專利名稱：微光刻曝光裝置中照明掩模的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及微光刻曝光裝置中照明掩模的照明系統(tǒng)。更具體而言， 本發(fā)明涉及包括反射元件陣列的這樣的照明系統(tǒng)，其可以被實(shí)現(xiàn)為微機(jī)電系 統(tǒng)(microelectro-mechanical system MEMS ),具體地為H字孩i4竟裝置(digital micromirror device DMD )。
背景技術(shù)：
微光刻(也稱作光學(xué)光刻或僅稱作光刻)是用于制作集成電路、液晶顯 示器和其它的微結(jié)構(gòu)裝置的技術(shù)。更具體地，與蝕刻工藝相結(jié)合的微光刻的 工藝用于構(gòu)圖形成于基底(例如，硅晶片)上的薄膜疊層中的特征。當(dāng)制作 每一層時(shí)，首先將晶片涂覆上對(duì)諸如深紫外(DUV)光的輻射敏感的光致抗 蝕劑材料。之后，在上部具有光致抗蝕劑材料的晶片被投射曝光裝置中的投 射光曝光。該裝置將具有圖案的掩模投射到光致抗蝕劑材料上從而后者僅在 由掩模圖案確定的特定位置處曝光。此后，在光致抗蝕劑材料曝光之后對(duì)其 進(jìn)行顯影，用于產(chǎn)生與掩模圖案對(duì)應(yīng)的圖像。蝕刻工藝接著將圖案?jìng)鬟f到晶 片上的薄模層疊體。最后，去除光致抗蝕劑材料。使用不同的掩模重復(fù)該工 藝產(chǎn)生經(jīng)多層化的^t結(jié)構(gòu)部件。
投射曝光裝置典型地包括照明掩模的照明系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)掩模的掩模臺(tái)、投 射物鏡以及對(duì)準(zhǔn)涂覆有光致抗蝕劑材料的晶片的晶片對(duì)準(zhǔn)臺(tái)。照明系統(tǒng)照明 掩模上例如可以具有延長(zhǎng)的矩形狹縫形狀的區(qū)域。
現(xiàn)有的投射曝光裝置中，可以在兩種不同類型的裝置之間做出區(qū)別。在 一種類型中，通過一次就將整個(gè)掩i^莫圖案曝光到目標(biāo)部分上；這樣的裝置通 常稱為晶片步進(jìn)曝光器。在常被稱作為步進(jìn)-掃描設(shè)備或掃描器的另 一種類 型的裝置中，通過以給定的基準(zhǔn)方向在投射光束下逐漸地掃描掩模圖案而同步地平行于或反平行于該方向掃描晶片臺(tái)來輻照每一目標(biāo)部分。晶片和掩模的速度比等于投射物鏡的放大率，其通常小于l,例如1:4。將理解到，術(shù)語"掩模，，(或掩模母版)可以廣義地解釋為成構(gòu)圖 (patterning)裝置。通常使用的掩模包含可透射的或可反射的圖案，且可以 例如是二元、交替相移、衰減相移或各種混合掩模類型。然而，也存在主動(dòng) 掩模，例如，為實(shí)現(xiàn)為可編程鏡陣列的掩模。這樣的裝置的示例是具有粘彈 性(viscoelastic )控制層和反射表面的可尋址矩陣表面。例如，從US 5,296,891 、 US 5,523,193 、 US 6,285,488 Bl， US 6,515,257 Bl和WO 2005/096098A2,可以收集有關(guān)這些鏡陣列的更多信息。另外，如在US 5,229,872中所述，可編程LCD陣列可以用作主動(dòng)掩模。為了簡(jiǎn)單起見，該 文本的剩余部分具體地涉及包括掩模和掩模臺(tái)的裝置；然而，在這樣的裝置 中所討論的總體原則應(yīng)當(dāng)被視為如上所闡述的構(gòu)圖裝置的較廣泛的含義。隨著制造微結(jié)構(gòu)裝置的技術(shù)的發(fā)展，對(duì)照明系統(tǒng)的需求也在不斷地增 加。理想上，照明系統(tǒng)使用具有良好限定的輻照和角度分布的投射光照明掩 模上被照明區(qū)域的每一個(gè)點(diǎn)。術(shù)語"角度分布"描述了向掩模平面中特定點(diǎn) 會(huì)聚的光束的總體光能量如何在沿構(gòu)成光束的光線傳播的各種方向中分布。打到掩模上的投射光的角度分布通常適于要投射到光致抗蝕劑材料上 的圖案的類型。例如，相對(duì)大尺寸的特征可能需要不同于小尺寸特征的角度 分布。最常用的投射光的角度分布被稱為傳統(tǒng)的環(huán)狀、偶極或四極照明設(shè)置。 這些術(shù)語指稱照明系統(tǒng)的光瞳表面中的輻照分布。例如，就環(huán)狀照明設(shè)置而 言，僅光瞳表面中的環(huán)狀區(qū)域被照明。因此，在投射光的角度分布中僅存在 小范圍的角度，且所有光線從而以相似的角度傾斜地打到掩模上。已知本領(lǐng)域中不同的手段來改變掩模平面中的投射光的角度分布，從而 獲得期望的照明設(shè)置。在最簡(jiǎn)單的情形中，包括一個(gè)或多個(gè)開口的光闌(光 圈)放置與照明系統(tǒng)的光瞳表面。由于光瞳表面的位置轉(zhuǎn)換成諸如掩模平面 的傅立葉相關(guān)場(chǎng)平面中的角度，所以光瞳表面中的開口的尺寸、形狀和位置 確定掩模平面中的角度分布。然而，照明設(shè)置的任何改變需要替換光闌。這 使得難于最終調(diào)整照明設(shè)置，因?yàn)檫@可能需要具有略微不同的尺寸、形狀和 位置的裝置的非常大量的光闌。因此，許多常用的照明系統(tǒng)包括至少在某一程度上可能實(shí)現(xiàn)該可調(diào)整元 件以連續(xù)地改變光瞳表面的照明。常規(guī)地，包括變焦物鏡和一對(duì)軸錐體元件7的變焦軸錐體系統(tǒng)被用于此目的。軸錐體元件是在其一側(cè)具有圓錐面而相反 一側(cè)通常是平面的折射透鏡。通過提供一對(duì)這樣的元件 一個(gè)具有凸圓錐面 而另一個(gè)具有互補(bǔ)的凹圓錐面，可以徑向地移動(dòng)光能量。該移動(dòng)取決于軸錐 元件之間距離。變焦物鏡使得可以改變光瞳表面上被照明區(qū)域的尺寸。然而，利用這樣的變焦軸錐體系統(tǒng)，僅能夠產(chǎn)生常規(guī)的和環(huán)狀的照明設(shè) 置。對(duì)于例如偶極或四極照明設(shè)置的其它的照明設(shè)置，需要額外的光闌或光 學(xué)光柵元件。光學(xué)光柵元件對(duì)于其表面中的每一個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生在遠(yuǎn)場(chǎng)中對(duì)應(yīng)于特 定被照明區(qū)域的角度分布。這樣的光學(xué)光柵元件常常實(shí)現(xiàn)為衍射光學(xué)元件，且更具體地為計(jì)算機(jī)生成全息圖(CGH)。通過將這樣的元件布置在光瞳表 面前且在其之間布置聚光透鏡，可以在光瞳表面中產(chǎn)生幾乎任何任意的強(qiáng)度 分布。額外的變焦軸錐體系統(tǒng)使得可以以有限的程度改變由光學(xué)光柵元件產(chǎn) 生的照明分布。然而，變焦軸錐體系統(tǒng)僅提供照明設(shè)置的有限的調(diào)整度。例如，其可以 使得僅四極照明設(shè)置的四個(gè)極中的一個(gè)極沿任意方向錯(cuò)位。為此，必須使用 另一光學(xué)光柵元件，其特別設(shè)計(jì)用于光瞳表面中的該特定強(qiáng)度分布。這樣的 光學(xué)光柵元件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)輸是消耗時(shí)間且昂貴的過程，且因此具有較 少的靈活性來使得光瞳表面中的光強(qiáng)度分布適于投射曝光裝置的操作者的 需要。為了增加在掩模平面中產(chǎn)生不同角度分布的靈活性，已經(jīng)建議利用照明 光瞳表面的鏡陣列。在EP 1 262 836 Al中，鏡陣列實(shí)現(xiàn)為包括多于1000個(gè)的微反射鏡的微 機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。每一鏡可以在彼此垂直的兩個(gè)不同的平面中傾斜。因 此，在這樣的鏡裝置上的入射輻照能夠(基本上)反射成任一期望的半球方 向。布置在鏡陣列和光瞳表面之間的聚光透鏡將由鏡產(chǎn)生的反射角轉(zhuǎn)換成光 瞳表面中的位置。該已知的照明系統(tǒng)使得可以用多個(gè)圓點(diǎn)照明光瞳表面，其 中每一點(diǎn)與一個(gè)特定微反射鏡相關(guān)并且通過傾斜該鏡可自由地移動(dòng)橫越光瞳表面。從諸如US 2006/0087634 Al和US 7,061,582 B2的其它的專利文檔中可 知相似的照明系統(tǒng)。WO 2005/026843 A2公開了 一種照明系統(tǒng)，其中衍射光學(xué)元件布置在鏡 陣列與照明系統(tǒng)的光瞳表面之間的光束路徑中。該衍射光學(xué)元件產(chǎn)生疊加在由鏡陣列的多個(gè)鏡產(chǎn)生的角度分布上的額外的角度分布。光瞳表面中的強(qiáng)度 分布則可以描述為鏡陣列產(chǎn)生的強(qiáng)度分布與該衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的強(qiáng)度分 布的巻積。設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的角度分布，以便其符合后續(xù)的形成為蠅眼透鏡 的光學(xué)積分器的通道的幾何形狀。這避免了鏡陣列僅部分地照明通道。衍射 光學(xué)元件從而產(chǎn)生相同的角度分布，而與光束通過該元件的位置無關(guān)。在WO 2005/026843 A2中描述的另 一實(shí)施例中，鏡陣列的多個(gè)鏡支持衍 射光學(xué)結(jié)構(gòu)或具有相當(dāng)效應(yīng)的結(jié)構(gòu)?？梢栽O(shè)計(jì)鏡，以使得它們產(chǎn)生例如能夠 由多個(gè)不必須共輒的光點(diǎn)組成的基本分布。通過傾斜單個(gè)反射鏡，光點(diǎn)的布 置能夠在光瞳表面上移動(dòng)。在另一實(shí)施例中，鏡表面被彎曲，但不支持衍射 結(jié)構(gòu)。單個(gè)鏡的曲率影響在光瞳表面上由每一單個(gè)鏡產(chǎn)生的光點(diǎn)的大小。已知的包括反射陣列的照明系統(tǒng)需要非常多的反射元件用于獲得期望 的照明設(shè)置可變性。如果反射元件的數(shù)量太少，則光瞳表面中僅非常粗糙的 照明區(qū)域的圖案是可能的。例如，如果反射元件在光瞳表面中產(chǎn)生圓形斑點(diǎn)， 則照明光瞳表面中較大的連續(xù)區(qū)域是不可能的。如果鏡元件與如從前述WO 2005/026843 A2中已知的衍射光學(xué)元件相結(jié)合，則照明的區(qū)域可以是連續(xù) 的，但卻難于近似照明區(qū)域的例如圓形的曲線周邊。利用非常大量的鏡元件， 例如超過10000個(gè)，光斑足以小到照明光瞳表面中具有任意周邊的擬連續(xù)的 較大區(qū)域。然而，這樣的陣列的生產(chǎn)和可靠性還未能符合要求，并且即使可 以克服其余的技術(shù)問題，這樣的陣列明顯是極其昂貴的。發(fā)明內(nèi)容因此， 一個(gè)目的在于提供改進(jìn)的照明系統(tǒng)，以在微光刻投影曝光裝置中 照明掩膜。照明系統(tǒng)將包括反射元件陣列(或具有相似效應(yīng)的裝置)，其還 具有進(jìn)一 步改進(jìn)的可變性而不需要增加反射元件的數(shù)量。依照本發(fā)明的第一方面，該目的通過包括光軸、光瞳表面和反射或透明 光束偏轉(zhuǎn)元件的光束偏轉(zhuǎn)陣列的照明系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。光束偏轉(zhuǎn)陣列中的每一偏 轉(zhuǎn)元件適于將打入光束偏轉(zhuǎn)一響應(yīng)于控制信號(hào)可變的偏轉(zhuǎn)角。偏轉(zhuǎn)元件布置 在第一平面中。照明系統(tǒng)還包括光學(xué)光柵元件，其包括多個(gè)微透鏡和/或衍射 結(jié)構(gòu)且布置在第二平面中。光束偏轉(zhuǎn)陣列和光學(xué)光柵元件在光瞳表面中共同 產(chǎn)生兩維強(qiáng)度分布。依照本發(fā)明，照明系統(tǒng)還包括使第一平面與第二平面光學(xué)共軛的光學(xué)成像系統(tǒng)。作為第 一平面與第二平面之間的共軛結(jié)果，光瞳表面中的兩維強(qiáng)度分布 是光束偏轉(zhuǎn)陣列產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布與光學(xué)光柵元件產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的巻積。然而，與從WO 2005/026843 A2中已知的現(xiàn)有技術(shù)的照明系統(tǒng)不同， 依照本發(fā)明的該方面的照明系統(tǒng)確保光束偏轉(zhuǎn)陣列上的位置與光學(xué)光柵元 件上的位置之間毫無疑義的一對(duì)一的關(guān)系。例如，如果假設(shè)第二平面是物平面以及第一平面是光學(xué)成像系統(tǒng)的像平 面，這意味著打到光學(xué)光柵元件的特定位置上的全部光線也打到光束偏轉(zhuǎn)陣 列的特定偏轉(zhuǎn)元件的相同位置上。這使得可能設(shè)置光學(xué)光柵元件的對(duì)應(yīng)于特 定偏轉(zhuǎn)元件的位置，以便其理想地適配于該特定偏轉(zhuǎn)元件。這樣的適配可能 涉及允許到達(dá)特定偏轉(zhuǎn)元件的光量或如果光學(xué)光柵元件具有偏振效應(yīng)的話 則可能涉及其偏振態(tài)。然而，該光學(xué)共軛可能的最有利的效應(yīng)在于光學(xué)光柵元件可以包括多個(gè) 域(zone),其中通過由光學(xué)成像系統(tǒng)產(chǎn)生的光學(xué)共軛，每一域與光束偏轉(zhuǎn) 陣列的至少 一個(gè)偏轉(zhuǎn)元件相關(guān)聯(lián)。至少兩個(gè)域可以產(chǎn)生不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布。如果又假設(shè)光束偏轉(zhuǎn)陣列布置在光學(xué)光柵元件和光瞳表面之間，這意味應(yīng)于控制信號(hào)而改變偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)角，則可以在該光瞳表面移動(dòng)該遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布。由光學(xué)光柵元件產(chǎn)生的不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布可以接著與光瞳表面中的 不同配置相結(jié)合，從而可以產(chǎn)生各種不同配置。通過適當(dāng)?shù)剡x4奪由光學(xué)光柵 元件的域產(chǎn)生的不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，利用很小數(shù)量的例如小于100個(gè)或甚 至小于50個(gè)的偏轉(zhuǎn)元件，可以在光瞳表面中產(chǎn)生各種不同遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。作為必然的結(jié)果，如果光學(xué)光柵元件布置在光束偏轉(zhuǎn)陣列與光瞳表面之 間，則也是如此。在這種情況中，第一平面是物平面而第二平面是光學(xué)成像 系統(tǒng)的像平面。光學(xué)光柵元件的域僅由布置在與域的區(qū)域光學(xué)共軛的區(qū)域中 的該或那些偏轉(zhuǎn)元件照明。通過改變特定偏轉(zhuǎn)元件的反射角，可以改變打到 相關(guān)聯(lián)的域上的光線的方向。由特定域和相關(guān)的(多個(gè))偏轉(zhuǎn)元件的結(jié)合所 產(chǎn)生的總角度分布能夠也描述為域產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布與偏轉(zhuǎn)元件產(chǎn)生的 遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的巻積。如果多個(gè)偏轉(zhuǎn)元件照明產(chǎn)生指定的角度分布的單個(gè)域，則簡(jiǎn)單地通過改10的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布可以自由地布置在 光瞳表面中。每一個(gè)或某些偏轉(zhuǎn)元件可以適配成"開啟"狀態(tài)或"關(guān)斷"狀態(tài)。"開 啟"狀態(tài)特征在于偏轉(zhuǎn)的光束在預(yù)定位置處通過光瞳表面。"關(guān)斷"狀態(tài)特 征在于偏轉(zhuǎn)的光束不通過光瞳表面。這樣的數(shù)字反射陣列通常具有較簡(jiǎn)單的 機(jī)械結(jié)構(gòu)。如果多于一個(gè)的偏轉(zhuǎn)元件與產(chǎn)生特定遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的單個(gè)域相關(guān)聯(lián)，則 這樣的數(shù)字光束偏轉(zhuǎn)陣列還使得可以改變?cè)摲植嫉目傮w強(qiáng)度。在由域產(chǎn)生的 遠(yuǎn)場(chǎng)中的總體強(qiáng)度可以接著通過簡(jiǎn)單地切換與各個(gè)域相關(guān)聯(lián)的期望數(shù)量的 偏轉(zhuǎn)元件開啟或關(guān)斷來改變。光束偏轉(zhuǎn)元件可以配置為能夠以在其間形成角度的兩個(gè)傾斜軸來傾斜 的多個(gè)鏡。在另一實(shí)施例中，光束偏轉(zhuǎn)元件是透射的電光或聲光元件。依照另 一方面，提供在照明微光刻曝光裝置中用于照明掩模的照明系 統(tǒng)，其包括反射或透明光束偏轉(zhuǎn)元件的光束偏轉(zhuǎn)陣列。每一光束偏轉(zhuǎn)元件配 置為將打入光線以響應(yīng)于控制信號(hào)可變的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)。至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)元件以照本發(fā)明的該方面，安裝至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件，以便其具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。除了兩個(gè)通常正交傾斜軸，也可以通過優(yōu)選地至少大體上垂直于光束偏 轉(zhuǎn)元件的光學(xué)表面延伸的旋轉(zhuǎn)軸來旋轉(zhuǎn)光束偏轉(zhuǎn)元件(例如鏡表面，如果光 束偏轉(zhuǎn)元件是鏡)。如果光束偏轉(zhuǎn)元件是電光或聲光元件或其它的透射元件， 則額外的旋轉(zhuǎn)軸可以至少大體上垂直于該光出射表面。


本發(fā)明的各種特征及優(yōu)勢(shì)可以通過下面結(jié)合附圖的具體描述而更容易來理解，其中圖l是依照本發(fā)明的投影曝光設(shè)備的透視且經(jīng)相當(dāng)簡(jiǎn)化的圖；圖2是通過包含在圖1所示的投影曝光設(shè)備中的照明系統(tǒng)的子午截面；圖3是包含在圖2的照明系統(tǒng)中的鏡陣列的透視圖；圖4是通過圖3的鏡陣列的橫截面；圖5a至5c是示出由光學(xué)光柵元件的域和鏡元件產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的巻積的示意圖6至圖IO是示出由光學(xué)光柵元件和鏡陣列的不同配置產(chǎn)生的不同的
遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的巻積的示意圖11和圖12是與圖6相類似的但針對(duì)不同光學(xué)光柵元件的示意圖13是與圖6相類似的但針對(duì)另一光學(xué)光柵元件的示意圖14至16示出利用圖13所示的光學(xué)光柵元件但利用不同的鏡陣列配
置所獲得的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布；
圖17是通過依照本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的照明系統(tǒng)的子午截面；
圖18是包含在圖17的照明系統(tǒng)中的光學(xué)光柵元件上的俯視圖，以及光
瞳表面的示意圖示；
圖19是可以包含在圖17的照明系統(tǒng)中的不同的光學(xué)光柵元件的俯視
圖20是通過依照本發(fā)明的另 一方面的照明系統(tǒng)的子午截面； 圖21是用于圖20的照明系統(tǒng)中的鏡陣列的透視圖，該鏡陣列包括支持 衍射結(jié)構(gòu)的多個(gè)鏡；
圖22示出由圖21所示的鏡陣列支持的衍射結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分
布；
圖23是用于圖20所示的照明系統(tǒng)中的鏡陣列的透視圖，該鏡陣列包括 支持衍射結(jié)構(gòu)且具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的鏡；
圖24a和24b是圖23所示的陣列中的在兩個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置上的單個(gè)鏡 元件的透浮見圖25示出由圖23所示的鏡陣列支持的衍射結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布，其中鏡布置在第一旋轉(zhuǎn)位置處；
圖26示出利用布置在圖25所示的第一旋轉(zhuǎn)位置處的鏡所獲得的總遠(yuǎn)場(chǎng) 強(qiáng)度分布(偶極設(shè)置)；
圖27是與圖25相似的圖示，其中鏡布置在第二旋轉(zhuǎn)位置處；以及
圖28示出利用布置在圖27所示的第二旋轉(zhuǎn)位置處的鏡所獲得的總遠(yuǎn)場(chǎng) 強(qiáng)度分布(環(huán)形設(shè)置)。
具體實(shí)施例方式
1、投影曝光設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)
12圖1是在集成電路及其他微結(jié)構(gòu)部件的制造中所使用的投影曝光設(shè)備的 透視及高度簡(jiǎn)化圖。該投影曝光設(shè)備包括照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包含產(chǎn)生投 射光的光源的12以及將該4殳射光轉(zhuǎn)換成具有仔細(xì)定義的特性的投射光束的
照明光學(xué)部件。投射光束照明包含最小結(jié)構(gòu)18的掩模16上的區(qū)域14,照明 區(qū)域14具有近似環(huán)帶形狀。然而，也可以考慮例如矩形的照明區(qū)域14的其 它形狀。
投射物鏡20將照明區(qū)域14中的結(jié)構(gòu)18成像到施加到基底24的光敏層 22上，例如光致抗蝕劑材料。可以由硅晶片形成的基底24布置在晶片臺(tái)(未 示出)上，從而光敏層22的上表面精確位于投射物鏡20的像平面中。掩模 16通過掩模臺(tái)(未示出)定位在投射物鏡20的物平面中。由于投射物鏡20 具有例如1: 4的小于1的》文大率，所以在光^:層22上形成照明區(qū)域14中 的結(jié)構(gòu)18的縮小像14'。
2、照明系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
圖2是通過圖1所示的照明系統(tǒng)12的第一實(shí)施例的更具體的子午截面。 為了簡(jiǎn)潔起見，圖2的圖示是相當(dāng)簡(jiǎn)化的且未按比例。這特定地意味不同的 光學(xué)單元僅由非常少的光學(xué)元件來表示。實(shí)際中，這些單元可以包括顯著更 多的透鏡和其它的光學(xué)元件。
照明系統(tǒng)12包括殼體28和光源(即，在所示本實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)為受激準(zhǔn) 分子激光器30)。受激準(zhǔn)分子激光器30發(fā)射波長(zhǎng)約為193nm的投射光。也 可以考慮其它類型的光源和例如248nm或157nm的其它波長(zhǎng)。
在所示的實(shí)施例中，受激準(zhǔn)分子激光器30發(fā)射的投射光進(jìn)入擴(kuò)束單元 32,在擴(kuò)束單元中，擴(kuò)展光束而不改變其幾何光通量。如圖2所示的擴(kuò)束單 元32可以包括數(shù)個(gè)透鏡或可以實(shí)現(xiàn)為鏡陣列。在通過擴(kuò)束單元32之后，投 射光打到光學(xué)光柵單元34上，其可替換地容納在替換支架35中。
如下參考圖6將進(jìn)一步更具體描述的，光學(xué)光柵單元34包括多個(gè)相鄰 域Zij，在所示的實(shí)施例中，該多個(gè)相鄰域Zij在光學(xué)光柵元件34所延展的平 面中形成矩形格柵狀陣列。每一域Zij包含在遠(yuǎn)場(chǎng)中產(chǎn)生仔細(xì)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度分 布的衍射光學(xué)元件。在遠(yuǎn)場(chǎng)中，觀察到由衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的強(qiáng)度分布的距 離與包含在該元件中的衍射結(jié)構(gòu)的典型寬度相比大。在該情況中，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度 分布是由描述衍射結(jié)構(gòu)的幾何形狀的幅度函數(shù)的傅立葉變化給出的。由于該 原因，借助于適當(dāng)?shù)难苌涔鈱W(xué)元件，幾乎可以設(shè)計(jì)任意期望的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。該衍射光學(xué)元件具有由期望的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的逆傅立葉變化所給出的幅度
函數(shù)。該類型的衍射光學(xué)元件常被稱作"計(jì)算機(jī)生成全息圖"(CGH)并且 已經(jīng)可從各種各樣的光學(xué)技術(shù)提供者得到。
可替換地，光學(xué)光柵元件34的域Zij可以包括例如球形、非球形、柱形 或棱鏡微透鏡的多種微透鏡。球形和柱形微透鏡例如產(chǎn)生分別具有圓盤或矩 形條的幾何形狀的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。
光學(xué)光柵元件34延展的平面是光學(xué)成像系統(tǒng)38的物平面36，在圖2 的簡(jiǎn)化圖中，該光學(xué)成像系統(tǒng)由兩個(gè)正透鏡40和41來表示。光學(xué)成^f象系統(tǒng) 38將物平面36成像到像平面40，從而獲得物平面36和像平面40之間的光 學(xué)共輒。因此，從物平面36中特定物點(diǎn)發(fā)散的每一光束會(huì)聚到像平面40中 相關(guān)聯(lián)的像點(diǎn)。在圖2中，這由代表從物面36的軸上點(diǎn)出射的光束的邊緣 光線的點(diǎn)線MR來指示。
在該具體實(shí)施例中，光學(xué)成像系統(tǒng)38包含減少照明系統(tǒng)12的總長(zhǎng)的平 面折疊鏡42。折疊鏡42布置在光瞳平面44中，從而在折疊鏡42上形成由 光學(xué)光柵元件34的域Z,j產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)分布。然而，可以完全舍棄折疊鏡42 或者其也可以布置在光學(xué)成像系統(tǒng)38的光瞳平面外。
在光學(xué)成像系統(tǒng)38的像平面40中，布置鏡陣列46。如下面將更具體描 述的，鏡陣列46包括多個(gè)能夠以兩個(gè)優(yōu)選彼此垂直對(duì)準(zhǔn)的傾斜軸彼此獨(dú)立 地傾斜的小的單獨(dú)鏡單元My。鏡單元My的總數(shù)優(yōu)選小于100個(gè)且更優(yōu)選為 小于50個(gè)。鏡元件Mjj的反射面是平面，以及如果期望額外的反射能力也可 以沿至少一個(gè)方向彎曲。例如，如果曲率^L限制在^f又一個(gè)方向上，則《竟元件 Mjj可以配置為凸的或凹的柱面鏡。如果沿兩個(gè)方向彎曲鏡元件Mjj，則曲率 可以是旋轉(zhuǎn)對(duì)陣或非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。在后一種情況中，鏡元件Mij可以具有變 形的反射能力。如果鏡元件M,j的曲率能夠利用適當(dāng)?shù)牟倏v器來改變，則是 特別有利的。
單個(gè)鏡元件Mjj的傾斜運(yùn)動(dòng)可以由連接到照明系統(tǒng)12的總體系統(tǒng)控制 52的鏡控制單元50來控制。用于設(shè)置期望的鏡元件Mjj的傾斜角的操縱器 從鏡控制單元50接收控制信號(hào)，從而每一單個(gè)的鏡元件My能夠?qū)⑷肷涞墓?束以一響應(yīng)于該控制信號(hào)的可變的反射角反射。在所示的實(shí)施例中，存在傾 斜角的連續(xù)范圍，以及因此存在可以設(shè)置單個(gè)鏡元件Mij處的反射角的連續(xù) 范圍。在另一實(shí)施例中，配置操縱器，從而僅可是設(shè)置有限數(shù)量的離散的傾
14斜角。下面進(jìn)一步描述僅具有兩個(gè)不同傾斜角的實(shí)施例。
圖3示出包括8x8=64個(gè)的鏡元件Mij的鏡陣列46的透^L圖。打到鏡陣 列46的平行光束54a根據(jù)鏡元件Mjj的傾斜角被反射到不同的方向。在該示 意表示中，假設(shè)特定鏡元件M35關(guān)于兩個(gè)傾斜軸56、 58相關(guān)于另一鏡元件 M77傾斜，從而分別由鏡元件M3s、 M"反射的光束54b、 54b，被反射到不同 的方向。
圖4的剖面圖示出在YZ平面中，如何通過多個(gè)相鄰的4t元件Mij將平 行光反射到不同的方向，在YZ平面中多個(gè)相鄰的鏡元件Mij以多個(gè)傾斜角傾斜。
再來參照?qǐng)D2,照明系統(tǒng)12還包括具有可變焦距的變焦透鏡系統(tǒng)58。 在圖2中，由單個(gè)透鏡表示的變焦透鏡系統(tǒng)58沿照明系統(tǒng)12的光軸移動(dòng)， 如雙箭頭62所示。
在變焦透鏡系統(tǒng)58的后面，布置有具有一對(duì)相對(duì)正錐形表面的軸錐元 件66、 68的軸錐對(duì)64。如果兩個(gè)軸錐元件66、 68直接4妻觸，則軸錐對(duì)64 僅具有平面平行板的效應(yīng)。如果兩個(gè)軸錐元件66、 68如圖2雙箭頭69所示 分離移動(dòng)，則軸錐元件66、 68之間的間距導(dǎo)致光能徑向地往外移動(dòng)。由于 軸錐元件在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，所以這里將不更具體地對(duì)其進(jìn)行描述。
參考標(biāo)記70表示照明系統(tǒng)12的光瞳平面，該光瞳平面基本上限定了打 到掩膜14上的光的角度分布。光瞳表面70通常是平的或略微彎曲的并且布 置在產(chǎn)生多個(gè)次光源的光學(xué)積分器72中或緊鄰處。在所示實(shí)施例中，光學(xué) 積分器72實(shí)現(xiàn)為包括兩個(gè)基底74、 76的蠅眼透鏡，該兩個(gè)基底74、 76中 的每一個(gè)包括兩個(gè)正交的平行柱面微透鏡陣列。光學(xué)積分器72增加光線和 照明系統(tǒng)12的光軸OA之間形成的角度的范圍。由于光瞳表面70中的角度 分布直接轉(zhuǎn)化成后續(xù)的場(chǎng)平面中的強(qiáng)度分布，所以光學(xué)積分器72基本上確 定了掩膜16上的照明場(chǎng)14的幾何形狀。由于光學(xué)積分器72在X方向中增 加的角度的范圍遠(yuǎn)比Y方向中大得多，所以相比Y方向(即，掃描方向)， 照明場(chǎng)14沿X方向具有較大的尺寸。
從由光學(xué)積分器72產(chǎn)生的次光源出射的投射光進(jìn)入到聚光器78,在圖 2中為簡(jiǎn)潔起見，僅由單個(gè)透鏡表示該聚光器78。聚光器62確保光瞳表面 70和其中布置有場(chǎng)光闌82的接續(xù)的中間場(chǎng)平面80之間的傅立葉關(guān)系。聚光 器78在中間場(chǎng)平面80中疊加由次光源產(chǎn)生的光束，從而獲得非常均勻的中間場(chǎng)平面80的照明。場(chǎng)光闌82可以包括多個(gè)可移動(dòng)的葉片(blade)并且確 保掩膜16上的照明場(chǎng)14的銳利邊緣。
場(chǎng)光闌物鏡84提供中間場(chǎng)平面80和其中布置有掩膜16的掩膜平面86 之間的光學(xué)共軛。場(chǎng)光闌82因此通過場(chǎng)光闌物鏡84銳利地成像到掩膜16 上。
3、照明系統(tǒng)的功能
下面將參照?qǐng)D5a至5c以及6至11解釋照明系統(tǒng)12的總體功能。 在圖6的上部示出布置在光學(xué)光柵元件34上的域Zij的示意性前視圖， 從而它們形成格柵狀陣列。指數(shù)i表示沿X方向延展的特定行，以及指數(shù)j 表示沿Y方向延展的陣列的特定列。在該特定示例中，假設(shè)光學(xué)光柵元件 34包括總共24個(gè)域Zij。進(jìn)一步假設(shè)在鏡陣列46中存在有鏡元件My的相同 數(shù)量以及對(duì)應(yīng)布置，從而每一域Zij與鏡陣列46中的僅一個(gè)4竟元件Mjj相關(guān) 聯(lián)。選擇域Zij的尺寸和幾何形狀，從而借助于光學(xué)成像系統(tǒng)38,每一域Zjj 完整地或者至少大體完整地成像到鏡陣列46中與其相關(guān)聯(lián)的鏡元件Mjj上。 這意味著，通過特定域Zij傳播的全部光(僅)打到鏡陣列46中的對(duì)應(yīng)的鏡 元件Mjj上。
在圖6的上部分中表示的光學(xué)光柵元件34中，每一域Zij包括將示出由 各個(gè)域Zij產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij的等腰三角形。如圖6所見，所有的域Zjj 都產(chǎn)生具有等腰三角形的基本幾何形狀但具有不同角取向的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布
在該實(shí)施例中，存在有24個(gè)不同的角取向，其由360°/24°=15°的固定 角劃分。設(shè)計(jì)包含在每一域Zij中的衍射結(jié)構(gòu)，從而它們產(chǎn)生在遠(yuǎn)場(chǎng)中轉(zhuǎn)換 成強(qiáng)度分布Djj的角度分布。
作為由光學(xué)成像系統(tǒng)38導(dǎo)致的光學(xué)共軛的結(jié)果，這些角度分布被"成 像"到鏡陣列46的鏡元件Mij上。因此，每一鏡元件Mij基本上產(chǎn)生角度分 布，因此產(chǎn)生光學(xué)光柵元件34的相關(guān)聯(lián)的域Zij的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj。然而， 由于能夠傾斜鏡元件Mij，根據(jù)特定鏡元件My的傾斜角的額外的偏移角與該 角度分布相疊加。在遠(yuǎn)場(chǎng)中，該由鏡元件Mij的傾斜所產(chǎn)生的額外的偏移角 轉(zhuǎn)化成由相關(guān)聯(lián)的域Zjj產(chǎn)生的各遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij的額外的偏移位移。換句 話說，通過適當(dāng)?shù)貎A斜相關(guān)聯(lián)的鏡元件Mij,可以空間移動(dòng)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij。
數(shù)學(xué)上，由光學(xué)光柵元件34的域Zij和相關(guān)聯(lián)的鏡陣列46的鏡元件My 的組合所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布可以被描述為巻積。圖5a的左部示出域Z
16的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Du,中部示出由相關(guān)聯(lián)的鏡陣列46的鏡元件Mn所產(chǎn)生的 遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D， 。十字表示照明系統(tǒng)12的光軸60。如果鏡反射平行光束， 則可以獲得遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，!,。
由巻積符號(hào)88所表示的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Du和D， 兩者的巻積導(dǎo)致遠(yuǎn)場(chǎng) 強(qiáng)度分布D 的位移，從而強(qiáng)度分布Du現(xiàn)在關(guān)于鏡陣列46的鏡元件Mu所 產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，u為中心。在該配置中，選擇鏡元件My的傾殺牛角從 而形成經(jīng)巻積的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Cn的三角形的頂點(diǎn)位于光軸60上。
圖5b示出由域Z41所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D41和由相關(guān)聯(lián)的鏡元件M 所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，4,的巻積。除了其角取向旋轉(zhuǎn)了 180°外，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度 分布D^等于遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dn。傾斜與域Z^相關(guān)聯(lián)的鏡元件M"，從而遠(yuǎn) 場(chǎng)強(qiáng)度分布D，41與遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，n相比位于光軸60的相反一側(cè)。如從圖 5b的右手側(cè)可見，這導(dǎo)致遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布041沿-Y方向移動(dòng)，從而形成經(jīng)巻 積的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布C41的三角形的頂點(diǎn)再次位于光軸60上。
由如圖5a所示域Z 和鏡M 的組合所產(chǎn)生的光學(xué)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Cn在 圖5b中以點(diǎn)線所表示。這示出了如何借助于相關(guān)聯(lián)的鏡元件Mij,通過移動(dòng) 和結(jié)合由域Zy所產(chǎn)生的各個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj來組合更復(fù)雜的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布。
圖5c示出由域Z,3產(chǎn)生遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D,3與由通過與域Z,3光學(xué)共軛而
相關(guān)聯(lián)的鏡元件M13產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D， 13的巻積的相似圖示。
如果該附加經(jīng)巻積的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Cjj的過程對(duì)于所有的鏡元件Mjj重 復(fù)，則獲得總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布C,其為經(jīng)巻積的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Qj的疊加。該 原理與將不同的智力拼圖塊組合成新的圖案的原理相似。如所言，智力拼圖 塊(即，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij)通過傾斜相關(guān)聯(lián)的鏡元件Mij而在平面中移動(dòng)。 如果鏡元件Mij沿至少一個(gè)方向彎曲，則必須考慮鏡元件Mjj的反射能 力。鏡元件Mij的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，ij通常將不再簡(jiǎn)單地成為一點(diǎn)，而將改變 其形狀，并例如可能是橢圓性。與由域Zij產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj的巻積則 將不再簡(jiǎn)單地為該遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij的移動(dòng)，而將也涉及遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj 的變形。通過對(duì)鏡元件進(jìn)行變形，經(jīng)巻積的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Qj至少可能在特 定的限度內(nèi)被改變。
再來參照?qǐng)D6,其示出如何組合遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj從而使得兩維總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布Ca近似具有圓盤的幾何形狀。由于單個(gè)的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D"具有三角幾何形狀，所以該圓盤的周邊不是理想的圓形，而是可以由具有z=24個(gè)角 的正多邊形來描述，其中z是域Zij的總數(shù)。為了獲得這樣的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布， 鏡單元Mjj必須被傾斜從而由鏡單元Mjj所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布能夠布置在 繞光軸60的圓上，如圖6的中部所示。
如從進(jìn)一步的描述中將清楚的，通過適當(dāng)?shù)貎A斜鏡單元My,從而在光 瞳表面70內(nèi)移動(dòng)由域Zjj產(chǎn)生的單個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij，可以產(chǎn)生各種不同 總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。在圖2所示的實(shí)施例中，變焦透鏡系統(tǒng)58和軸錐元件66、 68的軸錐對(duì)64提供了額外的自由度。這是因?yàn)檫@些光學(xué)元件附加地改變最 終確定打到掩膜16上的投射光的角分布的光瞳表面70中的強(qiáng)度分布。例如， 光瞳平面54中被照明的區(qū)域大小可以通過改變變焦透鏡系統(tǒng)58的焦距來變 化。在圖6所示的配置中，這意味著能夠選擇光瞳表面70中(近似)成圓 盤形的照明區(qū)域的直徑，從而獲得具有最佳相干度o的常規(guī)照明設(shè)置。如果 軸錐元件66、 68分離開，則在光瞳表面70中將照明環(huán)形區(qū)域，其中通過改 變變焦透鏡系統(tǒng)58的焦距還可以改變特定的幾何參數(shù)。
但是，通過利用將在下一部分中所解釋的鏡陣列48，在光瞳表面70上 幾乎自由地移動(dòng)由域Zjj產(chǎn)生遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj,提供了有關(guān)光瞳表面70的照 明的增加的靈活性。
4、利用鏡陣列的照明設(shè)置的變化
圖7至圖IO是與圖6相似的示意圖，其示出由光學(xué)光^f冊(cè)元件34的域 Zij所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij如何能夠以不同的配置組合，從而獲得各種照 明設(shè)置。
在圖7的底部所示的配置是利用經(jīng)傾斜的鏡單元Mjj獲得的，從而由單 個(gè)的鏡單元Mij所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，ij位于繞光軸60的圓上，相比圖6 所示配置，該圓具有較大的直徑。結(jié)果，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij徑向向外移動(dòng)， 如圖7的下部所見。遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij現(xiàn)彼此分開小的間隙，但產(chǎn)生的總的 遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Cb現(xiàn)近似環(huán)形強(qiáng)度分布。
如果如上述部分3中所解釋的，鏡單元Mjj是可變形的，則通過變形鏡 單元Mij可以使遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dy加寬到這樣的程度遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj之間 的間隙的尺寸縮小或完全消失。在圖7的左側(cè)下部示意性地示出該情況，其 中示出了如何將遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj加寬到變形的分布Dij，d來導(dǎo)致間隙的填充 并從而產(chǎn)生更近似的環(huán)狀強(qiáng)度分布。在圖8所示的配置中，由鏡單元Mij所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，ij進(jìn)一步 地向外徑向移動(dòng)，產(chǎn)生總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Ce。結(jié)果，由巻積符號(hào)88所指示的 巻積產(chǎn)生近似角度照明設(shè)置，其中被照明的環(huán)仍具有相同的寬度，但內(nèi)徑和 夕卜4圣i曾力口。
在圖9的下部所示的配置是通過將由鏡單元Mi」所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布 Dy布置在繞光軸60為中心的橢圓上來獲得的。將該遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dy與光學(xué) 光柵元件34所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj進(jìn)行巻積產(chǎn)生大體上具有橢圓的環(huán)形 的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Cd,如在圖9的下部所示的。該實(shí)施例使得清楚的是，多 個(gè)單獨(dú)可控的鏡單元Mij使得可以產(chǎn)生照明設(shè)置的非對(duì)稱變化，而該非對(duì)稱 變化不能利用諸如透鏡或軸錐元件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱光學(xué)元件獲得。
通過以圖8所示的配置開始并且另外略微調(diào)整至少某些單個(gè)鏡單元Mjj 的傾斜角，獲得圖10的下部中所示的配置，從而相鄰遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D、之 間的距離隨Y坐標(biāo)的增加而減少。如在圖10的下部中所示，關(guān)于4竟單元 Mij的該特定配置所獲得的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Ce仍與角度照明設(shè)置近似。因此， 僅存在光線傾斜落在掩膜16上的入射角的有限范圍。
然而，在比較了分別在圖8和圖lO的下部所示的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Cc和 Ce之后，清楚的是，能量分布略微不同。更具體而言，從相反的+Y和-Y方 向打到掩膜平面86中的點(diǎn)的光能量多于相反的-X和+X方向。在掩膜平面 86中產(chǎn)生的不同角度段內(nèi)的能量分布(其有時(shí)也被稱作為光瞳橢圓性)因而 可以通過改變某些或更多的4竟單元My的傾斜角來改變。該效應(yīng)可以用于產(chǎn) 生光瞳照明的非對(duì)稱性(即，光瞳橢圓性E-1)，其多于投射特定類型的掩 膜16是有利的。然而，這樣的非對(duì)稱性通常是不期望的。因此，在一般情 況中，借助于鏡陣列48調(diào)整光瞳橢圓度的能力將更用于補(bǔ)償由照明系統(tǒng)12 的其他光學(xué)部件所產(chǎn)生的光瞳橢圓性的不良效應(yīng)，從而獲得(幾乎)理想的 對(duì)稱光瞳照明(即，光瞳橢圓性E4)。
利用在照明系統(tǒng)12的光束路徑中所引入的不同的光學(xué)光柵元件234獲 得圖11的下部中所示的配置。為此，提供使得可以將不同光學(xué)光柵元件插 入進(jìn)光學(xué)光束路徑的替換支架。這樣的替換支架也可以實(shí)現(xiàn)為含有多個(gè)不同 光學(xué)光柵元件的轉(zhuǎn)架，通過旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)架可以單獨(dú)的將多個(gè)不同的光學(xué)光柵元 件引入到光學(xué)光束路徑中。
目前插入到光學(xué)光束路徑中的光學(xué)光柵元件234包括與相同數(shù)目的域
19Zij,但這些域Zij不產(chǎn)生與如上所討論的光學(xué)光4冊(cè)元件34的域相同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布Djj。更具體而言，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij仍具有等腰三角形的形狀，而三 角形的角取向僅在兩個(gè)小角度范圍內(nèi)變化。就在光學(xué)光柵元件234的上半部 分中所示的一半的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij而言，三角形指向-X方向。就在光學(xué)光 柵元件234的下半部分中所示的另一半的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij而言，三角形指 向+X方向?？偸谴嬖谌齻€(gè)相等的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，其也具有相同的角取向。 通過借助于鏡陣列46來適當(dāng)?shù)夭贾眠@些遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij，獲得其中沿X方 向形成兩個(gè)相對(duì)的極的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Cf，從而獲得偶極照明設(shè)置。在這種 情況中，鏡元件Mij產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，ij布置在關(guān)于光軸60對(duì)稱布置的 兩條曲線上。
通過略微地重新布置遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj獲得圖12的底部所示的配置。更 具體地，如果調(diào)整鏡元件Mij以便鏡元件Mij所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，jj更靠 近在一起，則產(chǎn)生的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Cg的兩個(gè)極將具有沿Y方向減少的寬
度。
圖13以與圖6相似的圖示示出另一光學(xué)光柵元件334產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度 分布與由鏡元件Mij產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的巻積。光學(xué)光柵元件334代替圖 2所示的光學(xué)光柵元件34。
光學(xué)光柵元件334與上述光學(xué)光柵元件34和234的不同之處在于僅 存在由域Zjj產(chǎn)生的兩個(gè)不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。然而，在該特定實(shí)施例中， 仍然由正六邊形定義遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的基本形狀。通過旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D41 至D66大約30。或者總體繞六邊形的中心將其旋轉(zhuǎn)30。+k.x.60。(kK)、 1、 2、 3...)獲得遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D 至D36。由于遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dn至036—者與遠(yuǎn)場(chǎng) 強(qiáng)度分布D41至D66另 一者不相區(qū)別，光學(xué)光柵元件334也可以考慮僅包括 兩個(gè)不同大域Z,和Z2，其中域Z!和Z2分別產(chǎn)生不同角取向的六邊形的遠(yuǎn)場(chǎng) 強(qiáng)度分布和D2。 6x6的鏡陣列的鏡元件M 至M36則共同與域相關(guān)聯(lián)， 并且其余的鏡元件M41至M66與域Z2相關(guān)聯(lián)。
在圖13中，傾斜鏡元件Mij從而產(chǎn)生的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Ch包括與四極 照明設(shè)置相對(duì)應(yīng)的4個(gè)極。布置在一個(gè)方向中的六邊形(即，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布 D^至D66)構(gòu)成沿X方向的兩個(gè)極，并且旋轉(zhuǎn)30。的六邊形(即，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度 分布0 至036)構(gòu)成沿Y方向的另外一對(duì)極。作為不同角取向的結(jié)果，沿 X方向延展的兩個(gè)極與沿Y方向延展的兩個(gè)極在形狀和擺放上完全對(duì)稱。通常，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij的六邊形幾何形狀具有這樣的優(yōu)點(diǎn)可以將六邊形組 合成更大的區(qū)域而在相鄰的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij之間不留有任何間隙。然而， 與矩形不同，可以產(chǎn)生具有仍近似曲線的輪廓的連續(xù)的強(qiáng)度分布。
圖14示出借助于鏡元件Mij通過重新布置遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj中的某些而 從圖13所示的布置中獲得的用Q表示的重新調(diào)整的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。四極 照明設(shè)置的極現(xiàn)具有比圖13所示的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Ch更三角的形狀。
圖15示出用Cj表示的另一遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。這里，兩個(gè)具有不同角取向 的一對(duì)六邊形遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，和D2疊加，如從90所表示的截圖中可以清 楚地看到。在光瞳表面70中的特定位置處疊加的兩個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D,、 D2 產(chǎn)生具有12角正多邊形形狀的組合遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，中心部分由強(qiáng)度加倍的 十二角形形成。由Cj表示的且可以認(rèn)為是從多個(gè)這些結(jié)合的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布組 合的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布也包括沿Y方向布置的兩個(gè)極點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)于偶極照明設(shè) 置。
圖16示出對(duì)于相同的光學(xué)光柵元件324,由Ck表示的相似的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布。通過以與參照?qǐng)D13和14上面所解釋的相似方式，傾斜鏡元件Mjj 中的一些獲得該總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Ck。
5、替代實(shí)施例
應(yīng)當(dāng)較好理解的是，現(xiàn)可以預(yù)期的各種替代實(shí)施例仍落入本發(fā)明的范圍。
例如，鏡陣列46可以由任何其它反射結(jié)構(gòu)來替代，該反射結(jié)構(gòu)使得可 以將打到該結(jié)構(gòu)上的光束反射成多個(gè)方向，其中，在施加適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)之 后，所述方向可以關(guān)于結(jié)構(gòu)的不同部分來單獨(dú)的改變。這樣的替代結(jié)構(gòu)例如 可以包括電光或聲光元件。在這樣的元件中，折射系數(shù)可以通過將適當(dāng)?shù)牟?料暴露于超聲波或電》茲場(chǎng)來分別地改變?？梢圆捎眠@些效應(yīng)以產(chǎn)生將入射光 指引到不同方向的指數(shù)光柵。
當(dāng)然，變焦透鏡系統(tǒng)58和/或軸錐元件66、 68的對(duì)64可以完全^皮省掉。 蠅眼透鏡72可以由增加幾何光通量的任何其它的光學(xué)元件(例如衍射光學(xué) 元件)來替代。也可以考慮使用混光棒來替代蠅眼透鏡。另外，如果不需要 照明場(chǎng)14沿至少一個(gè)方向具有銳利邊緣，則掩膜16可以直4妄地布置在場(chǎng)平 面80中。
從前述中，還應(yīng)當(dāng)變得清楚的是，光學(xué)光柵元件34和鏡陣列46的順序可以等價(jià)地翻轉(zhuǎn)。圖17中示出具有這樣的配置的照明系統(tǒng)412，圖17為類 似于圖2的示意圖。在圖17中，對(duì)應(yīng)于圖2中所示的部件由增加了 400的 相同的參考標(biāo)記表示；這些部件中的大部分將不再解釋。
通過光學(xué)共軛，鏡陣列446的每一鏡元件Mij仍與布置在光學(xué)成像系統(tǒng) 438和變焦透鏡系統(tǒng)458之間的光學(xué)光柵元件434上的特定域相關(guān)聯(lián)。光束 打到光學(xué)光柵元件434上的特定域Zij的方向取決于相關(guān)聯(lián)的鏡元件Mjj的傾 斜角。
圖18以與圖6的上部分相似的圖示示出光學(xué)光柵元件434的截圖。這 里，域Zy產(chǎn)生具有相同的圓形點(diǎn)狀的基本形狀但布置在遠(yuǎn)場(chǎng)中不同位置處 的不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj。這與上述實(shí)施例不同，這是因?yàn)橛蓡蝹€(gè)的域Zij 產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布僅形狀不同，而如此分布被居中。
在圖18所示的實(shí)施例中，確定點(diǎn)狀的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij的位置，從而光 瞳表面470幾乎完全^f皮這些分布Dij填滿，如在圖18的底部所示的。
這樣的光學(xué)光柵元件434的配置使得可以使用鏡陣列，其中鏡元件My 適于在"開啟"狀態(tài)或"關(guān)斷"狀態(tài)。在"開啟"狀態(tài)，經(jīng)反射的光束通過 光瞳表面470,其中在"關(guān)斷"狀態(tài)，不允許經(jīng)反射的光通過光瞳表面470。
這樣的數(shù)字鏡陣列446可以具有更簡(jiǎn)單的構(gòu)造，因?yàn)槠洳槐匦杩刂苾A斜 角的連續(xù)范圍，如在上述實(shí)施例中的情況。因此，通過切換開啟和關(guān)斷各個(gè) 鏡元件M,j，可以用小的圓形照明點(diǎn)的任意圖案填充光瞳表面470。
由于光學(xué)光柵元件434的域Zij在不同位置處產(chǎn)生經(jīng)照明的點(diǎn)，鏡元件 Mij的傾斜角對(duì)于全部"開啟"狀態(tài)可以是相同的。這再次簡(jiǎn)化了鏡陣列46 的結(jié)構(gòu)及控制。如果產(chǎn)生的全部域Zij產(chǎn)生完全相同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，則鏡 元件Mij的"開啟"狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于不同的傾斜角。
如果由域Zij產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布是如圖18中所示的圓形點(diǎn)，則如果全 部鏡單元都處于"開啟"狀態(tài)，則光瞳表面70的總填充率是"/4 = 78.5%。對(duì) 于其它的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，例如圖13所示的六邊形幾何形狀，可以獲得光瞳 表面470的較高的填充率或甚至完全的填充。
如果要可以改變光瞳表面70上的每一位置處的強(qiáng)度，則必需能夠疊加 由不同域Zy產(chǎn)生的至少兩個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。通常，如果其應(yīng)為N+1個(gè)等距 強(qiáng)度值，則必須由N個(gè)鏡元件Mij,其疊加光瞳表面中特定位置處的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布。
22這在圖19中就光學(xué)光柵元件434，示出，其中產(chǎn)生完全相同遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布的一對(duì)域與單個(gè)鏡元件Mjj相關(guān)聯(lián)。例如，如果通過開啟相關(guān)聯(lián)的#:元件 M15和M35來激活域Z15和Z35，則光瞳表面470中的各個(gè)位置被兩倍的若僅 鏡Mu和M35之一處于"開啟"狀態(tài)所獲得的強(qiáng)度來照明。
圖20示出依照本發(fā)明的另一方面的照明系統(tǒng)512的實(shí)施例。在圖20中， 對(duì)應(yīng)于圖2的那些部件的部件由增加了 500的相同參考數(shù)字來表示；將不再 解釋這些部件的大部分。
在照明系統(tǒng)512中，光學(xué)光柵元件534和鏡陣列546沒有布置在通過光 學(xué)成像系統(tǒng)光學(xué)共軛的平面中，而是布置在同一平面中。為此，鏡元件My 支持衍射結(jié)構(gòu)Sjj，其中，衍射結(jié)構(gòu)Sjj中的至少兩個(gè)產(chǎn)生不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布。這在圖21中示出，圖21示出鏡陣列546的透視圖。在該示范性示出中， 假設(shè)鏡元件M^產(chǎn)生比鏡元件M35窄的角度分布。由此如果光學(xué)光柵元件的 不同域成像到鏡元件上，則仍獲得基本相同效果，反之亦然，。
這使得清楚的是，衍射結(jié)構(gòu)Sjj可以至少理論上產(chǎn)生與上述實(shí)施例中的 域Zij相同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。圖22示出可以通過由鏡元件Mjj所支持的衍射 結(jié)構(gòu)Sij獲得的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij的示例。這些遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij與上參照?qǐng)D 12對(duì)于成像到鏡陣列46的光學(xué)光柵元件34所描述的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布相同。然 而，可以理解的是，通過由鏡元件Mjj支持的衍射結(jié)構(gòu)S,j，不僅可以產(chǎn)生如 上所述的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，還可以產(chǎn)生幾乎任何遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。
使得鏡元件Mij支持衍射結(jié)構(gòu)的構(gòu)思還可以應(yīng)用到圖2所示的實(shí)施例中。 接下來，由額外的衍射結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Djj "添加，，到由鏡陣列46 和光學(xué)光柵元件34產(chǎn)生的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。更具體地，在該情況中，光瞳 表面70中的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布是通過對(duì)由鏡陣列46的鏡元件Mjj、光學(xué)光柵 元件的對(duì)應(yīng)的域Zy以及各個(gè)鏡元件Mij上的額外的衍射結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布進(jìn)行巻積獲得的經(jīng)巻積的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的疊加。
如果一些或全部的鏡元件My配置以便它們能夠不僅傾斜還能夠借助于 與各個(gè)鏡元件Mij相關(guān)聯(lián)的操縱器來變形，則獲得額外的自由度。圖21示例 地對(duì)于由操縱器系統(tǒng)A^變形的鏡元件Mij示出該情形。如上參照?qǐng)D7所提 及的，鏡變形的效應(yīng)是由各個(gè)鏡元件My產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的變化。由此 鏡變形能夠用于進(jìn)一步改變總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，例如為了減少在光瞳表面570 中獲得的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布中單個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布之間的間隙的目的。說明
諸如電光或聲光元件的透明光束偏轉(zhuǎn)元件也可以支持衍射結(jié)構(gòu)。透明光 束偏轉(zhuǎn)元件也可能受元件所耦接的操縱器產(chǎn)生的變形的影響。
圖23是也可以在圖20所示的照明系統(tǒng)512中所使用的鏡陣列646的透 視圖。鏡陣列646包含鏡元件Mij,其也支持衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)Sij，然而，鏡元 件Mjj不僅可關(guān)于兩個(gè)正交傾斜軸656、 658旋轉(zhuǎn)也可關(guān)于第三旋轉(zhuǎn)軸659旋 轉(zhuǎn)。在圖23中用雙箭頭DA指示該額外的旋轉(zhuǎn)自由度。
在所示的實(shí)施例中，與三個(gè)自由度中的兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的傾斜軸656、 658 平行于平面延展，并且與附加的第三旋轉(zhuǎn)自由度相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)軸659與該平 面相交。優(yōu)選地，交角在60。到90°之間。在所示的實(shí)施例中，鏡元件Mjj的 反射面是平面的并且平行于傾斜軸656、 658，以及另外的旋轉(zhuǎn)軸659垂直于 每一個(gè)鏡元件Mij的平面反射表面排列。其它的旋轉(zhuǎn)軸取向的具體示例為(1 ) 垂直于鏡陣列646的基板或者(2)垂直于光瞳表面570。也可以考慮其它的 取向。
圖24a和24b是圖23所示的鏡陣列646的單個(gè)鏡元件Mjj的在兩個(gè)不同 旋轉(zhuǎn)位置中的經(jīng)放大的透視圖。在這些圖中，用虛線指示的三角形示出鏡元 件Mij所支持的衍射結(jié)構(gòu)Sij在照明系統(tǒng)512的光瞳表面570中產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布Dij 。如果鏡元件Mij沿圖24a中的箭頭的方向旋轉(zhuǎn)，則遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布 Dy將在光瞳表面570中旋轉(zhuǎn)相同的角度。
為了有助于繞第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)鏡元件Mij，鏡元件Mij具有圓形幾何形 狀。該圓形幾何形狀意味著相鄰的鏡元件Mjj之間的間隙從而鏡陣列646的 非反射的總面積顯著增加。在圖20所示的照明系統(tǒng)中，這將導(dǎo)致顯著的光 損失，該光損失可能減少投射曝光設(shè)備的生產(chǎn)能力。這樣的光損失還可能導(dǎo) 致與間隙中的光吸收所產(chǎn)生的熱有關(guān)的問題。該熱必須通過冷卻系統(tǒng)有效地 移除，這增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。
如果在光束擴(kuò)展單元532和鏡陣列646之間布置微透鏡，則可以避免這 樣的問題。每一微透鏡將入射的光聚焦到一個(gè)單獨(dú)的鏡元件Mij上，從而在 間隙中沒有光損失。
如利用圖21所示的鏡陣列546的情況，額外的旋轉(zhuǎn)自由度使得可以產(chǎn) 生各種不同的照明設(shè)置。利用圖21所示的鏡陣列546,可以產(chǎn)生如在圖11 和12中所示的不同的偶極照明設(shè)置。如圖6至圖10中所示的傳統(tǒng)的或環(huán)形 照明設(shè)置不能夠利用鏡陣列546而僅能利用鏡陣列646來適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生。
24這在圖25至28中示出。圖25是與圖22相似的圖。這里，假設(shè)鏡元件 646的鏡元件Mjj被旋轉(zhuǎn)從而三角形的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij具有^f又略微變化的取 向。通過適當(dāng)?shù)膬A斜鏡元件Mjj，可以獲得如圖26中所示的偶極照明設(shè)置。
如果如圖28所示產(chǎn)生環(huán)形照明設(shè)置，則單個(gè)的鏡元件Mjj被旋轉(zhuǎn)從而三 角形的全部可能的取向被表示，如圖27所示。這些不同取向的三角形接著 通過適當(dāng)?shù)膬A斜鏡元件Mij來組合，以便獲得如圖28中所示的總遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布Q。
額外的旋轉(zhuǎn)自由度需要對(duì)傾斜和旋轉(zhuǎn)鏡元件Mij所需的軸承和操縱器的 一些機(jī)械改變。由于鏡陣列646不需要非常大量的鏡元件，精密機(jī)械方案通 常是足夠的。用于這樣的軸承和操縱器的特定的機(jī)械配置描述在題目為 "Mirror matrix for micro lithographic projection exposure apparatus"的同才羊未 決的國(guó)際申請(qǐng)中，該申請(qǐng)與本申請(qǐng)同日由本申請(qǐng)人提交并且要求于2007年4 月25日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/913，956的優(yōu)先權(quán)。
如果鏡元件Mij不支持衍射結(jié)構(gòu)Sij，但具有作為至少沿一個(gè)方向上的非 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱曲率的結(jié)果的反射能力，則仍可以獲得相似的效果。在圖23中對(duì) 于上面的鏡元件M,6示出該情形。如果曲率是非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，則遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布也將是非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。因此，這樣的鏡的旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。 盡管不可能例如利用彎曲的鏡元件產(chǎn)生如圖25或27中所示的銳利的多邊形 的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，但無論如何有利的是能夠旋轉(zhuǎn)橢圓的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，其利 用彎曲的鏡容易地產(chǎn)生。 已經(jīng)通過示例的方式給出了優(yōu)選實(shí)施例的上述描述。從所給的公開中， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將不僅理解本發(fā)明及其所附優(yōu)點(diǎn)，也將獲得所公開的結(jié)構(gòu) 和方法的明顯的各種變化和更改。因此，申請(qǐng)人尋求覆蓋落入由所附權(quán)利要 求及其等同物所界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的全部這樣的變化和更改。
權(quán)利要求
1、一種微光刻曝光裝置中照明掩模(16)的照明系統(tǒng)，包括a)光軸(60；460)，b)光瞳表面(70；470)，c)反射或透明光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij)的光束偏轉(zhuǎn)陣列(46；446)，其中-每一個(gè)偏轉(zhuǎn)元件(Mij)適配，以將打入光線以響應(yīng)于控制信號(hào)而可變的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)，并且其中-偏轉(zhuǎn)元件(Mij)至少大體上布置在第一平面(40；440)中，d)光學(xué)光柵元件(34；434)，其-包括多個(gè)微透鏡和/或衍射結(jié)構(gòu)，并且-被布置在第二平面(34；434)中，其中，光束偏轉(zhuǎn)陣列(46；446)以及光學(xué)光柵元件(34；434)共同產(chǎn)生兩維遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(C)，其特征在于使得第一平面(40；440)與第二平面(34；434)光學(xué)共軛的光學(xué)成像系統(tǒng)(40，41；440，441)。
2、 如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，兩維遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(C)是光束偏轉(zhuǎn)陣列(46; 446)所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(D、)和光學(xué)光柵元件(34; 434)所產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(D")的巻積。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)光柵元件(34;434)包括多個(gè)域(Zij)，其中每一個(gè)域通過光學(xué)成像系統(tǒng)(40, 41; 440，441 )產(chǎn)生的光學(xué)共軛與光束偏轉(zhuǎn)陣列(46; 446)中的至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件(My)相關(guān)聯(lián)，并且其中至少兩個(gè)域(Zy)產(chǎn)生不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(Dij )。
4、 如前述任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，每一光束偏轉(zhuǎn)元件(My)配置為處于"開啟"狀態(tài)或"關(guān)斷"狀態(tài)，其中確定"開啟"狀態(tài)以便經(jīng)偏轉(zhuǎn)的光束通過光瞳表面(470)，并且其中確定"關(guān)斷，，狀態(tài)以便經(jīng)偏轉(zhuǎn)的光束不通過光瞳表面(470)。
5、 如權(quán)利要求3和4所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，確定由多個(gè)域(Zjj)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(Dij)以便如果全部光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij)處于"開啟，，狀態(tài)則至少大體上照明光瞳表面(470)的可用區(qū)域。
6、 如權(quán)利要求5所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，確定由多個(gè)域(Zij)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布以便如果全部光束偏轉(zhuǎn)元件(My)處于"開啟"狀態(tài)則至少照明光瞳表面(470)的可用區(qū)域的70%。
7、 如權(quán)利要求3、 5或6中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，至少兩個(gè)域(Zij)中的每一個(gè)產(chǎn)生至少大體上成具有n個(gè)角的多邊形形狀的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(Dij)， n#4。
8、 如權(quán)利要求7所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述多邊形具有不同的角取向。
9、 如權(quán)利要求3、 5或6中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，由多個(gè)第一域(Zn至Z36)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(圖13中Du至D36)是第一正六邊形，以及由多個(gè)第二域(Z4!至Z66)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(Dzn至D66)是通過旋轉(zhuǎn)第一六邊形30。所獲得的第二正六邊形。
10、 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，第一平面(40; 440)是光學(xué)成像系統(tǒng)(40， 41; 440， 441)的物平面，以及第二平面(34; 434)是所述光學(xué)成像系統(tǒng)的像平面。
11、 如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于第二平面(34; 434)是所述光學(xué)成像系統(tǒng)的物平面，以及第一平面(40; 440)是所述光學(xué)成像系統(tǒng)(40， 41; 440, 441 )的像平面。
12、 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，至少大體上平面折疊鏡(41; 442)布置在所述光學(xué)成像系統(tǒng)(40， 41; 440，441 )中。
13、 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光瞳形成聚光器(58; 458)建立像平面與光瞳表面(70; 470)之間的傅立葉關(guān)系。
14、 如權(quán)利要求13所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光瞳成形聚光器包括具有可變焦距的變焦光學(xué)系統(tǒng)(58; 458 )。
15、 如權(quán)利要求13或14所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光瞳成形聚光器(58; 458)包括徑向重新分布于其中傳播的光的軸錐系統(tǒng)(64; 464)。
16、 如權(quán)利要求15所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述軸錐系統(tǒng)包括一對(duì)軸錐元件(66， 68; 466, 468)的軸錐對(duì)(64; 464)，每一個(gè)具有錐形的光學(xué)表面以及調(diào)整沿光軸(60; 460)軸錐元件之間的距離的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
17、 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于蠅眼光學(xué)積分器(72; 472)位于或靠近光瞳表面(70; 470)。
18、 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，場(chǎng)成形聚光器(78; 478)，其建立照明系統(tǒng)(12; 412)的光瞳表面(70; 470)和場(chǎng)平面(80; 480 )之間的傅立葉關(guān)系。
19、 如權(quán)利要求18所述的照明系統(tǒng)，其特征在于場(chǎng)光闌(82、 482)，其位于照明系統(tǒng)的場(chǎng)平面(80; 480)中。
20、 如權(quán)利要求19所述的照明系統(tǒng)，其特征在于場(chǎng)光闌物鏡(84; 484)，其將場(chǎng)平面(80; 480)成像到掩模平面(86; 486)上。
21、 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，第一平面(40; 440)關(guān)于光軸(60; 460)傾斜布置。
22、 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光束偏轉(zhuǎn)元件(My)是鏡。
23、 如權(quán)利要求22所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，鏡(Mij)能夠以在其之間形成角度的兩個(gè)傾斜軸傾斜。
24、 如權(quán)利要求23所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述角度是90。。
25、 如權(quán)利要求22至24中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光束偏轉(zhuǎn)陣列(46; 446)包括少于100個(gè)的單個(gè)反射鏡(M丌)。
26、 如權(quán)利要求25所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光束偏轉(zhuǎn)陣列(46; 446 )包少于50個(gè)的單個(gè)反射鏡(M,j )。
27、 如權(quán)利要求1至21中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光束偏轉(zhuǎn)元件是電光或聲光元件。
28、 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，包括可替換地容納所述光學(xué)光柵元件(34; 434)的替換支架(35)。
29、 一種在微光刻曝光裝置(10)中照明掩模(16)的照明系統(tǒng)(512)，包括反射或透明光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij)的光束偏轉(zhuǎn)陣列(546)，其中-適配每一光束偏轉(zhuǎn)元件，用以將打入光線以響應(yīng)于控制信號(hào)而可變的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)，-至少一個(gè)第一光束偏轉(zhuǎn)元件(M35)，支持第一衍射結(jié)構(gòu)(S35),并且其中，-至少一個(gè)第二光束偏轉(zhuǎn)元件(M77)，支持第二衍射結(jié)構(gòu)(S77)，其特征在于第一衍射結(jié)構(gòu)(s35)和第二衍射結(jié)構(gòu)(s77)產(chǎn)生不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。
30、 如權(quán)利要求29所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，由第一衍射結(jié)構(gòu)(S35)和第二衍射結(jié)構(gòu)(S77)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(圖22中的Dij)至少基本上具有多邊形的形狀。
31、 如權(quán)利要求30所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述多邊形具有n個(gè)角，其中r#4。
32、 如權(quán)利要求29至31中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，由第一衍射結(jié)構(gòu)(S35)和第二衍射結(jié)構(gòu)(S35)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布關(guān)于它們的角取向不同。
33、 如權(quán)利要求29至32中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，安裝至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件(圖23中的My )，以便其具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。
34、 如權(quán)利要求29至32中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件(圖21中的M12)耦接到操縱器(A12)，該操縱器配置為使所述至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件變形。
35、 一種在微光刻曝光裝置(10)中照明掩模(16)的照明系統(tǒng)(512)，包括反射或透明光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij)的光束偏轉(zhuǎn)陣列(646)，其中-適配每一光束偏轉(zhuǎn)元件(My),以打入光線以響應(yīng)于控制信號(hào)而可變的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)，并且其中-至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)元件(圖23中的M16)以非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方式彎曲和/或支持產(chǎn)生非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(圖24a、 24b中的Dij)的衍射結(jié)構(gòu)(S;j )。其特征在于安裝所述至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件，以便其具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。
36、 如權(quán)利要求35所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度與平行于平面的傾斜軸(656、 658 )相關(guān)聯(lián)，且第三選擇自由度與同平面交叉的旋轉(zhuǎn)軸(659)相關(guān)聯(lián)。
37、 如權(quán)利要求36所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸與所述平面形成50。到90。之間的交角，優(yōu)選90°。
38、 一種微光刻曝光裝置，包括前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)(12; 412; 512)以及將掩模(16)成像到光敏層(22)上的投射物鏡(20 )。
全文摘要
一種在微光刻曝光裝置(10)中照明掩模的照明系統(tǒng)，其具有光軸(60；460)以及光瞳表面(70；470)。該系統(tǒng)包括諸如鏡(M_ij)的反射或透明光束偏轉(zhuǎn)元件的光束偏轉(zhuǎn)陣列(46；446)。其中每一偏轉(zhuǎn)元件(M_ij)適配成將打入光線以響應(yīng)于控制信號(hào)可變的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)。光束偏轉(zhuǎn)元件(M_ij)布置在第一平面(40；440)中。該系統(tǒng)還包括具有多個(gè)微透鏡和/或衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)光柵元件(34；434)。布置在第一平面(40；440)中的光束偏轉(zhuǎn)元件(M_ij)和布置在第二平面(34；434)中的光學(xué)光柵元件(34；434)共同產(chǎn)生兩維遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(C)。光學(xué)成像系統(tǒng)(40，41；440，441)光學(xué)上共軛第一平面(40；440)到第二平面(34；434)。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101669071SQ200880013453
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
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