 每个二次光源82产生的全部非均匀的辐照分布在掩模面70中重叠，并且 由于通过二次光源82产生的全部辐照分布重叠所获得的平均效果，可以消 除辐照变化。
从而可以看出，大数量的二次光源是有利的，因为这改善了前述的平 均效果。具有大数量的二次光源以及因此孩吏透镜561X、 561Y、 562X、 562Y 的小间距的另一个优点是，照射系统12、特别是第一光栅元件34、可变焦 物镜46以及轴锥元件50、 52对48使得能够产生各种不同的照射设置。这 包括入射到光学积分器56上的光束的横截面可以显著地变化。
如果二次光源的数量小，在二次光源之间有明显的间隔，则可以是对 称的照射设置，其中，"有效的，，，即被照射的，二次光源不是对称地分 布在通光孔径80上。这可能导致入射到掩模16上的投影光的不希望的非 对称角度分布。相反地，如果有大量小并且密集设置的二次光源，那么可 消除这种显著非对称的可能性。
3. 3光学积分器的可选设置
下面，将参考图7到12描述微透镜阵列的各个可选设置和散射板58、 60。在随后的实施例之间，相应部分将通过加1000的参考数字表示，并不 再重复。
图7以侧浮见图示出了图3中的光学积分器和散射板58、 60。在该图以 及图8到12的类似表示中，沿着X方向延伸的柱面微透镜用垂直线的阴影 线标出，反之，在Y方向延伸的柱面微透镜用水平线的阴影线标出。
图7中所示的实施例不同于图3到5中所示的实施例在于，第一积分 器部件561可通过调节装置561A调节。调节装置561A仅仅示意性地示出， 并且可利用例如螺旋千分尺或者压电元件驱动。通过调节装置561A,能够 调节在积分器部件561、 562之间沿着Z轴的距离。然后第一微透镜561Y 产生的焦线能够精确地定位到第四透镜562Y的顶点上。可选择地是，第二 微透镜561X产生的焦线能够精确地定位到第三微透镜562X的顶点上。
图8示出了其中最后两个微透镜阵列以相反的次序设置的可选实施 例。因此，在Y方向具有折射光焦度的第三微透镜1562Y现在面向第一积 分器部件1561的第二微透镜1561X。为了保持前述焦线特性，所述焦线特 性在图7到12中通过不同长度和样式的箭头表示，第一积分器部件1561 必须非常厚，而笫二积分器部件1562必须非常薄。为了方便积分器部件 1561、 1562的制造，因此用于微透镜的支持件必须用相比于CaF2不容易破 碎的材料制作，例如熔融石英。
在图8中所示的实施例具有用于第二积分器部件1562的第二调节装置 1562A。对于每个积分器部件1561、 1562具有独立的调节装置使得能够不 仅仅调节在积分器部件1561、 1562之间的间隔距离，而能够调节积分器部 件1561、 1562相对于散射板58、 60的距离。
图9示出的实施例与图7中所示的实施例不同仅在于，第二孩i透镜 2561X不是与第一微透镜2561Y —样形成在同一支持件上，而是形成在也 可用例如CaF2制造的单独支持件上。利用调节装置2562A,第二微透镜 2561X可沿着Z轴方向独立于第一微透镜2561Y和设置在共用第三支持件 上的第三和第四樣史透镜2563X和2563Y而调节。使三个积分器部件被附接 到单独的调节装置2561A、 2562A、 2563A使得能够独立的调节在每对相应 微透镜阵列间的距离。因此，如果要求用尽可能小的复杂性又要求完全的 可调节性，那么三个调节微透镜阵列是最适合的方案。
图10中所示的实施例不同于图9中所示的实施例在于，第一散射板 58现在设置在第一賴透镜3561Y和3562X之间。通过在形成有第二M镜 3562X的衬底的另一侧上形成散射结构58，，散射板58可简单地作为整体 移动或者如图IO所示获得它的功能。
图11示出了具有三个积分器部件的光学积分器的另一实施例，所述三 个积分器部件可通过调节装置4561A、 4562A和4563A单独调节。在该实施 例中，在Y方向具有折射光焦度的第一和第二賴透镜4561Y和4562Y设置 在不同的衬底上，使得它们面向于彼此。第三和第四微透镜4562X和4563X 也面向于彼此。第二微透镜4562Y和第三微透镜4562X形成在同一衬底上，
并且因此可通过第二调节装置4562A共同地调节。这里选择在积分器部件 4561、 4562和4563之间的距离使得第二微透镜4562Y和第四孩遞镜4563X 的后焦线位于/>共面4587上。然后面4587可通过聚光器62傅立叶变换到 视场光阑面64。当然，通过图8所示的实施例也可获得类似的特性，因为 在该实施例中，具有更短焦距的第四微透镜1562X位于具有更长焦距的第 三微透镜1562Y的后面。
图U示出类似于图7中所示的实施例的实施例。然而，在该实施例中， 第一散射板58不位于光学积分器的前面，而是位于积分器部件5561、 5562 之间。
4.第一散射板
下面将具体描述第一散射板58的一般功能和各种实施例。当然，对于 图7到12所示的光学积分器56的其他实施例，也是同样的。然而，为了 简单起见，下面的描述将仅仅指图3到6所示的实施例。
4.1第一散射板的一般功能
第一散射板58的一个功能是将光源30产生的较小的几何光通量(并 且可能通过第一光栅元件34 (如果被插入))适配到光学积分器56的较 高的几何光通量。这对于防止在第二积分器部件562中高的光强具有有利 的影响，所述高的光强可能损坏形成光学积分器56的材料。
在这方面需要注意的是，虽然第一和第二孩i透镜561Y、 561X产生的焦 线分别位于第四孩i透镜562Y和第三^it:镜562X的顶点上，而不在这些微 透镜内部，但是高的光强仍然可能出现在顶点的邻近。第一散射板58确保 入射到第一积分部件上的投影光具有足够的发散性使得可以避免如图4和 5所示的狭小的焦线。理想地，第一散射板58适配到第二微透镜561X使 得经过微透镜561X的光完全地照射在第二积分器部件562中的相应的第三 微透镜562X。数学上，这个条件可描述如下
0. 5 (D/2f2-NApre) < Mm < (D/2f「NApre)
其中D是第二微透镜561X阵列的直径，NAs。是第一散射板58的数值 孔径，以及NAp是入射到其上的光的数值孔径。
这在图13中以类似于图4的表示示出。在该图示中，示出入射到散射 元件58上的投影光84具有较低的发散。没有第一散射板58，投影光84 将如图4所示，通过第二微透镜561X聚焦到第三微透镜562X的顶点上。 然而，第一散射板58将发散增加到这样的程度使得通过第二微透镜561X 的光没有聚焦在相应的第三微透镜562X的顶点上，而是分布在它的整个曲 面上。
在扫描器类型的投影曝光设备中，在掩才莫16上照射的场14具有高的 纵横比。这意味着沿扫描方向(Y方向)的场14的尺寸比沿着X方向的尺 寸要短的多。当任何阻隔投影光的光阑不在时，照射场的纵横比将通过出 现在光瞳面54中在X和Y方向上的投影光的最大角度确定。
这意味着通过光瞳面54的投影光应该在Y方向具有较小的发散而在X 方向具有较大的发散。这就是第一和第四微透镜561Y、 562Y的第一焦距 f,大于第二和第三微透镜561X、 562X的焦距f2的原因。因为如图13所示， 第一散射板58额外地增加了发散，所以通过第一散射板58引入的在X和 Y方向上的发散量要仔细地适配到通过光学积分器56引入的发散。由于这 个原因，第一普t射板58引入的发散通常在X方向比Y方向高。在照射场 14具有非常大的纵横比的情况中，第一散射板甚至可设计成使得它仅仅增 加X方向上的发散，而不(或者基本上不)增加Y方向上的发散。
图14示出了在通过第一散射板58后的投影光的角度分布。如图14 所示，X方向上的角度分布基本上是矩形。这意味着所有绝对值小于最大 角度ouax的所有角度都以同样的强度出现。然而，即使用理想的第一散射 板58，也不能获得这样的矩形角度分布，因为通常实现为激光器的光源30 产生具有自身角度分布的投影光。在激光器光源的情况中，这种分布具有
高斯形状，其导致在最大角度土 OUax处的平滑斜坡。由于同样的原因，即
使第一散射板58没有在Y方向这样增加发散，光仍然在Y方向具有小的角 度分布。在这种情况下，通过激光器光源产生的高斯角度分布给出在Y方 向的角度分布。
如果第一散射板58具有强变形效果，即，将X和Y方向的发散增加到
不同的程度，那么它应该定位为较近地位于光学积分器56的前面。在优选 实施例中，在第一散射板58和光学积分器之间的距离小于20咖。
第一散射板58的另一个重要功能是增加二次光源82的尺寸。这种增 加是由于，现在第三微透镜562X更加完全地被照射，使得在X方向上的二 次光源的尺寸增加。在Y方向二次光源的尺寸仅仅在第一散射板58也增加 了在y方向的发散的情况下才会增加。
图15以类似于图6的表示示出了二次光源82，，所述二次光源82，通 过产生变形角度分布的第一散射板58获得。与图6中所示的二次光源82 相比，二次光源82，现在在X方向被加宽，使得在相邻二次光源之间的沿Y 方向的间隙几乎消失。二次光源82，填充光瞳越完全，在掩模面70上获得 的角度分布越连续。下面将进一步描述的第三散射板60可进一步增强光瞳 的填充因子。
在4. 3部分，将描述第一散射板58的各个实施例，这些实施例确保第 一积分器部件561的第一和第二微透镜561Y、 561X被具有随机或者被随机 化的角度分布的投影光通过。结果，至少总体上，在图15中所示的二次光 源82，产生不同的角度分布以及因此在掩模面70上的不同的辐照分布。然 而，由于第一散射板58产生的随机或者被随机化的角度分布，这些在掩模 面70中的辐照分布也是统计地改变。对掩模面70上的多个统计地变化的 辐照分布的重叠获得几乎完全均匀的整个辐照分布。
从这些描述可见，第一散射板58显著地影响掩模面70中的辐照分布， 并且由于该原因，应精细设计其光学特性。
通常，第一散射板58应该设计成使得散射效果基本上与光束入射到板 上的位置无关。这要求，与包含在第一积分器部件561中的孩i透镜561Y、 561X的间距相比，产生整个角度分布的子结构应该较小。如果子结构的间 距小于相应的第一或者第二孩i透镜561Y、 561X的间距20。/n,优选为10%， 那么所考虑的关系充分满足。
原则上，可以将第一散射板58实现为具有例如一个或者两个被蚀刻或 磨光的表面的常规的玻璃盘。这种常规的散射板具有角度分布完全在它的
表面上随机改变的优点，由于上面解释的原因，这通常是希望的效果。另 一方面，这些常规的散射板具有它们的光学特性不能充分调整到满足具体
的需求的缺点。例如，通常不可能如图14所示获得在X方向和Y方向上严 重变形的角度分布。代替地是，常规散射板在X方向和Y方向都产生非常 宽的角度分布。结果，大量的光不得不被视场光阑阻塞，以获得具有高的 纵横比的照射场14。
由于这个原因，下面提出各种可选方案，关于如何实现第一散射板58 使得它的光线特性可以根据它的设计精确地确定。然而，第一散射板58 应具有某些随机化的或者精心选择的常规特性，所述特性对于防止与光学 积分器56的常规特性有不希望的交互作用是必须的。
4.2在第一散射板和光学积分器之间的不希望交互作用
在更具体地描述散射板58的各种实施例之前，将解释在散射板58和 光学积分器56之间可能的交互作用。
4. 2. 1重叠
图16是放大的图13的剪切图，并且示意性地示出了在第一散射板58 的子结构58X和第一积分器部件561的第二孩i透镜561X之间的光传播。为 了简单起见，未示出第一孩史透镜561Y和用于子结构58X的支持件，因为这 些元件对于在X方向的投影光的角度分布没有影响。在该实施例中，通过 沿着Y方向延伸的具有纵向轴的柱面微透镜形成子结构58X。每个子结构 58X产生用虛线85表示的介軟的光束。微透镜561X和子结构58X的间距 分别用p^和Ps。表示。在该具体实施例中，psc;=2/5 x pin使得重复每5个子 结构58X的序列中有两个孩i透镜561X。
在第一嘞:射板58和第二獨遽镜561X之间的距离越大，重叠在第二孩l 透镜561X上的分歉光束85的量越大。这在图16中用不同程度的阴影线示 出。这种重叠的结果是，沿着X方向有周期性的辐照改变。波动的量随着 距离z的增加而减少，因为子结构58X产生的单一光束的辐照随着z"咸少。
这些波动的结果是，入射到微透镜561X上的光的角度分布可能不同。 例如，在图16中所示的上面两个微透镜561X会具有不同、虽然是对称的
辐照以及角度分布。关系Pse-2/5Xpin的结果是，每两个第二微透镜561X
的第二个具有同样的辐照和角度分布，因此每个第二二次光源82将相等。 如果在光瞳面54中仅仅出现两种不同类型的光源82，那么在掩才莫面70中 的不同的辐照分布不会具有到这样的平均效果的程度，使得能够获得基本 均匀的辐照分布。
图17示出的实施例中，第一散射板58没有被设置在第一积分器部件 561之前、而是之后，这与图10和12中所示的实施例中的情况一致。从 该图中可见，第二微透镜561X和子结构58X的相反次序没有解决这个问题， 因为在第一散射板58上的辐照和角度分布是每5个子结构58X重复。随后， 同样的子结构58和第二微透镜561X的配置仍然频繁地重复。因为每种相 同的配置产生同样的二次光源，所以前述的平均效果仍然小。例如，即使 用较大的子结构间距p^200jjm，相同配置的重复周期仍是lmm。
4. 2. 2 Talbot效应
在光学积分器56中微透镜阵列和在第一散射板58中周期性的散射子 结构组合的情况下，会发生另一种效应。当用相干或者部分相干的波照射 时，周期性结构已知将通过菲涅耳衍射以距离的整数倍产生它们自己的精 确图像。这种自成像的现象被称作Talbot效应。此外，以分数-Talbot距 离产生多个相位转换的菲涅耳图像。Talbot现象说明在任何在周期性光学 元件后面的面中可观察到特定周期性。
Talbot效应自身显示为在距离周期性结构的特定距离处的具有高对 比度的明显干涉图形。这些距离被称作Talbot距离zn,通过Zn-n .Zt給出， 这里zT = 2p7X。这里入;l^射光的波长，p是结构的周期，而n是正整数。 然而，在某些分数Talbot距离上，例如2/9zt或者3/14zT上也可观察到较 小对比度的干涉图形。图18示意性地示出了在Talbot距离ZT和ZT处以及 一些分数的Talbot距离的干涉图形。
因为Talbot效应基于衍射，如果相干度接近于100%，那么它是非常 显著的。照射一个或者多个第一散射板58的间距的激光通常是部分相干 的。投影光的相干度可基于散斑对比度估计，所述散斑对比度出现在照射
系统12的每个点上。通常散斑对比度在10%到20%的范围内。这对于观 察在第一"R射板58后面Talbot距离上显著的Talbot干涉图像U够的。
高对比度的干涉图形以从第一散射板58测量的60或者90mm的量级内 的距离z发生。在这些距离上，上面在4. 2. 1中描述的重叠效果可以忽略 不计，并且至少散射子结构的间距pse在100jLim以下。
如果在第一^t射板58和第一积分器部件561之间的距离等于或者接近 使得高对比度干涉图形出现的(分数)Talbot距离，那么作为一方面周期 性Talbot干涉图形和另一方面第一和第二孩i透镜561Y、 561X的周期性设 置的结果，可以观察到Moi"的图形。虽然每个二次光源82产生的辐照分 布在掩才莫面70上重叠，但是这些Moi"干涉图形仍然会在掩模面70上引 入辐照分布的非均匀性。
4. 3不同的设计方法
下面将描述可用于避免在上面段4.2中描述的不希望的交互作用的不 同的方法。
4. 3. 1距离
为了避免由于在Talbot干涉图形和包含在第一积分器部件561中的微 透镜阵列之间的相互作用所导致的Moi"图形，必须注意在第一散射板58 和第一积分器部件561之间的距离z不与Talbot距离或者任何的分数 Talbot距离一致，在所述这些距离上可观察到高辐照对比度。可以利用模 拟程序确定合适的距离范围，所述模拟程序计算在各种整数或者分数 Talbot距离中的Talbot干涉图形的对比度。
4.3.2间距选择
图19以类似于图16的另一放大图示出了避免子结构58X和第二微透 镜561X的过于频繁的相同配置的第一方法。在该实施例中，第二微透镜 561X和子结构58X分别具有间距Pin- 500iam和p^47pm。 47大于500使 得凸面微透镜58X产生的辐照和角度分布仅仅在47 x 500 nm-23. 5mm后在 第二微透镜561X上重复。
图20仅示意性地示出了第一栅格561X，和第二栅格58X，的俯视图，其
间距被选择使得在第一栅格561X，的10个周期上，第二栅格58，的线总是 具有相对于第一间距561X，的单一周期的不同的位置。 4. 3. 3散射板中的不规则的子结构
避免子结构58X和第二微透镜561X频繁的相同配置的另一种方法是利 用不规则的子结构。所述不规则性可涉及相同子结构的设置和/或者呈现为 不同的子结构。应该注意的是，这种方法可与根据4. 3. 2部分的间距选择 结合。
在上面描述的实施例中，第一散射板58的子结构58X实现为柱面微透 镜。然而，还可以通过衍射光学元件产生在一个或者两个方向上的介軟。 在下面的段落中，将描述用于第一散射板58的各个折射和衍射的实施例。
4. 3. 4折射设计
图21和"沿着X方向，分别以透视图和截面图的方式示出了第一散 射板158的实施例。笫一散射板158包括都沿着Y方向延伸的交替的凸柱 面樣i透镜1581和凹柱面透镜1582的阵列。因此，散射结构158仅仅增加 了X方向上的发散。由于具有恒定曲率的柱状，所以角度分布在X方向上 是，至少是较好近似的，矩形。
如果在Y方向上的发散也增加，那么可在第一散射板158的另一侧设 置类似的孩史透镜1581 、 1582的阵列，但是其具有与所述微透镜正交的取向。 原则上，除了正交取向，还可以提供其他，在板的一侧提供交叉的微透镜或 者为微透镜的每个阵列提供单独的支持件，这将在下面的5. 2.1部分中进 一步解释。如果第一散射板158产生的发散在Y方向上比在X方向上小， 那么在X方向上产生发散的孩吏透镜的曲率必须小于在Y方向上产生发散的 微透镜的曲率。
可通过类似于制造在光学积分器56中包含的孩l透镜地模制或者加工 衬底1557而形成孩t透镜1581、 1582。
现在将参考图23到32描述第一散射板的各个可选实施例，所述图23 到32类似于图22示出了沿X方向的横截面。当然，在这些实施例中，如 果在Y方向上的发散也增加，则在支持件的另一侧上、支持件的同一侧或
者在不同的支持件上可提供正交的微透镜的第二阵列。并且，还可以对于
产生X方向的发散的微透镜以及产生Y方向的发散的微透镜具有不同的设 计。
图23示出了通过第一散射板258的横截面，所述散射板258仅仅包括 具有同样形状的凸柱面微透镜2581。
图24示出了通过第一散射板358的横截面，所述散射板358仅仅包括 具有同样形状的凹柱面微透镜3582。
图25示出了通过与图21和22中所示的散射板158类似的第一散射板 458的横截面。然而，在该实施例中，凸柱面微邊镜4581被沿着Y方向延 伸的矩形平面区域4583相互隔开。这种隔开确保在相邻的微透镜4581相 遇之处没有尖锐的边缘存在。这样的边缘对于角度分布经常具有不希望的 影响。
如果平面区域4583具有大的宽度w，那么光的大部分有效地通过平面 平行的板，所逸板不会增加几何光通量。然而，在所示的实施例中，区域 4583的宽度w非常小，使得类似于在小的缝隙阵列中所观察到的，光被衍 射。更特别地是，确定宽度w，使得衍射导致的角度分布与微透镜4581导 致的角度分布至少是近似相同的。
在图23和24中分别示出的第一散射板258、 358中，所有微透镜具有 相同的形状并且形成规则阵列。为了避免与第 一积分器部件56不希望的交 互作用，微透镜的间距应该根据上面的4. 3. 2部分仔细选定。
图26示出了通过包括多个不同的凹柱面孩遞镜5582的第一散射板 558的横截面。樣￡透镜5582具有相同的曲率但是不同的间距？1、 p2、…、 pn。在该实施例中，在相邻微透镜5582之间形成的纵向边缘设置在平面 5585中，所述平面5585平行于第一散射板558的底面。
孩iit镜5582的变化的间距R、 p2、…、Pn的结果是，产生具有近似为
矩形形状的角度分布，但是具有变化的宽度。如果微透镜的间距Pi、 p2.....
仏根据高斯概率分布变化，那么从所有微透镜5582获得的整体角度分布将 至少近似于高斯形状。下面将参考图45进一步具体解释这点。
如果间距R、 p2.....Pn在小范围内改变，例如在48pm到50jim之
间，那么离矩形角度分布的偏差较小。即使间距Ph p2..... Pn的小变化，
其足以51入伪随机的不规则性，从而减少了在第 一散射板和笫 一积分器部 件561之间的不希望的交互作用。
通过仔细地选择曲率中心的高度，也能够影响衍射效果，所述衍射效
果在间距p,、 p2.....Pn非常小时出现，例如所述间距在波长入=193咖处
小于50jnm。因此，在这样的配置中，第一散射板558的散射功能是折射 和衍射效果的组合，所述折射和衍射效果都可通过选择前述设计参数选择 地确定。
因为微透镜5582阵列并不是严格周期性的，所以它不产生明显的 Talbot干涉图形，或者Talbot干涉图形的对比度显著降低。这导致在掩 模面70中更加均匀地强度分布。
图27示出了通过也包括具有变化的间距p、p2.....Pn的凹面孩i透镜
6582的另一个第一散射板658的横截面。与图26所示的实施例对比，微 透镜6582的顶线，而不是在相邻孩i透镜之间的纵向边缘，被设置在共同平 面6685中，所迷共同平面6685平行于第一散射板658的底面。这具有在 相邻微透镜6582之间的纵向边缘设置在距离底面不同的高度的效果，并且 因此相对于它们的顶线，微透镜6582通常不是对称形状。结果，在该实施 例中微透镜6582产生非对称的角度分布。然而，如果微透镜6582的数量 足够大，那么仍然可获得高度对称的角度分布。
另外，在该实施例中，间距的变化具有减少在第一散射板和第一积分 器部件561之间不希望的交互作用，并且特别是减少Talbot干涉图形的对 比度的效果。
图28示出了通过也包括多个具有变化的间距Ph p2..... pn的凹面賴t
透镜7582的第一散射板758的横截面。然而，与图26和27中所示的实施 例对比，既没有在共同平面中设置微透镜7582的顶点，也没有设置在相邻 微透镜7582之间的纵向边缘。这进一步增加了散射板758的伪随机不规则 性，考虑到与第一积分器部件561的不希望交互作用，所述不规则性具有
有利的影响。
通过沿着它们的纵向轴提供具有可变宽度的微透镜7582，仍然可进一 步增加伪随机不规则性。图29示出了利用该原理的第一散射板758，的俯视 图。这里，在相邻的孩支透镜7582，之间的每个第二个边缘7587，以伪随机的 方式弯曲，使得每个微透镜7582，的间距在Y方向改变。这个原理也可用于 在图21到28中所示的前述实施例中的任一个。在俯视图中所示，在"ft射 板758，中，边缘7587，全部具有相同的形状。然而，即使该形状对于每个 微透镜7582，也可能是不同的。当然也能够在每个任意一对微透镜7582，之 间有曲线边缘7587，。
图30示出了通过包括多个凸柱面微透镜8581的散射板858的横截面。 所有的微透镜8581具有同样的间距p，但是微透镜8581的曲面具有不同 的非圓横截面。出于演示的原因，在图30中夸大了差异。为了在賴透镜阵 列中引入不规则性，在微透镜8581的曲面之间的较小差异可以满足。
与图26到29中所示的实施例类似，第一散射板858产生的角度分布 不是精确的矩形，而是在边缘具有斜坡。然而，利用具有非圆横截面的柱 面微透镜相当可观地扩大了设计自由度。通过仔细设计微透镜8581的曲 面，能够产生几乎任意的角度分布、在4^漢面70中产生在辐照分布中希望 的非均匀性或者补偿某种效果，该效果否则在掩模面70中的辐照分布中产 生不希望的非均匀性。
图31示出了包括多个凸柱面微透镜9581的第一嘲:射板958的横截面。 第一散射板958不同于图30中所示的实施例在于，孩i透镜9581也具有不
同的曲面，但是所有这些表面是具有不同半径ri、 r2..... r。的圓形横截面。
考虑到获得近似矩形的角度分布，在图30和31中所示的实施例中组 合表面形状变化和间距变化是有利的，所述间距变化连同图26到28所示 的实施例已经在上面解释。
图32示出了通过具有完全随机化的表面的第一散射板的横截面。这样 的表面可通过包括随机的工艺步骤的制造工艺获得。例如，通过研磨并且/
或者蚀刻玻璃屏，至少在特定限制内，在该工艺中获得的表面形状不可能控 制得非常精细，因此它随机变化。然而，通过这样的完全随机的表面产生
的角度分布总是至少基本上是高斯型，这就将这种第一散射板1058的使用 限定在希望高斯分布的应用中。并且，高斯分布的参数总是难于在制造工 艺中控制。
因此，也可以设想利用微光刻方法产生两维的伪随机表面，所述伪随
时，产生高斯型角度分布。这种表面的优点是能够精确地预知高斯分布的 参数，使得所有制造的散射板具有相同的光学特性。
图33和34分别以透视图和沿线XXXIV-XXXIV的截面的方式示出了第 一散射板1158。第一散射板1158包括多个每个具有复曲面形状的微透镜 11581。
在所示实施例中，复曲面微透镜11581的曲率在X-Z平面上比在Y-Z 平面上大。这确保在X方向上产生的发散比在Y方向上产生的发散大。利 用复曲面微透镜11581,如果要同时在X和Y方向上产生发散，不需要在 散射板的两侧都提供微透镜。
图35和36以俯视图和沿线XXXVI-XXXVI的截面图的方式示出了第一 散射板1258。第一散射板1258包括多个设置成规则栅格状阵列的凸球面 微透镜12581。才艮据希望的角度分布，可使用具有非球面微透镜的实施例。 每个微透镜12581具有二次圓周，使得微透镜12581的光学效果并不是完 全地旋转对称。代替地是，角度分布具有四重对称。第一散射板1258仅仅 适合于那些希望或多或少的旋转对称的角度分布的应用。然而，这样的设 计对于第二散射板60是特别有利，这将在下面进一步解释。
4. 3. 5衍射设计
下面将参考图37到43描述各个实施例，在所述图37到43中，第一 散射板58包括衍射光学结构。这些衍射结构至少在一个方向上增加了发 散。下面一组产生基本上完全的角度分布的衍射结构将被称作衍射单元。 因此，单个衍射单元对应于在4. 3. 4部分中描述的衍射设计的微透镜。
衍射散射板使得能够产生几乎任意的角度分布。然而，衍射单元产生 的角度分布总是离散的，但是通过平滑弯曲折射表面产生的角度分布是连 续的。单元越小，那么所产生的角度分布越离散，反之亦然。
图37示出了包括多个衍射结构92的衍射单元M1的俯视图。这种类型 的衍射单元通常称作计算机生成的全息图(CGH)，并且在至少一个方向上 产生预定的角度分布。
图38a示出了另一个包含衍射结构93的单元M2，所述衍射结构93形 成至少基本上旋转对称的菲涅耳透镜。图39a示出了包含形成柱面菲涅耳 透镜的衍射结构94的衍射单元M3的俯视图。
如果衍射单元M以严格的周期阵列设置，那么可能在第一散射板58 和光学积分器56之间出现上面在4.2部分中已经解释的不希望的交互作 用。由于这个原因，衍射单元M的阵列应该随机化至少到某个程度，并且/ 或者应该进行如在4. 3. 2部分中所解释的合适的间距选择。
图4 0示出了包括以周期性栅格方式设置的多个衍射单元M的第 一散射 板1358的示意性俯视图。假定衍射单元M仅仅在X方向衍射光。为了避免 在一侧的衍射单元M与在另一侧的第一积分器部件561的微透镜之间频繁 的相关性，在所述方向上，应该根据在4. 3. 2部分所解释的原理选择衍射 单元M的间3巨p。
图41示出了包括多个衍射单元M的第一散射板1458的示意性俯视图。 在该实施例中，衍射单元M的间距p沿着发散增加的X方向变化。较小的 衍射单元M的效果取决于在其中包含的衍射结构的类型。例如，如果在图 39a中所示的衍射单元M3在长度上减少而不改变衍射结构94的设置，那 么将产生较小的角度分布。如果在图37中所示的衍射单元M的X方向上的 长度减少，那么角度分布将有同样的宽度，但是分布将变得更加离散。
图42示出了第一散射板1558的示意性俯视图，在第一散射板1558 中，衍射单元M的间距在每行中不同。这进一步增加了整个衍射单元M产 生的角度分布的伪随机不规则性。
图43以示意性的俯视图示出了包括多个等间距的衍射单元M1、M2、…、
M6的第一散射板。因此，单元M1、 M2.....M6以类似于图40中所示的实
施例的规则方式设置。然而，在该实施例中，就衍射单元M1、 M2.....M6
中包含的衍射结构的设置来说，衍射单元M1、 M2.....M6彼此不同。这可
相比于图30和31分别示出的折射散射板858和958。
通itii大或者缩小给定的单元结构可获得不同的单元结构。这相应于 在图31中所示的折射散射板958中半径ri的增加或者减小。在图38b中 示出了这种对于衍射结构成比例变换的实例。在衍射单元M2，中，通it^t大 图38a中所示的衍射单元M2的衍射结构93获得衍射结构93，。
另一种获得不同的单元结构的方法是将给定的单元结构沿着应该获得 散射效果的方向移动。这在图39b中示例性地示出。这里衍射单元M3，从图 39a所示的衍射单元M3通过沿着X方向移动衍射结构94获得。这在图27 所示的折射散射板658中获得了类似的效果。
应该注意，所提出的关于单元间距和单元结构的变化通常会影响角度 分布。然而，这在衍射单元M的设计中也可考虑，使得用衍射单元的伪随 机化的阵列获得希望的角度分布。
当然，可以组合一些或者全部变化，特别是关于单元间距p和单元内 容的变化，以进一步增加第一散射板58的随机性质，所述第一散射板58 避免了与第一积分器部件561的不希望的交互作用。
5.第二散射板
下面将具体解释用于第二散射板60的一般功能和各种实施例。
5.1第二散射板的一般功能
第二散射板60可具有一种或者多种下述的功能
第二散射板60的一个功能是确保沿着Y方向在掩模面70中的辐照分 布具有希望的形状。这要求将第二散射板60沿着Y方向产生的角度分布与 通过第一散射板58 (如果有)和光学积分器56产生的沿着该方向的角度 分布适配。
如果沿着Y方向(例如，扫描方向)的辐照分布是矩形，那么作为脉 冲量子化的结果可能出现不希望的特征尺寸变化。为了减少或者甚至完全
避免脉冲量子化效应，辐照应该在辐照分布的两端平滑的增加和降低，所
述脉沖量子化在上面提到的国际申请WO 2005/078522中具体描述。斜坡可 以是线性的，所述线性导致辐照分布的整体的梯形形状，或者是例如，基 本为高斯形状。
第二散射板60的另一个功能是避免在二次光源82产生的光束之间不 希望的相关性。这意^^木着减少了由第二积分器部件562中的衍射导致的在 辐照分布上的不利效果。
第二散射板60的另外的功能是当光通过掩模面70时改善光的角度分 布。对于这点优选将第二散射板60设置在光学积分器56和聚光器62之间。 在这个位置，第二散射板60设置在离光瞳面54—定的距离，使得可获得 用于二次光源的模糊效应。优选通过模糊效应将二次光源扩大到这样的程 度使得相邻的二次光源在光瞳面54中相邻或者甚至重叠。结果，能够在掩 模面70上获得连续的角度分布，这对于特定照射设置是有利的。
第二散射板6 0还对于照射系统12的远心性和椭圆率具有有利的影响。
与第一^:射板58类似，第二散射板60具有这样的特性，所述特性是 产生角度分布的子结构的尺寸较小，优选比光学积分器56的微透镜的间距 小20%。
下面假设沿着Y方向的希望的辐照分布具有这样的半值宽度的高斯形 状，所述半值宽度确保照射场l4的希望的纵横比。如前所述，考虑到脉沖 量子化效果，这样的辐照分布形状是有利的。主要用光学积分器56和散射 板58、 60的组合能够产生这样的辐照分布。这意味着无需例如利用梯度吸 收过滤器元件阻断光。下面将参考5. 2部分中所描述的实施例解释如何获 得沿着Y方向的高斯型辐照分布的可能实现。
然而，将二次光源在X和Y方向上都扩大要求第二"^射板60也要增加 在X方向上的发散。这是不希望的，因为其导致在X方向上，即垂直于扫 描方向上的非矩形的辐照分布。必须阻断辐照分布沿着X方向的横向边缘 处的平滑斜坡，例如利用视场光阑66。如果光损失保持较小，那么第二散 射板60必须具有类似于第一散射板58的变形散射效果。因为这样的第二
散射板60没有在X方向上扩大二次光源，所以在一方面在掩模面70中具
有基本连续的角度分布和另一方面具有小的光损失之间需要做出折衷。 这里假设二次光源应该同时在X方向和Y方向上增加。为此，第二散
射板60产生旋转对称并且具有高斯形状的角度分布，如图44所演示。 5.2不同的设计方法
下面将参考图45到49解释用于第二散射板60的不同的设计方法。 原则上，可利用折射设计、衍射设计或者組合折射和衍射效果的设计 实现第二散射板。由于这个原因，所以在上面4.3.1部分中所描述的与第 一散射板58相关的所有设计都可相同地用于第二散射板60。然而，折射 设计通常更优选用于第二散射板60。这是因为作为衍射光学元件的受限的 衍射效率的结果，衍射光学元件通常会导致比折射光学元件更高的光损耗。 下面的评论涉及折射设计，但它们也可以应用于衍射方面，如果用合适的 衍射单元替代微透镜。
如果要产生如图44中所示的两维的角度分布，那么应该考虑下面的方
法
5.2.1在不同侧的两个微透镜阵列
如上进一步解释的，通过在衬底的一侧上设置第 一平行微透镜阵列以 及在另一侧上设置垂直的^t透镜第二阵列，可获得两维的角度分布。可选 择地是，可在两个不同的衬底上形成阵列。在两种情况中，通过仔细选择 每个阵列的设计参数，能够对完全相互独立的每个方向确定散射效果。
下面将参考图45解释为了产生高斯角度分布使用的近似。这里第二散 射板6 0包括多个产生具有不同角度宽度的矩形角度分布的微透镜。角度宽 度随着在中心角度oc。-0。的高斯概率分布而改变。然后所有具有不同宽度 的矩形角度分布的重叠导致整个角度分布具有高斯形状。在图45中演示了 四种不同的角度分布AD1、 AD2、 AD3和AD4。微透镜的数量越大，高斯角 度分布的近似就越好。
为了进一步沿着扫描方向平滑图45中所示的台阶轮廓，从两个孩t透镜 的阵列的正交方向偏离是有利的。例如，在两侧的樹透镜可形成在89°和
80°之间的角度。
如果微透镜阵列设置在不同的衬底上，那么衬底可i殳置为使得一个或 者两个村底通过操作者可绕着同轴的轴或者至少平行于光轴26的轴旋转。 然后能够调节在微透镜阵列之间的角度。
两个微透镜阵列从90。的偏离的取向使得一个阵列产生具有沿着另 一个阵列方向的部分的角度分布的效果。这部分导致平滑效果。用数学语 言说，结果就是图45中所示的台阶外形与该轮廓的投影的巻积。投影的实 际宽度取决于在两个微透镜阵列取向之间的角度，并且与该角度的余弦成 比例。因此，如果选择取向角使得轮廓投影的宽度与台阶宽度可相比，那 么巻积就具有可^f见的平滑效果。
还可以考虑设置微透镜阵列，使得它们不平行于扫描方向对准。如果 -敞透镜产生具有小波紋的角度分布，并且这些波紋平行于扫描方向对准， 那么入射到掩模上单一点上的全部光能(剂量)将因此改变。然而，如果 没有孩i透镜阵列平行于扫描方向对准，那么在辐照分布中的波紋也将相对 扫描方向倾斜。然后扫描运动导致许多波紋上的平均效果，所述平均效果 具有通过掩模上每个点接收的恒定的全部光能(剂量)的效果。
除此以外，在其中没有阵列平行于扫描方向对准的配置具有减少不希 望的Moire图形的优点，否则所述Moire图形作为与光学积分器56的规则 微透镜阵列的交互作用将出现。
如果两个阵列都i殳置在一个村底上，则可旋转它们，以相对于扫描方 向避免微透镜阵列的平行取向。如果两个阵列设置在不同的衬底上，则旋 转一个衬底已经足够。然而，为了保持在阵列之间的相对角度，两个衬底 可被共同旋转。
如果不要求调整微透镜的角度位置，那么无需操作者。在这种情况中， 村底可固定地接纳在安装件中，其确保希望的角度位置或微透镜阵列。 5.2.2两个在一侧交叉的微透镜阵列
如果两个柱面微透镜阵列在衬底的一侧上交叉，那么这将导致类似于 上面参考图"到34所述的用于第一散射板1158的配置。在该实施例中所
示的微透镜11581具有复曲面表面，但是也可使用通过交叉两个柱面表面 获得的表面。
当然，在这种情况中，也可考虑柱面透镜的非正交取向。 5. 2. 3旋转对称轮廓
作为进一步的选择，可使用例如图35和36所示的旋转对称微透镜。 在该实施例中，为了获得图44和45中所示的高斯整体角度分布，微透镜 的半径应该根据高斯概率分布而改变。其他的透镜参数，例如，曲率中心 或者折射率，可额外地或者可选择地改变。
5. 3.其他^L计方面
下面将参考图46到49描述用于第二散射板60的其他有利的设计方面。
图46高度示意性示出的没有成比例缩放的三个第三微透镜562X、聚 光器62以;S^见场光阑面64。两组虚线97、 98表示每个在相同的孔径角度 下离开第三微透镜562X的光束，其随后会聚到视场光阑面64中的同一场 点。第三微透镜562X的数量越高，越多的光线97、 98将在不同的角度下 辐照到浮见场光阑面64中。然而，由于第三孩i透镜562X的有限的数量，在 视场光阑面64中不是完全连续的角度分布。当然，对于Y方向也是同样的。
图47示出了同样的配置，但是还包^i殳置在光学积分器56和聚光器 62之间的额外的笫二散射板60。第二散射板60通过多个被散射的光线99 产生在图47中示出的连续角度分布。优选确定最大散射角度oux，使得散 射的具有最大散射角度ouax的光线99，如果朝着第三微透镜562X向后延伸 将以距离5射到第三樣支透镜562X上，所述距离5至少与第三微透镜562X 的间距p—样大。
如果从视场光阑面64看，似乎入射到视场光阑面64上的投影光通过 二次光源82，产生，所述二次光源82，在X方向上具有至少与第三孩i透镜 562X的间距p—样大的延长。换句话说，然后二次光源在X方向上在光瞳 面54中相邻或者甚至重叠。当然对于Y方向也可应用同样的考虑。
邻接或者重叠二次光源的结果是，投影光以连续的照射角度范围入射
到视场光阑面64中的任何点上，其中所述范围通过照射设置确定。
理想地，在光瞳面54中的辐照分布是均匀的。也可通过第二散射板获 得该特性，如参考图48和49所解释的一样。
图48示出了三个相邻二次光源82相对于Y方向的在光瞳面54中的强 度分布J。在示意性的表示中，为了简单起见，二次光源82通过梯形强度 分布表征。在这些分布之间保持有没有光通过的间隙。
然而，通过仔细设计第二散射板60的散射特性，能够有效地加宽二次 光源82，使得每个单一二次光源82的强度分布的半值宽度相交。
这在图49中示出。同样为了简单起见，这里假设第二散射板60有效 地加宽了二次光源82在光瞳面中的强度分布，但是保留了它们的梯形形 状。所述强度分布加宽到这样的程度，使得相邻的强度分布的半值宽度w 邻接。然后，重叠的强度分布82，均匀地照射光瞳面54，并且所有的照射 角度以相同的强度在0°和最大角度ouax之间出现，所述最大角度oc阻通过 瞳孔的直径确定。当然在严格意义上，这仅仅在常规的照射设置具有最大 值C7的情况下才会实现。在其他照射设置的情况中，通过设置限定完全并 且均匀照射的场。
因此，可仅用那些为了获得不同的照射i殳置提供的装置单独地限定角 度分布。在照射系统12中，这些包括第一光栅元件34、可变焦透镜组46 以及一对轴锥元件48。因此，光学积分器56和散射板58、 60确保在限定 掩模面70中的角度分布中，除了通过所述装置限定光瞳面54中的强度分 布外，不需考虑其他参数。
如果照射系统l2包括三个增加几何光通量的光学元件，即光学积分器 56和两个散射板58、 60，那么需要考虑在这三个光学元件中所述增加是如 何分布的。在这方面，已经发现按照下述方式限定通过第一散射板58、光 学积分器56以及第二散射板60产生的最大发散是有利的
NA1X < NA2X;
NA2X>5 . NA2Y;
0.9 NA3Y<NA3X<1.1 NA3Y。 其中，分别对于X方向和Y方向，NA1X是通过第一散射板58产生的 最大发散角度，NA2X和NA2Y是通过光学积分器56产生的最大发散角度， 以及NA3X、 M3Y是通过第二散射板60产生的最大发散角度。
权利要求
1. 一种用于微光刻投影曝光设备的照射系统，包括:a)光源(30)；b)光学积分器(56)，其包括第一光学子元件(561X、561Y、562X、562Y)并且产生每个发射光束的多个二次光源(82)；c)聚光器(62)，其使得所述光束在掩模面(70)中重叠；以及d)至少一个散射结构(58、60)，其包括设置在所述二次光源前面或者后面的多个第二光学子元件，其中所述第一和第二光学子元件被配置使得由相同的辐照分布照射的光学子元件被隔开5mm以上。
2. 根据权利要求l的照射系统，其中所述第一和笫二光学子元件被配 置使得由相同辐照分布照射的光学子元件被隔开10mm以上。
3. 根据权利要求2的照射系统，其中所述第一和第二光学子元件被配 置4吏得由相同辐照分布照射的光学子元件^C隔开20mm以上。
4. 根据权利要求l的照射系统，其中所述第一和第二光学子元件被配 置4吏得没有由相同辐照分布照射的光学子元件。
5. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中所述光学积分器(56) 被接纳在交换保持器(57)中。
6. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中所迷光学积分器(56) 是复眼积分器，其包括第一积分器部件(561)和第二积分器部件(562), 每个所述部件包括多个聚焦第一光学子元件(561X、 561Y、 562X、 562Y)。
7. 根据权利要求6的照射系统，其中所述第一积分器部件(561)的 第一光学子元件(561X、 561Y)具有第一焦平面，在所述第一焦平面中设 置有所述第二积分器部件(562)的第一光学子元件(562X、 562Y)。
8. 根据权利要求6或者7的照射系统，其中所述第二积分器部件(562 ) 的第一光学子元件(562X、 562Y)具有第二焦平面，在所述第二焦平面中 设置有所述第一积分器部件(561)的第一光学子元件(561X、 561Y)。
9. 根据权利要求6到8中任一项的照射系统，其中，所述第一积分器 部件(561)和所述第二积分器部件(562)每个包括X方向第一光学子 元件(561X、 562X),其仅在X方向具有折射光焦度；和Y方向第一光 学子元件(561Y、 562Y),其仅在与X方向垂直的Y方向具有折射光焦 度。
10. 根据权利要求9的照射系统，其中Y方向是所述微光刻曝光设备 (10)的扫描方向。
11. 根据权利要求9或者10的照射系统，其中所述第一积分器部件 (561)的所述X方向第一光学子元件(561X)和所述Y方向第一光学子元件(561Y)被i殳置在第一积分器支持件的相对侧上，并且，其中所述第 二积分器部件(562)的所述X方向第一光学子元件(562X)和所述Y方 向第一光学子元件(562Y)被设置在第二积分器支持件的相对侧上。
12. 根据权利要求9到11中任一项的照射系统，其中，两个积分器部 件的所述X方向第一光学子元件(561X、 562X)彼此面对。
13. 根据权利要求11或者12的照射系统，其中所述第一和第二积分 器支持件由氟石晶体制成。
14. 根据权利要求13的照射系统，其中，所述氟石是CaF2。
15. 根据权利要求11到14中任一项的照射系统，其中，所述支持件 具有在厚度和直径之间的超过O.Ol的比值。
16. 根据权利要求9到11中任一项的照射系统，其中，所述第一积分 器部件(1561)的所述X方向第一光学子元件(1561X)面向所述第二积 分器部件(1562)的所述Y方向第一光学子元件(1562Y)。
17. 根据权利要求16的照射系统，其中至少所述第一积分器支持件由 玻璃制成，特别是Si02玻璃。
18. 根据权利要求6到10中任一项的照射系统，其中，所述第一积分 器部件(2561; 3561; 3561 )的所述第一光学子元件(2562X、 2561Y; 3562X、 3561Y; 4562X、 4561Y)和所述第二积分器部件(2562; 3562; 3562)的 所述第一光学子元件(2563X、 2563Y; 3563X、 3563Y; 4563X、 4562Y) 分布在三个不同的积分器支持件上，所述积分器支持件至少沿所述照射系统(12)的光轴(26)可分别移动。
19. 根据权利要求18的照射系统，其中，在光传播方向，第一积分器 支持件支持Y方向第一光学子元件(2561Y)、第二积分器支持件支持X 方向第一光学子元件(2562X)以及第三积分器支持件在一侧支持X方向 第一光学子元件(2563X )并在另 一侧支持Y方向第一光学子元件(2563Y )。
20. 根据权利要求19的照射系统，其中在所述第一积分器支持件的前 面设置有至少一个散射结构(58)。
21. 根据权利要求19的照射系统，其中在所述第一积分器支持件和所 述第二积分器支持件之间设置有至少一个散射结构(58，)。
22. 根据权利要求18的照射系统，其中，在光传播方向，第一积分器 支持件支持Y方向第一光学子元件(4561Y)、第二积分器支持件在一侧 支持Y方向第一光学子元件(4562Y)并在另一侧支持X方向第一光学子 元件(4562X)，以及第三积分器支持件支持X方向第一光学子元件(4563X)。
23. 根据权利要求22的照射系统，其中在所述第三积分器支持件的后 面设置有至少一个散射结构(60)。
24. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，包括第一光学子元件， 其通过交叉两个具有非正交的纵向轴的柱面透镜获得。
25. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，包括通过交叉柱面透镜 和复曲面透镜获得的第一光学子元件。
26. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，包括第一光学子元件， 其被形成为被矩形限定的旋转对称微透镜。
27. 根据权利要求26的照射系统，其中，所述旋转对称微透镜具有非 球面形状。
28. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，所述第一或第二 光学子元件具有非球面效果，使得，在掩模面(70 )中，沿着在掩模面(70 ) 中照射的场(14)的至少一个边缘的辐照比照射场(14)的中心的辐照高。
29. 根据权利要求28的照射系统，其中，在所述照射场(14)的至少 一个边缘上的辐照比在所述照射场(14)的中心的辐照高至少p%，其中p 是在0.5到8的范围内。
30. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，在垂直于所述照 射系统(12)的光轴的方向上，所述第一光学子元件具有第一间距并且所 述第二光学子元件具有第二间距。
31. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，所述第二光学子 元件净皮^L置为周期性阵列。
32. 根据权利要求30和31的照射系统，其中所述第一间距大于所述 第二间距。
33. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，所述第二光学子 元件被设置成非周期性的阵列。
34. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，至少两个第二光 学子元件沿着至少一个方向具有不同的尺寸。
35. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，至少两个光学子 元件具有不同的内部结构。
36. 根据权利要求35的照射系统，其中，不同的内部结构通过垂直于 所述照射系统的光轴相对偏移预定结构而限定。
37. 根据权利要求35的照射系统，其中不同的结构通过成比例缩放预 定的结构而限定。
38. 根据权利要求30的照射系统，其中，至少一个第二子元件具有沿 着至少一个方向改变的第二间距。
39. 根据权利要求38的照射系统，其中，所述所述至少一个方向是所 述至少一个第二子元件的纵向方向。
40. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，所述第一光学子 元件在几何光通量增加的方向上具有第一间距df1000 p m。
41. 根据权利要求40的照射系统，其中，d!〈600pm。
42. 根据权利要求40或者41的照射系统，其中，所述第二光学子元 件在几何光通量增加的方向上具有第二间距d2< ^ in m。
43. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，至少一个第二光 学子元件包括衍射光学元件(Ml、 M2、 M3)。
44. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，所述至少一个第 二光学子元件包括微透镜。
45. 根据权利要求44的照射系统，其中，所述微透镜具有柱面形状。
46. 根据权利要求44或者45的照射系统，其中，所述微透镜通过具 有恒定或者变化宽度的平坦区域隔开，其中所述区域产生作为衍射效果的 结果的角度分布。
47. 根据权利要求44到46中任一项的照射系统，其中，所述微透镜 具有复曲面形状。
48. 根据权利要求44到47中任一项的照射系统，其中，所述第二光 学子元件由氟石晶体或者玻璃制成，尤其是由SK)2制成。
49. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中，沿着光传播方向， 在所述光学积分器(56)前面，设置有至少一个散射结构(58)。
50. 根据权利要求49的照射系统，其中每个第二光学子元件产生变形 的角度分布，使得所述几何光通量在正交方向上被增加到不同程度。
51. 根据权利要求50的照射系统，其中，在沿着所述投影啄光设备的 扫描方向，相比于垂直于所述扫描方向的方向，所述几何光通量^皮增加到 较小的程度。
52. 根据权利要求51的照射系统，其中，所述几何光通量沿着所述投 影曝光设备(10)的扫描方向基本不增加。
53. 根据权利要求49的照射系统，其中，每个第二光学子元件产生基 本直角的角度分布。
54. 根据权利要求49的照射系统，其中，所述至少一个散射结构产生 具有最大对比度的近场辐照分布，所述最大对比度比通过散斑产生的对比 度高5%以下。
55. 根据权利要求6的照射系统，其中，每个第二光学子元件与所述 第 一积分器部件的所述第 一光学子元件、所述第二积分器部件的第 一光学 子元件一起，产生足够完全照射的角度分布。
56. 根据权利要求49的照射系统，其中，在所述至少一个散射结构和 所述光学积分器之间的距离不同于所述至少 一个散射结构的Talbot距离。
57. 根据权利要求49的照射系统，其中，所述第一光学子元件具有通 过第 一边界线限定的形状，所述第二光学子元件具有通过第二边界线限定 的形状，并且其中，所述笫一边界线和所述第二边界线形成在0.1。 <oc <89.9°之间的角度a。
58. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，其中沿着光传播方向， 在所述光学积分器(56)后面，设置有所述至少一个散射结构(60)。
59. 根据权利要求58的照射系统，其中，所述至少一个散射结构(60) 与所述光学积分器(56) —起在所述掩模面(70)中产生辐照分布，所述 辐照分布沿着至少一个方向具有在零辐照水平和最高辐照水平之间的过渡 区，以及其中，所述过渡区沿着所述至少一个方向具有大于lmm的尺寸。
60. 根据权利要求59的照射系统，其中，所述过渡区具有大于2.5mm 的尺寸。
61. 根据权利要求58或59的照射系统，包括在第一方向上增加所述 几何光通量的第一类型的第二光学子元件，以及在第二方向上增加所述几 何光通量的第二类型的光学子元件。
62. 根据权利要求61的照射系统，其中，所述第一类型的第二光学子 元件在所述投影膝光设备的扫描方向上产生高斯角度分布。
63. 根据权利要求61的任一项的照射系统，其中，所述第一类型的第 二光学子元件在所述投影曝光设备的扫描方向上产生具有在零水平到恒定 最高水平之间的平滑过渡的角度分布。
64. 根据权利要求63的照射系统，其中，所述斜坡基本具有高斯形状。
65. 根据权利要求61到64中任一项的照射系统，其中，所述第二类 型的第二光学子元件垂直于所述投影曝光设备的扫描方向产生矩形角度分 布。
66. 才艮据权利要求61到65中任一项的照射系统，其中，所述第一类 型和第二类型的第二光学子元件被^L置在共同支持件的相对侧上。
67. 根据权利要求61到65中任一项的照射系统，其中，所述第一类 型和第二类型的第二光学子元件被设置在不同的支持件上，所述不同支持件被配置为绕与所述照射系统的光轴基本平行的旋转轴可相对于彼此旋 转。
68. 根据权利要求61到66中任一项的照射系统，其中，所述第一方 向和所述第二方向不正交。
69. 根据权利要求61到66中任一项的照射系统，其中，所述第一方 向和所述第二方向都不平行于所述投影曝光设备的扫描方向。
70. 根据权利要求69中任一项的照射系统，包括用于共同改变所述第 一和所述第二方向的控制器。
71. 根据权利要求69中任一项的照射系统，包括用于独立改变所述第 一和所述第二方向的控制器。
72. 根据权利要求62的照射系统，其中，所述高斯角度分布通过重叠 多个不同宽度的基本矩形的角度分布而近似。
73. 根据权利要求72的照射系统，其中，所述第二光学子元件是具有 不同间距的柱面状微透镜。
74. 根据权利要求58到73中任一项的照射系统，其中，所述第二光 学子元件通过交叉具有不同纵向长度的柱面微透镜获得。
75. 根据权利要求74的照射系统，其中，所述纵向长度是正交的。
76. 根据权利要求58到64中任一项的照射系统，其中，所述第二光 学子元件是具有不同形状的旋转对称微透镜。
77. 根据权利要求58到76中任一项的照射系统，其中，所述至少一 个散射结构被设置在所述光学积分器和所述聚光器之间。
78. 根据权利要求77的照射系统，其中，所述第二光学子元件被配置 并且与所述第二积分器部件间隔开，使得从所述掩模侧入射到多个产生完 全角度分布的第二光学子元件上的准直光束将在至少一个方向上完全照射在所述至少一个方向上的所述第二积分器部件的第一光学子元件。
79. 根据权利要求6以及59到78中任一项的照射系统，其中，所述 第二光学子元件^L配置，使得多个产生所述完全角度分布的第二光学子元 件被分布在具有比所述第二积分器部件的所述第一光学子元件的间距更小 的直径的区域上。
80. 根据权利要求6以及59到79中任一项的照射系统，其中，所述 至少一个散射结构以下述方式改变所述角度分布，所述方式在没有所述至 少一个散射结构时，通过扩大所述二次光源使得它们相邻或者重叠而获得。
81. 根据前述权利要求中任一项的照射系统，包括平行于所述投影曝 光设备的扫描方向设置的具有两个相对行的相邻叶片的光阑装置，并且被 配置为选择性地插入通过所述光源产生的投影光束中。
82. —种用于微光刻投影曝光设备的照射系统，包括a) 光轴，b) 散射部件，其包括通过第一边界线分离的散射元件，以及c) 复眼透镜，其包括通过第二边界线分离的多个微透镜，其中，在垂直于所述光轴的平面上的投影中，在直径至少为5mm的 区域中，没有笫一边界线与第二边界线相重合。
83. —种用于微光刻投影膝光设备的照射系统，包括a) 第一光学元件，其在X方向以最大角度NA1X和在Y方向以最 大角度NA1Y增加分散，b) 第二光学元件，其在X方向以最大角度NA2X和在Y方向以最 大角度NA2Y增加分散，c) 第三光学元件，其在X方向以最大角度NA3X和在Y方向以最大 角度NA3Y增加分散，其中下述关系成立d) NA1X<NA2X，e) NA2X>5 NA2Y，f) 0.9 NA3Y<NA3X<1.1 NA3Y。
84. —种用于微光刻投影啄光设备的照射系统，包括a) 光源，b) 光学积分器，其产生多个每个发射光束的二次光源，c) 聚光器，其使得所述光束在掩模面中重叠，以及d) 至少一个^:射结构，其纟皮设置在所述光学积分器和所述聚光器之间。
85. 根据权利要求80的照射系统，其中，至少另一个散射结构被设置 在所述光学积分器的前面或者其中。
86. —种用于微光刻投影曝光设备的照射系统，包括a) 光源，b) 光学积分器，其产生二次光源，以及c) 至少一个散射结构，其包括伪随机配置的子元件，其中每个子元件 基本仅在一个方向上增加几何光通量。
87. 根据权利要求86的照射系统，其中，所述至少一个散射结构包括 第 一伪随机配置的子元件，其每个基本仅在第 一方向上增加所述几何光通 量，并且其中，所述至少一个散射结构包括第二伪随机配置的子元件，其 每个基本仅在第二方向上增加所述几何光通量。
88. 根据权利要求87的照射系统，其中，所述第一方向和所述第二方 向至少基本垂直。
89. —种用于微光刻投影曝光设备的照射系统，包括光学积分器和至 少一个散射结构，所述散射结构具有多个子元件，其产生具有不同角度宽 度的矩形角度分布。
90. —种用于微光刻投影爆光设备的照射系统，包括a) 光源，b) 用于产生二次光源的光学积分器，以及c) 第一散射结构，其在一个方向上产生基本为矩形的角度分布，以及d) 第二散射结构，其在两个正交的方向上产生基本为高斯的角度分 布。
91. 一种投影曝光设备，其包括根据前述权利要求中任一项的照射系统。
92. —种制造微结构装置的微光刻方法，包括下述步骤a) 提供支持光敏层的衬底；b) 提供将被成像到所述光敏层上的掩模包含结构；c) 提供权利要求86的投影曝光设备；d) 通过所述投影曝光设备将所述掩模的至少 一部分投影到所述光 敏层上。
93. —种孩t结构装置，其根据权利要求92的方法制造。
全文摘要
一种用于微光刻投影曝光设备的照射系统，包括光源(30)和光学积分器(56)。后者具有第一光学子元件(561X、561Y、562X、562Y)并且产生每个发射光束的多个二次光源(82)。聚光器使得所述光束在掩模面(70)中重叠。至少一个散射结构(58、60)包括设置在所述二次光源前面或者后面的多个单独设计的第二光学子元件。所述第一和第二光学子元件被配置使得由相同的辐照分布照射的光学子元件被隔开5mm以上。
文档编号G03F7/20GK101384966SQ200780005542
公开日2009年3月11日 申请日期2007年2月14日 优先权日2006年2月17日
发明者A·肖尔茨, H·西克曼, J·旺格勒, K·怀布尔, M·德古恩瑟, M·毛尔, M·莱, R·弗尔克尔, R·沙恩韦贝尔, U·施彭格勒 申请人:卡尔蔡司Smt股份有限公司