專(zhuān)利名稱(chēng)：用于微光刻投影曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于微光刻投影曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)。更具體地，本 發(fā)明涉及包括一個(gè)或者多個(gè)散射結(jié)構(gòu)的照射系統(tǒng)和產(chǎn)生多個(gè)二次光源的光 學(xué)積分器。
背景技術(shù)：
微光刻(也稱(chēng)作光刻法或者簡(jiǎn)單光刻)是用于制造集成電路、液晶顯 示器以及其他微結(jié)構(gòu)裝置的技術(shù)。微光刻工藝結(jié)合蝕刻工藝用于在薄膜疊 層中構(gòu)圖特征，所述薄膜疊層形成在例如硅晶片的襯底上。在制造的每一
層，首先用光致抗蝕劑涂敷晶片，所述光致抗蝕劑是對(duì)例如深紫外(DUV) 光的輻照敏感的材料。下一步，將在頂部具有光致抗蝕劑的晶片通過(guò)投影 曝光設(shè)備中的掩模曝光到投影光。掩模包括將被投影到光致抗蝕劑上的電 路圖形。在曝光之后，將光致抗蝕劑顯影以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于掩模中包含的電路 圖形的圖形。然后通過(guò)蝕刻工藝將電路圖形轉(zhuǎn)移到晶片上的薄膜疊層中。 最后，去除光致抗蝕劑。用不同的掩模重復(fù)該工藝獲得多層孩i結(jié)構(gòu)部件。
投影曝光裝置通常包括照射系統(tǒng)、用于對(duì)準(zhǔn)掩模的掩模平臺(tái)、投影透 鏡以及用于對(duì)準(zhǔn)以光致抗蝕劑涂敷的晶片的晶片對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)。照射系統(tǒng)照射 掩模上的場(chǎng)，所述場(chǎng)通常具有(長(zhǎng))矩形或者環(huán)片段的形狀。
在現(xiàn)有的投影曝光設(shè)備中，在兩個(gè)不同類(lèi)型的設(shè)備之間存在區(qū)別。在 一種類(lèi)型中，晶片上的每個(gè)目標(biāo)部分通過(guò)對(duì)整個(gè)掩模圖形膝光所述目標(biāo)部 分的一次操作而被輻照；這種設(shè)備通常稱(chēng)作晶片分步投影光刻機(jī)(wafer stepper)。在另一種稱(chēng)作步進(jìn)-掃描設(shè)備或者掃描器類(lèi)型的設(shè)備中，每個(gè)目 標(biāo)部分通過(guò)在給定的參考方向中的投影光束下逐漸掃描掩模圖形，同時(shí)同
步地掃描平行于或者反平行于該方向的襯底而被輻照。晶片的速度與掩模
速度的比例等于投影透鏡的放大率，所t故大率通常小于l，例如1:4。
可以理解的是，術(shù)語(yǔ)"掩模"(或者分度線(xiàn))更廣泛地解釋為構(gòu)圖裝 置。通常所使用的掩模包含可透射或者可反射的圖形，并且可具有，例如 二元的、交替相移的、衰減相移的或者各種混合掩模類(lèi)型。然而，還存在 有源掩模，例如，掩模實(shí)現(xiàn)為可編程反射鏡陣列。這種裝置的實(shí)例是具有 粘彈性控制層和反射表面的陣列-可尋址的表面。關(guān)于這種反射鏡陣列的更 多信息可從例如美國(guó)專(zhuān)利5,296,891以及美國(guó)專(zhuān)利5,523,193中獲得。如在 美國(guó)專(zhuān)利5,229,872中所描述的，還可^f吏用可編程的LCD陣列用作有源掩 模。為了簡(jiǎn)單，本文的其他部分可能具體涉及包括掩模和掩模平臺(tái)的設(shè)備； 然而，在這種設(shè)備中所討論的一般原理應(yīng)該如上所述的構(gòu)圖裝置的更廣范 圍中。
隨著制造微結(jié)構(gòu)器件的技術(shù)^A，關(guān)于照射系統(tǒng)的要求也在增加。理 想情況是，照射系統(tǒng)以具有良好限定的角度分布和輻照的投影光照射掩模 上的照射場(chǎng)的每個(gè)點(diǎn)。通常投影光的角度分布對(duì)于照射場(chǎng)中的所有點(diǎn)應(yīng)該 相同。這在分步投影光刻機(jī)類(lèi)型的裝置中也應(yīng)用于輻照，因?yàn)橛捎诠庵驴?蝕劑的精確曝光閾值，在照射場(chǎng)中即使微小的輻照變化也會(huì)轉(zhuǎn)換成晶片上 的較大尺寸變化。
在掃描器類(lèi)型的曝光裝置中，在照射場(chǎng)中的輻照可沿著掃描方向變化。 作為通過(guò)掃描運(yùn)動(dòng)獲得的積分效果的結(jié)果，在光致抗蝕劑上的每個(gè)點(diǎn)仍然 接受同樣的光能量。例如，發(fā)現(xiàn)，在照射場(chǎng)的長(zhǎng)邊緣處具有彎曲或者傾斜 斜坡的掃描方向的輻照作用對(duì)于抑制脈沖量子化效應(yīng)是有效的。脈沖量子 化效應(yīng)在轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)人的國(guó)際申請(qǐng)WO 2005/078522中具體描述。
投影光射到掩模上的角度分布通常適應(yīng)于投影到光致抗蝕劑上的圖形 類(lèi)型。例如，較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稱(chēng)作常規(guī)的、環(huán)形的、偶極和四極照射設(shè) 置。這些術(shù)語(yǔ)指照射系統(tǒng)的光瞳面上輻照的分布。例如，用環(huán)形照射設(shè)置， 在光瞳面上僅照射環(huán)形區(qū)域，因此在投影光的角度分布中僅僅有小范圍的
角度，使得所有光束以相似的角度傾斜地射到掩模上。
在設(shè)計(jì)用于波長(zhǎng)小于200nm的照射系統(tǒng)中，通常使用激光作為光源。 激光器發(fā)射的投影光束具有小的橫截面和小的發(fā)散性，因此幾何光通量也 小。幾何光通量也稱(chēng)作Lagrange不變量，是對(duì)于特定具體配置，與最大 光角度和照射場(chǎng)尺寸的乘積成比例的數(shù)值。激光器光源的小幾何光通量意 味著，如果利用常規(guī)的透鏡，則或者能夠獲得以小的照射角照射的大場(chǎng)， 或者獲得以大的照射角照射的小場(chǎng)。
為了同時(shí)獲得以較大照射角照射的大場(chǎng)，大部分照射系統(tǒng)包含光學(xué)元 件，所述光學(xué)元件對(duì)于元件上的每個(gè)點(diǎn)，增加了通過(guò)該點(diǎn)的光的發(fā)散性。 具有這種特性的光學(xué)元件在下面將被稱(chēng)作光柵元件。這種光柵元件包括多 個(gè)通常周期性設(shè)置的子元件，例如衍射結(jié)構(gòu)或者微透鏡。
包括玻璃棒或者類(lèi)似光混合元件的照射系統(tǒng)通常獲得在掩模面上較好 的照射均勻性。然而，這些光混合元件較大程度地破壞投影光的偏振狀態(tài)。 這在一些情況下是不希望的，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)，使用具有特別選擇的偏振狀 態(tài)的投影光照射掩模可顯著地改善在光致抗蝕劑上的掩模圖形的成像。
在美國(guó)專(zhuān)利6,583,937Bl中公開(kāi)了一種不利用玻璃棒或者類(lèi)似光混合 元件的而獲得較好的輻照分布的典型的照射系統(tǒng)。第 一光柵元件位于照射 系統(tǒng)中包含的物鏡的物平面中。物鏡包括可變焦光學(xué)元件以及錐透鏡對(duì)， 其使得能夠調(diào)節(jié)在物鏡的出射光瞳中的輻照分布以及從而射入到掩模上的 投影光束的角度分布。鄰近物鏡的出射光光瞳面設(shè)置有產(chǎn)生多個(gè)二次光源 的復(fù)眼光學(xué)積分器。光學(xué)積分器包括兩個(gè)積分器部件，每個(gè)包括柱面微透 鏡陣列，所述光學(xué)積分器增加幾何光通量并且調(diào)節(jié)在掩才莫上的照射場(chǎng)的尺 寸和幾何形狀。由于該特性，光學(xué)積分器也稱(chēng)作場(chǎng)限定元件。
在光學(xué)積分器的前面設(shè)置另外的光柵元件。該另外的光柵元件確保第 二積分器部件的光柵元件被完全照射。照射系統(tǒng)還包括直接設(shè)置在場(chǎng)光闌 的前面的散射結(jié)構(gòu)，所述場(chǎng)光闌確保在掩模上的照射場(chǎng)的清晰邊緣。
然而，即使用這樣復(fù)雜的照射系統(tǒng)，仍然難于滿(mǎn)足用于未來(lái)的照射系 統(tǒng)的在射入到掩模上的投影光的希望輻照以及角度分布方面的嚴(yán)格的規(guī)范。
進(jìn)一步影響輻照分布的一種方法是使用如歐洲0 952 491 A2中描述的 可調(diào)節(jié)光闌裝置。該裝置包括兩個(gè)相對(duì)行的小的鄰近的片，其平行于掃描 方向設(shè)置。每個(gè)葉片可選擇地插入到投影光束中。通過(guò)調(diào)節(jié)相對(duì)的葉片之 間的距離，能夠在垂直于掃描方向的方向上控制曝光光致抗蝕劑的全部光 能(劑量)。然而，使用光闌通常具有這樣的影響，即大量的用于投影目 地的投影光損失了。除此以外，這些可調(diào)光闌裝置機(jī)械上復(fù)雜并且因此是 昂貴的部件。因此，希望的是，利用更簡(jiǎn)單和更廉價(jià)的此類(lèi)裝置，利用這 些裝置僅僅用于孩i調(diào)，或者完全地免除這些裝置。
用于改善輻照分布的另 一種方法是改善場(chǎng)限定元件，所述場(chǎng)限定元件 不僅確定照射場(chǎng)的幾何形狀而且對(duì)于掩模面上的輻照分布具有很大影響。 場(chǎng)限定元件不是必須作為微透鏡陣列的設(shè)置實(shí)現(xiàn)，而是可包含衍射光學(xué)元 件。
衍射光學(xué)元件具有不能充分抑制零衍射級(jí)的缺點(diǎn)。結(jié)果，掩模面上的 輻照分布包括亮點(diǎn)陣列。除此以外，超過(guò)大約18。的衍射角度要求只能通 過(guò)電子束光刻獲得的小特征尺寸的衍射結(jié)構(gòu)。這種微小衍射結(jié)構(gòu)的閃耀側(cè) 面必須通過(guò)非常少的例如兩個(gè)步驟近似。這就顯著地將裝置的衍射效率降 低到小于70%的值。此外，通過(guò)電子束光刻的制造是非常慢的工藝，使得 這些元件非常昂貴。
與此相比，樣i透鏡陣列和其他的折射光學(xué)元件產(chǎn)生寬廣并且連續(xù)的角 度分布。然而，折射光學(xué)元件的主要缺點(diǎn)在于在遠(yuǎn)場(chǎng)和因此在掩模面上產(chǎn) 生的輻照分布不夠均勻。代替平坦的，所述輻照分布特征在于有多個(gè)波紋， 而這在一些情況下是不能接受的。
國(guó)際申請(qǐng)WO 2005/078522 A^^開(kāi)了一種照射系統(tǒng)，在所述照射系統(tǒng) 中，在微陣列的緊鄰處設(shè)置有散射結(jié)構(gòu)。散射結(jié)構(gòu)增加了在掃描方向以及 其垂直方向上的幾何光通量，并且消除了樹(shù)透鏡陣列所產(chǎn)生的照射分布的 波紋。該文件還>^開(kāi)了一種用于光學(xué)積分器的有利的設(shè)置，在該設(shè)置中， 在一定程度上避免了在微透鏡或者支持微透鏡的襯底中的非常高的光輻
照。這樣高的光強(qiáng)度可能非?？斓臍?隞透鏡或者襯底。
國(guó)際申請(qǐng)WO 2005/076083 A^^開(kāi)了一種包^L射元件的照射系統(tǒng)， 所述散射元件被設(shè)置在場(chǎng)平面的緊鄰處，即設(shè)置照射系統(tǒng)的場(chǎng)光闌的平面 中。
美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2004/0036977 Al公開(kāi)了一種用于照射系統(tǒng)的包括兩個(gè) 可單獨(dú)調(diào)節(jié)的積分器部件的光學(xué)積分器。為此，至少一個(gè)積分器部件可沿
著光軸(Z軸)或者垂直于掃描方向(X軸)移動(dòng)，或者它可繞著Z軸、 X軸或者垂直于Z和X軸的掃描方向(Y軸)旋轉(zhuǎn)。在每個(gè)積分器部件的 前面設(shè)置有用于減少不希望的輻照波動(dòng)的校正過(guò)濾器。每個(gè)校正過(guò)濾器包 括具有間距的隨機(jī)構(gòu)圖條紋，所述間距與各個(gè)積分器部件的柱面透鏡的間 距相等。校正過(guò)濾器通過(guò)顯微鏡對(duì)準(zhǔn)，使得隨機(jī)構(gòu)圖條紋的邊界線(xiàn)與柱面 透鏡的邊界線(xiàn)精確一致。柱面透鏡可具有非圓的橫截面以進(jìn)一步改善掩模 上的輻照分布。
美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2005/0018294 Al ^Hf了一種用于照射系統(tǒng)的包括第一 和第二積分器部件的光學(xué)積分器，所述第一和第二積分器部件每個(gè)包括在
正交的X和Y方向上延伸的柱面透鏡陣列。在積分器部件中的平行柱面透 鏡具有不同的球面或者非球面形狀。結(jié)果，第一積分器部件的柱面透鏡的 頂線(xiàn)與第二積分器部件的柱面透鏡的頂線(xiàn)不一致。這使得能夠消除在遠(yuǎn)場(chǎng) 分布中的不希望的輻照峰值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于微光刻投影啄光設(shè)備的照射系統(tǒng)，使得 能夠在掩模面上獲得希望的輻照和角度分布。更特別地，應(yīng)該獲得基本上 獨(dú)立于照射設(shè)置的均勻的或者希望的非均勻的輻照分布。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)包括光源和光學(xué)積分器的照射系統(tǒng)獲得 該目標(biāo)和其他目標(biāo)。光學(xué)積分器包括第一光學(xué)子元件并且產(chǎn)生多個(gè)每個(gè)發(fā) 射光束的二次光源。聚光器影響在掩模面中光束的重疊。至少設(shè)置有一個(gè) 散射結(jié)構(gòu)，所述^t射結(jié)構(gòu)包括多個(gè)設(shè)置在二次光源前或者后面的第二光學(xué)
子元件。第一和第二光學(xué)子元件配置為〗吏得用相同輻照分布照射的光學(xué)子
元件間隔5mm以上。該配置減少了在至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)和光學(xué)積分器之 間的不希望的交互作用，所述交互作用可導(dǎo)致在照射系統(tǒng)掩模面上所獲得 的輻照分布中有起伏。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，照射系統(tǒng)設(shè)置為包括光學(xué)積分器以及至少一 個(gè)散射結(jié)構(gòu)。后者具有多個(gè)子元件，所述子元件產(chǎn)生具有不同角度寬度的 矩形角度分布。
這樣的散射結(jié)構(gòu)產(chǎn)生具有半值寬度的高斯角度分布，所述半值寬度可 通過(guò)選擇產(chǎn)生具有合適的角度寬度的角度分布的子結(jié)構(gòu)容易地限定。這樣 的散射結(jié)構(gòu)可以有利地設(shè)置在光學(xué)積分器和聚光器之間，所述聚光器重疊 通過(guò)光學(xué)積分器產(chǎn)生的二次光源。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，照射系統(tǒng)設(shè)置為包括光源和產(chǎn)生二次光源的 光學(xué)積分器。第一散射結(jié)構(gòu)在一個(gè)方向上產(chǎn)生基本為矩形的角度分布。第 二散射結(jié)構(gòu)在兩個(gè)正交的方向上產(chǎn)生基本為高斯型的角度分布。這樣的照 射系統(tǒng)特別適合用于產(chǎn)生縫隙狀的照射場(chǎng)，所述照射場(chǎng)用于步進(jìn)掃描類(lèi)型 的投影啄光設(shè)備。


參考結(jié)合附圖的下述具體描述，可更加容易地理解本發(fā)明的各種特征
和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的投影曝光設(shè)備的透視圖和筒化圖2是通過(guò)包含在圖l所示的投影啄光設(shè)備中的照射系統(tǒng)的子午截面；
圖3是包含在圖2所示的照射系統(tǒng)中的光學(xué)積分器和兩個(gè)散射板的透
視圖4是平行于X-Z平面通過(guò)圖3所示的光學(xué)積分器的截面； 圖5是平行于Y-Z平面通過(guò)圖3所示的光學(xué)積分器的截面； 圖6是通過(guò)光學(xué)積分器產(chǎn)生的二次光源的示圖； 圖7是圖3所示的光學(xué)積分器的側(cè)視圖8到12示出了類(lèi)似于圖7的用于光學(xué)積分器的可選實(shí)施例； 圖13是平行于X-Z平面通過(guò)光學(xué)積分器和第一散射板的截面； 圖14示出通過(guò)圖13中所示的第一散射板產(chǎn)生的角度分布； 圖15示出當(dāng)利用圖13中所示的第一散射板時(shí)產(chǎn)生的類(lèi)似于圖6的二 次光源；
圖16是圖13的放大的剪切圖17是用于可選實(shí)施例的類(lèi)似于圖16的視圖，在所述實(shí)施例中，第 一散射板設(shè)置在兩個(gè)積分器部件之間；
圖18示意性示出多個(gè)Talbot干涉圖形；
圖19是類(lèi)似于16的另一放大的剪切圖20是用于示出優(yōu)選實(shí)施例的特點(diǎn)的兩個(gè)光柵的俯視圖21是第一散射板的透視圖22是在X-Z平面通過(guò)圖21中所示的第一散射板的截面； 圖23到28以側(cè)視圖類(lèi)似于圖22示出了用于第一散射板的各個(gè)可選實(shí) 施例；
圖29是具有可變寬度的微透鏡的另一實(shí)施例的俯視圖； 圖30到32以截面圖類(lèi)似于圖22地示出了第一散射板的其他實(shí)施例； 圖33是#^據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例的第一散射板的透視圖； 圖34是沿線(xiàn)XXXIV-XXXIV通過(guò)圖33中所示的第一嘲匸射板的截面； 圖35是根據(jù)包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)孩縫鏡的另一實(shí)施例的第一散射板的 俯視圖36是沿線(xiàn)XXXVI-XXXVI通過(guò)圖35中所示的第一散射板的截面； 圖37是用于第一散射板中的衍射單元的俯視圖； 圖38a和38b為形成具有不同曲率的Fresnel透鏡的衍射單元的示意 性俯^f見(jiàn)圖39a和39b為形成具有不同橫向位置的柱面透鏡的衍射單元的示意 性俯視圖40到43是用于第一散射板的單元設(shè)置的示意性俯視圖44是示出由第二散射板產(chǎn)生的角度分布的圖形；
圖45示出通過(guò)重疊不同寬度的矩形分布形成的高斯角度分布；
圖46和47分別是不具有和具有第二散射板的在圖2所示的照射系統(tǒng)
中包含的光學(xué)積分器和聚光器的部分的示意性圖48示出在不具有第二散射板的圖2中所示的照射系統(tǒng)的光瞳面中的
示例強(qiáng)度分布；以及
圖49示出了在插入第二散射板后圖48的強(qiáng)度分布。
具體實(shí)施例方式
1.投影啄光設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)
圖1示出了投影曝光設(shè)備10的透視圖和高度簡(jiǎn)化的圖，所述投影膝光 設(shè)備10包括用于產(chǎn)生投影光束的照射系統(tǒng)12。投影光束照射掩模16上包 含樣￡小結(jié)構(gòu)18的場(chǎng)14。在該實(shí)施例中，照射場(chǎng)14具有近似環(huán)形段的形狀。 然而，也可考慮其他照射場(chǎng)14的形狀，例如矩形。
投影物鏡20將在照射場(chǎng)14中的結(jié)構(gòu)18成像到光敏層22上，所述光 敏層，例如光致抗蝕劑，被沉積在襯底24上。村底24可用硅晶片形成， 并被設(shè)置在晶片臺(tái)(未示出)上，使得光敏層22的上表面精確地位于投影 物鏡20的4象平面中。掩模16通過(guò)掩模臺(tái)(未示出)的方式定位在投影物 鏡20的物平面中。因?yàn)楹笳呔哂行∮?的放大率，所以在照射場(chǎng)14中的 結(jié)構(gòu)18的縮小了的圖形14，投影到光敏層22上。
在投影過(guò)程中，掩模16和襯底24沿著與Y方向一致的掃描方向移動(dòng)。 因此照射場(chǎng)14在掩才莫16上掃描使得能夠連續(xù)地投影大于照射場(chǎng)14的結(jié)構(gòu) 化的區(qū)域。這種類(lèi)型的投影曝光設(shè)備通常稱(chēng)作"步進(jìn)-掃描工具"或者簡(jiǎn)單 地稱(chēng)作"掃描器"。在掩模16和襯底24的速度之間的比例等于投影物鏡 20的放大率。如果投影物鏡20顛倒了圖像，那么掩模16和襯底24沿著 相反的方向移動(dòng)，如在圖1中通過(guò)箭頭A1和A2所示。然而，本發(fā)明也可 用于分步工具中，在所述分步工具中掩模16和襯底24在投影期間不移動(dòng)。
在所示的實(shí)施例中，照射場(chǎng)14沒(méi)有相對(duì)于投影物鏡20的光軸26對(duì)中。
這樣的偏軸照射場(chǎng)14可能必須與特定類(lèi)型的投影物鏡20—起，例如，物 鏡包含一個(gè)或者多個(gè)截光反射鏡。當(dāng)然，本發(fā)明也可用于具有居中的照射 場(chǎng)的照射系統(tǒng)中。
2.照射系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
圖2是通過(guò)圖1中所示的照射系統(tǒng)12的更具體的子午截面。為了清楚， 圖2所示也是大大簡(jiǎn)化的，并且不是成比例的。這尤其表示，僅僅通過(guò)少 數(shù)幾個(gè)光學(xué)元件代表了不同的光學(xué)單元。實(shí)際上，這些單元可包括明顯更 多的透鏡和其他光學(xué)元件。
照射系統(tǒng)12包括外殼28和光源，所述光源如在實(shí)施例中所示實(shí)現(xiàn)為 激基激光器30。激基激光器30發(fā)射具有大約193nm波長(zhǎng)的投影光。也可 考慮其他類(lèi)型和其他波長(zhǎng)的光源，例如248nm或者157nm。
在所示的實(shí)施例中，激基激光器30發(fā)射的投影光i^擴(kuò)束單元32, 在所述擴(kuò)束單元32中擴(kuò)展光束。在通過(guò)擴(kuò)束單元32后，投影光入射到第 一光柵元件34上。第一光柵元件34被接納在第一交換保持器36中，使得 所述第一光柵元件34能夠被容易地移走或者被其他具有不同特性的光柵 元件代替。在所示的實(shí)施例中，第一光柵元件34包括一個(gè)或者多個(gè)衍射光 柵，其偏斜每個(gè)入射光，從而引AJL散性。這意味著在光柵元件34上的每 個(gè)位置，光在特定角度范圍內(nèi)衍射。該范圍可以是例如從-3°到+3° 。在 圖2中這示意性地表示為兩個(gè)離軸光38a、38b，它們分離成多個(gè)發(fā)散光38。 因此，第一光柵元件34輕孩i地增加了幾何光通量并且修改了在隨后的光瞳 面上的局部輻照分布。其它類(lèi)型的光柵元件，例如孩i透鏡陣列或者相位躍 變陣列或者灰色調(diào)菲涅耳透鏡，可替代地或者附加地使用。
第一光柵元件34位于物鏡44的物平面42中，所述物鏡44包括可調(diào) 焦透鏡組46和一對(duì)48具有相對(duì)的錐面的軸錐元件50、 52。如果兩個(gè)軸錐 元件52如圖2所示相互接觸，那么軸錐體對(duì)48為具有平行表面的板的效 果。如果元件50、 52被分離，那么在軸錐元件50、 52之間的間隔將導(dǎo)致 光能徑向向外偏移。因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)中已知軸錐元件，所以這里不再進(jìn)一 步解釋。
參考數(shù)字54表示物鏡44的出射光瞳面。光學(xué)積分器位于物鏡44的出 射光瞳面54中或者其附近，所述光學(xué)積分器由56整體地表示并且下面將 參考圖3到5具體解釋。被接納在交換保持器57中的光學(xué)積分器56調(diào)節(jié) 在光瞳面54中的角度分布。因?yàn)橐韵嗤嵌韧ㄟ^(guò)光瞳面的所有光束在隨后 的傅立葉相關(guān)場(chǎng)平面中會(huì)聚于一點(diǎn)，所以在這樣的場(chǎng)平面中，光瞳面54 中的角度分布直接轉(zhuǎn)換成輻照分布。因此光學(xué)積分器56的設(shè)計(jì)對(duì)于掩模 16上的輻照分布和照射場(chǎng)14的幾何形狀具有很大影響。如果照射場(chǎng)14具 有如圖l所示的曲線(xiàn)型縫隙形狀，那么光學(xué)積分器56的出射側(cè)數(shù)值孔徑， 作為非限定的例子，可以是在X方向從0，28到0.35的范圍內(nèi)以及在Y方 向從0.07到0.09的范圍內(nèi)。光學(xué)積分器產(chǎn)生多個(gè)每個(gè)發(fā)射光束的二次光源。
在光學(xué)積分器56的前面和后面，設(shè)置有分別表示為58和60的散射板， 并且下面將說(shuō)明它們的結(jié)構(gòu)和功能。
從二次光源發(fā)射的投影光i^到聚光器62，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，所述聚光器 在圖2中通過(guò)單透鏡元件表示。聚光器62的入射光瞳面與物鏡44的出射 光瞳面54重合。聚光器62將從二次光源發(fā)射的光束重疊在聚光器62的視 場(chǎng)光闌面64中，在所述^L場(chǎng)光闌面64中放置有^L場(chǎng)光闌66。視場(chǎng)光闌物 鏡68將視場(chǎng)光闌66成像到其中放置有掩模16的掩模面70上。視場(chǎng)光闌 66確保照射場(chǎng)14的至少沿Y方向延伸的短側(cè)邊的清晰邊緣。例如，視場(chǎng) 光闌可通過(guò)兩個(gè)正交的葉片組實(shí)現(xiàn)。然而，也可能如在EP 0 952 491 A2 中所公開(kāi)的一樣，利用可調(diào)節(jié)的光闌裝置。
3.光學(xué)積分器
下面將參考圖3到5具體描述用于照射系統(tǒng)12的光學(xué)積分器56的總 體結(jié)構(gòu)和功能。圖3以透視圖的方式示出了光學(xué)積分器56和散射板，以及 圖4和5分別示出了平行于X-Z平面和Y-Z平面的光學(xué)積分器56的截面。
3.1光學(xué)積分器的一般結(jié)構(gòu)
光學(xué)積分器，從轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)人的國(guó)際申請(qǐng)Wo 2005/078522 A2中已 知，包括第一積分器部件561和第二積分器部件562。第一積分器部件561 包括第一陣列的柱面微透鏡561Y，所述柱面孩i透鏡561Y具有沿著X方向
對(duì)準(zhǔn)的平行的縱向軸。因此，第一微透鏡561Y僅僅在Y方向有后焦距為 A的正折射光焦度。
第一積分器部件561還包括第二陣列的柱面微透鏡561X，其具有沿著 Y方向?qū)?zhǔn)的平行的縱向軸。因此，第二孩吏透鏡561X僅僅在X方向具有 后焦距為&<&的正折射光焦度。
第二積分器部件562是與第一積分器部件561相同的復(fù)制，不同的是， 在繞X軸或Y軸旋轉(zhuǎn)180。后被安裝。因此，第三微透鏡562X面向第二 微透鏡561X，并且第四微透鏡562Y面向第二散射板60。
在圖4和5中可見(jiàn)，選擇焦距&和&以及在積分器部件561、 562之 間的距離，使得第二微透鏡561X產(chǎn)生的焦線(xiàn)位于第三微透鏡562X的頂點(diǎn) 上。因?yàn)榈谌齘it鏡562X具有與第二微透鏡561X—樣的焦距f2，所以這 意味著第三微透鏡562X的焦線(xiàn)位于第二微透鏡561X的頂點(diǎn)上。在圖4中， 以虛線(xiàn)通過(guò)光線(xiàn)81示出了這些相互對(duì)應(yīng)。
從圖5可清楚地看到，相同的條件也分別應(yīng)用到具有相等焦距A的第 一和第四孩史透鏡561Y、562Y。因?yàn)榻咕€(xiàn)位于第三和第四微透鏡562X、562Y 的彎曲表面上，而不在這些微透鏡內(nèi)，所以不可能出現(xiàn)能夠破壞微透鏡或 者支持微透鏡的襯底的材料的非常高的強(qiáng)度。
在圖3到5中，微透鏡561Y、 561X、 562Y、 562X表示為具有平面背 表面并且附接到鄰近微透鏡的平面背表面的子元件。然而，積分器部件 561、 562通常不從單獨(dú)的子元件組裝，而是以更有效的方式制造，例如， 通過(guò)才莫制或者通過(guò)加工具有初始平面和平行表面的襯底。用于制造積分器 部件561、 562的技術(shù)也取決于微透鏡561X、 561Y、 562X、 562Y的間距， 所述間距可能在一個(gè)或者幾個(gè)亳米的范圍內(nèi)。然而，由于下面參考圖6進(jìn) 一步解釋的原因，可能希望具有小于lmm的間距，例如500inm。所述間 距通常表示微透鏡沿著它具有折射光焦度的方向的寬度。在柱面透鏡的情 況中，間距等于垂直于微透鏡縱向長(zhǎng)度的微透鏡尺寸。
從這些描述可以清楚，圖3到5的演示被極大地簡(jiǎn)化并且沒(méi)有成比例 縮放。例如，如果積分器部件561、 562具有25mm的橫向尺寸并且孩i透
鏡的間距等于500jam，那么每個(gè)陣列由50個(gè)微透鏡組成。然而，可以理 解的是，在X方向上具有折射光焦度的微透鏡561X的間距和數(shù)量并不必須 等于在Y方向上具有折射光焦度的微透鏡561Y的間距和數(shù)量。
為了保持透射損耗小，在圖3到5所示的實(shí)施例的積分器部件561、 562用CaF2制造，其具有預(yù)期的193nm波長(zhǎng)，比熔融石英(Si02)具有更 高的透射率。如果使用低于193nm的波長(zhǎng)，那么熔融石英幾乎是不透明的， 從而應(yīng)該使用CaF2或者類(lèi)似的氟材料。
因?yàn)镃aF2是難于加工的易脆材料，所以襯底的厚度應(yīng)該超過(guò)大約2咖。 如果孩吏透鏡561Y、 561X、 562Y、 562X的間距保持在l咖以下并且微透鏡 561X、 562X的折射光焦度足夠產(chǎn)生超過(guò)大約0. 2的數(shù)值孔徑NA，那么如圖 3到5的實(shí)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 光焦度的微透鏡陣列順序是唯一可能的方式。對(duì)于其他的配置，例如在美 國(guó)專(zhuān)利No. 4, 682, 885 A所示的配置，不可能同時(shí)滿(mǎn)足所有前述的條件。
可以理解的是，光學(xué)積分器的配置可在各種類(lèi)型中改變。例如，微透 鏡S"Y、 561X、 56M、 562X可以凹面地或者非球面地成形。例如，為了在 掩沖莫面70上獲得特定的非均勻的輻照分布，例如在該分布中在邊緣的輻照 比在中心的輻照稍微高，可使用非球面微透鏡。更特別地是，在照射場(chǎng)的 邊緣處的輻照可以比在照射場(chǎng)的中心的輻照至少高0. 5%到0. 8%。如果從邊 緣出射的光比從中心出射的光在投影物鏡中承受更高的損失，這樣的非均 勻輻照分布提供了補(bǔ)償。
并且，如在上面已經(jīng)提到的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)NO. 2005/0018294 Al中所 描述的，如果鄰近的微透鏡不同則是有利的。代替使用凸曲柱面透鏡形成 的微透鏡，也可考慮其他的配置，例如包括旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)微透鏡或者通過(guò)交叉 兩個(gè)具有柱面或者復(fù)曲面形狀的凝透鏡陣列而獲得的微透鏡的實(shí)施例。類(lèi) 似的配置在下面用于第一散射板58在圖33到36中示出。
除此以外，還可以考慮為了獲得在X和/或Y方向上的折射光焦度，使 用衍射光學(xué)元件代替微透鏡。
3.2光學(xué)積分器的功能
下面將簡(jiǎn)要地解釋光學(xué)積分器56的功能。
如果投影光束完全準(zhǔn)直使得所有的光線(xiàn)都平行于Z軸，那么第二積分 器部件562可以去除。然后第一積分器部件561單獨(dú)產(chǎn)生多個(gè)二次光源。 落在第一積分器部件561上的光束轉(zhuǎn)向到Y(jié)方向，并且由于微透鏡561X、 562X的更大的折射光焦度而在X方向轉(zhuǎn)向到更大的范圍。因此每個(gè)二次光 源產(chǎn)生變形的角度分布。
然而，入射到光學(xué)積分器56上的光通常并沒(méi)有完全準(zhǔn)直，而是具有小 的發(fā)散。沒(méi)有第二積分器部件562，這些發(fā)散將導(dǎo)致視差，所述視差將導(dǎo) 致掩模16上的照射場(chǎng)14的不希望的偏移。
第二積分器部件562確保視差不會(huì)發(fā)生，即橫入射光沒(méi)有彎曲準(zhǔn)直。 由圖4到5可見(jiàn)，第二積分器部件562對(duì)于入射到光學(xué)積分器56上的平行 光線(xiàn)具有4艮小的影響，因?yàn)榻咕€(xiàn)位于第二積分器部件562的孩遞鏡562X、 562Y的頂點(diǎn)上。對(duì)于不平行于Z軸而在特定角度下射到光學(xué)積分器56的 光線(xiàn)，第二積分器部件562的微透鏡562X、 562Y確保這些光線(xiàn)被傳輸?shù)竭h(yuǎn) 心光束中。
圖6示意性示出了從沿著光軸26的掩模一側(cè)觀(guān)察的在第二積分器部件 562中產(chǎn)生的二次光源82。僅僅這些二次光源82用于照射掩模16，所述 掩模16實(shí)際暴露于入射到光學(xué)積分器56上的投影光束。投影光束的形狀 取決于照射設(shè)置。例如，在通常的具有最大相干參數(shù)a的照射設(shè)置中，在 光路中光學(xué)積分器56前面的光學(xué)元件產(chǎn)生具有圓形橫截面的投影光束，所 述圓形橫截面在圖6中通過(guò)80示出。
理想地是，所有二次光源82產(chǎn)生具有相同角度(變形)分布的光束。 在隨后的傅立葉變換場(chǎng)平面中，即在視場(chǎng)光闌面64或者與其共軛的掩模面 70中，這些角度分布轉(zhuǎn)換成輻照分布。如果二次光源產(chǎn)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輻照出現(xiàn)，則在掩;f莫面70 中獲得非常均勻的輻照分布。
然而，由于制造公差以及其他原因，二次光源82產(chǎn)生的角度分布通常 并不精確地相同。如果二次光源82的角度分布統(tǒng)計(jì)地改變，那么仍然可在
掩模面70中獲得均勻的輻照分布。如果二次光源82的數(shù)量足夠大，那么 每個(gè)二次光源82產(chǎn)生的全部非均勻的輻照分布在掩模面70中重疊，并且 由于通過(guò)二次光源82產(chǎn)生的全部輻照分布重疊所獲得的平均效果，可以消 除輻照變化。
從而可以看出，大數(shù)量的二次光源是有利的，因?yàn)檫@改善了前述的平 均效果。具有大數(shù)量的二次光源以及因此孩吏透鏡561X、 561Y、 562X、 562Y 的小間距的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，照射系統(tǒng)12、特別是第一光柵元件34、可變焦 物鏡46以及軸錐元件50、 52對(duì)48使得能夠產(chǎn)生各種不同的照射設(shè)置。這 包括入射到光學(xué)積分器56上的光束的橫截面可以顯著地變化。
如果二次光源的數(shù)量小，在二次光源之間有明顯的間隔，則可以是對(duì) 稱(chēng)的照射設(shè)置，其中，"有效的，，，即被照射的，二次光源不是對(duì)稱(chēng)地分 布在通光孔徑80上。這可能導(dǎo)致入射到掩模16上的投影光的不希望的非 對(duì)稱(chēng)角度分布。相反地，如果有大量小并且密集設(shè)置的二次光源，那么可 消除這種顯著非對(duì)稱(chēng)的可能性。
3. 3光學(xué)積分器的可選設(shè)置
下面，將參考圖7到12描述微透鏡陣列的各個(gè)可選設(shè)置和散射板58、 60。在隨后的實(shí)施例之間，相應(yīng)部分將通過(guò)加1000的參考數(shù)字表示，并不 再重復(fù)。
圖7以側(cè)浮見(jiàn)圖示出了圖3中的光學(xué)積分器和散射板58、 60。在該圖以 及圖8到12的類(lèi)似表示中，沿著X方向延伸的柱面微透鏡用垂直線(xiàn)的陰影 線(xiàn)標(biāo)出，反之，在Y方向延伸的柱面微透鏡用水平線(xiàn)的陰影線(xiàn)標(biāo)出。
圖7中所示的實(shí)施例不同于圖3到5中所示的實(shí)施例在于，第一積分 器部件561可通過(guò)調(diào)節(jié)裝置561A調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)裝置561A僅僅示意性地示出， 并且可利用例如螺旋千分尺或者壓電元件驅(qū)動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)裝置561A,能夠 調(diào)節(jié)在積分器部件561、 562之間沿著Z軸的距離。然后第一微透鏡561Y 產(chǎn)生的焦線(xiàn)能夠精確地定位到第四透鏡562Y的頂點(diǎn)上。可選擇地是，第二 微透鏡561X產(chǎn)生的焦線(xiàn)能夠精確地定位到第三微透鏡562X的頂點(diǎn)上。
圖8示出了其中最后兩個(gè)微透鏡陣列以相反的次序設(shè)置的可選實(shí)施 例。因此，在Y方向具有折射光焦度的第三微透鏡1562Y現(xiàn)在面向第一積 分器部件1561的第二微透鏡1561X。為了保持前述焦線(xiàn)特性，所述焦線(xiàn)特 性在圖7到12中通過(guò)不同長(zhǎng)度和樣式的箭頭表示，第一積分器部件1561 必須非常厚，而笫二積分器部件1562必須非常薄。為了方便積分器部件 1561、 1562的制造，因此用于微透鏡的支持件必須用相比于CaF2不容易破 碎的材料制作，例如熔融石英。
在圖8中所示的實(shí)施例具有用于第二積分器部件1562的第二調(diào)節(jié)裝置 1562A。對(duì)于每個(gè)積分器部件1561、 1562具有獨(dú)立的調(diào)節(jié)裝置使得能夠不 僅僅調(diào)節(jié)在積分器部件1561、 1562之間的間隔距離，而能夠調(diào)節(jié)積分器部 件1561、 1562相對(duì)于散射板58、 60的距離。
圖9示出的實(shí)施例與圖7中所示的實(shí)施例不同僅在于，第二孩i透鏡 2561X不是與第一微透鏡2561Y —樣形成在同一支持件上，而是形成在也 可用例如CaF2制造的單獨(dú)支持件上。利用調(diào)節(jié)裝置2562A,第二微透鏡 2561X可沿著Z軸方向獨(dú)立于第一微透鏡2561Y和設(shè)置在共用第三支持件 上的第三和第四樣史透鏡2563X和2563Y而調(diào)節(jié)。使三個(gè)積分器部件被附接 到單獨(dú)的調(diào)節(jié)裝置2561A、 2562A、 2563A使得能夠獨(dú)立的調(diào)節(jié)在每對(duì)相應(yīng) 微透鏡陣列間的距離。因此，如果要求用盡可能小的復(fù)雜性又要求完全的 可調(diào)節(jié)性，那么三個(gè)調(diào)節(jié)微透鏡陣列是最適合的方案。
圖10中所示的實(shí)施例不同于圖9中所示的實(shí)施例在于，第一散射板 58現(xiàn)在設(shè)置在第一賴(lài)透鏡3561Y和3562X之間。通過(guò)在形成有第二M鏡 3562X的襯底的另一側(cè)上形成散射結(jié)構(gòu)58，，散射板58可簡(jiǎn)單地作為整體 移動(dòng)或者如圖IO所示獲得它的功能。
圖11示出了具有三個(gè)積分器部件的光學(xué)積分器的另一實(shí)施例，所述三 個(gè)積分器部件可通過(guò)調(diào)節(jié)裝置4561A、 4562A和4563A單獨(dú)調(diào)節(jié)。在該實(shí)施 例中，在Y方向具有折射光焦度的第一和第二賴(lài)透鏡4561Y和4562Y設(shè)置 在不同的襯底上，使得它們面向于彼此。第三和第四微透鏡4562X和4563X 也面向于彼此。第二微透鏡4562Y和第三微透鏡4562X形成在同一襯底上，
并且因此可通過(guò)第二調(diào)節(jié)裝置4562A共同地調(diào)節(jié)。這里選擇在積分器部件 4561、 4562和4563之間的距離使得第二微透鏡4562Y和第四孩遞鏡4563X 的后焦線(xiàn)位于/>共面4587上。然后面4587可通過(guò)聚光器62傅立葉變換到 視場(chǎng)光闌面64。當(dāng)然，通過(guò)圖8所示的實(shí)施例也可獲得類(lèi)似的特性，因?yàn)?在該實(shí)施例中，具有更短焦距的第四微透鏡1562X位于具有更長(zhǎng)焦距的第 三微透鏡1562Y的后面。
圖U示出類(lèi)似于圖7中所示的實(shí)施例的實(shí)施例。然而，在該實(shí)施例中， 第一散射板58不位于光學(xué)積分器的前面，而是位于積分器部件5561、 5562 之間。
4.第一散射板
下面將具體描述第一散射板58的一般功能和各種實(shí)施例。當(dāng)然，對(duì)于 圖7到12所示的光學(xué)積分器56的其他實(shí)施例，也是同樣的。然而，為了 簡(jiǎn)單起見(jiàn)，下面的描述將僅僅指圖3到6所示的實(shí)施例。
4.1第一散射板的一般功能
第一散射板58的一個(gè)功能是將光源30產(chǎn)生的較小的幾何光通量(并 且可能通過(guò)第一光柵元件34 (如果被插入))適配到光學(xué)積分器56的較 高的幾何光通量。這對(duì)于防止在第二積分器部件562中高的光強(qiáng)具有有利 的影響，所述高的光強(qiáng)可能損壞形成光學(xué)積分器56的材料。
在這方面需要注意的是，雖然第一和第二孩i透鏡561Y、 561X產(chǎn)生的焦 線(xiàn)分別位于第四孩i透鏡562Y和第三^it:鏡562X的頂點(diǎn)上，而不在這些微 透鏡內(nèi)部，但是高的光強(qiáng)仍然可能出現(xiàn)在頂點(diǎn)的鄰近。第一散射板58確保 入射到第一積分部件上的投影光具有足夠的發(fā)散性使得可以避免如圖4和 5所示的狹小的焦線(xiàn)。理想地，第一散射板58適配到第二微透鏡561X使 得經(jīng)過(guò)微透鏡561X的光完全地照射在第二積分器部件562中的相應(yīng)的第三 微透鏡562X。數(shù)學(xué)上，這個(gè)條件可描述如下
0. 5 (D/2f2-NApre) < Mm < (D/2f「NApre)
其中D是第二微透鏡561X陣列的直徑，NAs。是第一散射板58的數(shù)值 孔徑，以及NAp是入射到其上的光的數(shù)值孔徑。
這在圖13中以類(lèi)似于圖4的表示示出。在該圖示中，示出入射到散射 元件58上的投影光84具有較低的發(fā)散。沒(méi)有第一散射板58，投影光84 將如圖4所示，通過(guò)第二微透鏡561X聚焦到第三微透鏡562X的頂點(diǎn)上。 然而，第一散射板58將發(fā)散增加到這樣的程度使得通過(guò)第二微透鏡561X 的光沒(méi)有聚焦在相應(yīng)的第三微透鏡562X的頂點(diǎn)上，而是分布在它的整個(gè)曲 面上。
在掃描器類(lèi)型的投影曝光設(shè)備中，在掩才莫16上照射的場(chǎng)14具有高的 縱橫比。這意味著沿掃描方向(Y方向)的場(chǎng)14的尺寸比沿著X方向的尺 寸要短的多。當(dāng)任何阻隔投影光的光闌不在時(shí)，照射場(chǎng)的縱橫比將通過(guò)出 現(xiàn)在光瞳面54中在X和Y方向上的投影光的最大角度確定。
這意味著通過(guò)光瞳面54的投影光應(yīng)該在Y方向具有較小的發(fā)散而在X 方向具有較大的發(fā)散。這就是第一和第四微透鏡561Y、 562Y的第一焦距 f,大于第二和第三微透鏡561X、 562X的焦距f2的原因。因?yàn)槿鐖D13所示， 第一散射板58額外地增加了發(fā)散，所以通過(guò)第一散射板58引入的在X和 Y方向上的發(fā)散量要仔細(xì)地適配到通過(guò)光學(xué)積分器56引入的發(fā)散。由于這 個(gè)原因，第一普t射板58引入的發(fā)散通常在X方向比Y方向高。在照射場(chǎng) 14具有非常大的縱橫比的情況中，第一散射板甚至可設(shè)計(jì)成使得它僅僅增 加X(jué)方向上的發(fā)散，而不(或者基本上不)增加Y方向上的發(fā)散。
圖14示出了在通過(guò)第一散射板58后的投影光的角度分布。如圖14 所示，X方向上的角度分布基本上是矩形。這意味著所有絕對(duì)值小于最大 角度ouax的所有角度都以同樣的強(qiáng)度出現(xiàn)。然而，即使用理想的第一散射 板58，也不能獲得這樣的矩形角度分布，因?yàn)橥ǔ?shí)現(xiàn)為激光器的光源30 產(chǎn)生具有自身角度分布的投影光。在激光器光源的情況中，這種分布具有
高斯形狀，其導(dǎo)致在最大角度土 OUax處的平滑斜坡。由于同樣的原因，即
使第一散射板58沒(méi)有在Y方向這樣增加發(fā)散，光仍然在Y方向具有小的角 度分布。在這種情況下，通過(guò)激光器光源產(chǎn)生的高斯角度分布給出在Y方 向的角度分布。
如果第一散射板58具有強(qiáng)變形效果，即，將X和Y方向的發(fā)散增加到
不同的程度，那么它應(yīng)該定位為較近地位于光學(xué)積分器56的前面。在優(yōu)選 實(shí)施例中，在第一散射板58和光學(xué)積分器之間的距離小于20咖。
第一散射板58的另一個(gè)重要功能是增加二次光源82的尺寸。這種增 加是由于，現(xiàn)在第三微透鏡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僅僅在第一散射板58也增加 了在y方向的發(fā)散的情況下才會(huì)增加。
圖15以類(lèi)似于圖6的表示示出了二次光源82，，所述二次光源82，通 過(guò)產(chǎn)生變形角度分布的第一散射板58獲得。與圖6中所示的二次光源82 相比，二次光源82，現(xiàn)在在X方向被加寬，使得在相鄰二次光源之間的沿Y 方向的間隙幾乎消失。二次光源82，填充光瞳越完全，在掩模面70上獲得 的角度分布越連續(xù)。下面將進(jìn)一步描述的第三散射板60可進(jìn)一步增強(qiáng)光瞳 的填充因子。
在4. 3部分，將描述第一散射板58的各個(gè)實(shí)施例，這些實(shí)施例確保第 一積分器部件561的第一和第二微透鏡561Y、 561X被具有隨機(jī)或者被隨機(jī) 化的角度分布的投影光通過(guò)。結(jié)果，至少總體上，在圖15中所示的二次光 源82，產(chǎn)生不同的角度分布以及因此在掩模面70上的不同的輻照分布。然 而，由于第一散射板58產(chǎn)生的隨機(jī)或者被隨機(jī)化的角度分布，這些在掩模 面70中的輻照分布也是統(tǒng)計(jì)地改變。對(duì)掩模面70上的多個(gè)統(tǒng)計(jì)地變化的 輻照分布的重疊獲得幾乎完全均勻的整個(gè)輻照分布。
從這些描述可見(jiàn)，第一散射板58顯著地影響掩模面70中的輻照分布， 并且由于該原因，應(yīng)精細(xì)設(shè)計(jì)其光學(xué)特性。
通常，第一散射板58應(yīng)該設(shè)計(jì)成使得散射效果基本上與光束入射到板 上的位置無(wú)關(guān)。這要求，與包含在第一積分器部件561中的孩i透鏡561Y、 561X的間距相比，產(chǎn)生整個(gè)角度分布的子結(jié)構(gòu)應(yīng)該較小。如果子結(jié)構(gòu)的間 距小于相應(yīng)的第一或者第二孩i透鏡561Y、 561X的間距20。/n,優(yōu)選為10%， 那么所考慮的關(guān)系充分滿(mǎn)足。
原則上，可以將第一散射板58實(shí)現(xiàn)為具有例如一個(gè)或者兩個(gè)被蝕刻或 磨光的表面的常規(guī)的玻璃盤(pán)。這種常規(guī)的散射板具有角度分布完全在它的
表面上隨機(jī)改變的優(yōu)點(diǎn)，由于上面解釋的原因，這通常是希望的效果。另 一方面，這些常規(guī)的散射板具有它們的光學(xué)特性不能充分調(diào)整到滿(mǎn)足具體
的需求的缺點(diǎn)。例如，通常不可能如圖14所示獲得在X方向和Y方向上嚴(yán) 重變形的角度分布。代替地是，常規(guī)散射板在X方向和Y方向都產(chǎn)生非常 寬的角度分布。結(jié)果，大量的光不得不被視場(chǎng)光闌阻塞，以獲得具有高的 縱橫比的照射場(chǎng)14。
由于這個(gè)原因，下面提出各種可選方案，關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)第一散射板58 使得它的光線(xiàn)特性可以根據(jù)它的設(shè)計(jì)精確地確定。然而，第一散射板58 應(yīng)具有某些隨機(jī)化的或者精心選擇的常規(guī)特性，所述特性對(duì)于防止與光學(xué) 積分器56的常規(guī)特性有不希望的交互作用是必須的。
4.2在第一散射板和光學(xué)積分器之間的不希望交互作用
在更具體地描述散射板58的各種實(shí)施例之前，將解釋在散射板58和 光學(xué)積分器56之間可能的交互作用。
4. 2. 1重疊
圖16是放大的圖13的剪切圖，并且示意性地示出了在第一散射板58 的子結(jié)構(gòu)58X和第一積分器部件561的第二孩i透鏡561X之間的光傳播。為 了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，未示出第一孩史透鏡561Y和用于子結(jié)構(gòu)58X的支持件，因?yàn)檫@ 些元件對(duì)于在X方向的投影光的角度分布沒(méi)有影響。在該實(shí)施例中，通過(guò) 沿著Y方向延伸的具有縱向軸的柱面微透鏡形成子結(jié)構(gòu)58X。每個(gè)子結(jié)構(gòu) 58X產(chǎn)生用虛線(xiàn)85表示的介軟的光束。微透鏡561X和子結(jié)構(gòu)58X的間距 分別用p^和Ps。表示。在該具體實(shí)施例中，psc;=2/5 x pin使得重復(fù)每5個(gè)子 結(jié)構(gòu)58X的序列中有兩個(gè)孩i透鏡561X。
在第一嘞:射板58和第二獨(dú)遽鏡561X之間的距離越大，重疊在第二孩l 透鏡561X上的分歉光束85的量越大。這在圖16中用不同程度的陰影線(xiàn)示 出。這種重疊的結(jié)果是，沿著X方向有周期性的輻照改變。波動(dòng)的量隨著 距離z的增加而減少，因?yàn)樽咏Y(jié)構(gòu)58X產(chǎn)生的單一光束的輻照隨著z"咸少。
這些波動(dòng)的結(jié)果是，入射到微透鏡561X上的光的角度分布可能不同。 例如，在圖16中所示的上面兩個(gè)微透鏡561X會(huì)具有不同、雖然是對(duì)稱(chēng)的
輻照以及角度分布。關(guān)系Pse-2/5Xpin的結(jié)果是，每?jī)蓚€(gè)第二微透鏡561X
的第二個(gè)具有同樣的輻照和角度分布，因此每個(gè)第二二次光源82將相等。 如果在光瞳面54中僅僅出現(xiàn)兩種不同類(lèi)型的光源82，那么在掩才莫面70中 的不同的輻照分布不會(huì)具有到這樣的平均效果的程度，使得能夠獲得基本 均勻的輻照分布。
圖17示出的實(shí)施例中，第一散射板58沒(méi)有被設(shè)置在第一積分器部件 561之前、而是之后，這與圖10和12中所示的實(shí)施例中的情況一致。從 該圖中可見(jiàn)，第二微透鏡561X和子結(jié)構(gòu)58X的相反次序沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題， 因?yàn)樵诘谝簧⑸浒?8上的輻照和角度分布是每5個(gè)子結(jié)構(gòu)58X重復(fù)。隨后， 同樣的子結(jié)構(gòu)58和第二微透鏡561X的配置仍然頻繁地重復(fù)。因?yàn)槊糠N相 同的配置產(chǎn)生同樣的二次光源，所以前述的平均效果仍然小。例如，即使 用較大的子結(jié)構(gòu)間距p^200jjm，相同配置的重復(fù)周期仍是lmm。
4. 2. 2 Talbot效應(yīng)
在光學(xué)積分器56中微透鏡陣列和在第一散射板58中周期性的散射子 結(jié)構(gòu)組合的情況下，會(huì)發(fā)生另一種效應(yīng)。當(dāng)用相干或者部分相干的波照射 時(shí)，周期性結(jié)構(gòu)已知將通過(guò)菲涅耳衍射以距離的整數(shù)倍產(chǎn)生它們自己的精 確圖像。這種自成像的現(xiàn)象被稱(chēng)作Talbot效應(yīng)。此外，以分?jǐn)?shù)-Talbot距 離產(chǎn)生多個(gè)相位轉(zhuǎn)換的菲涅耳圖像。Talbot現(xiàn)象說(shuō)明在任何在周期性光學(xué) 元件后面的面中可觀(guān)察到特定周期性。
Talbot效應(yīng)自身顯示為在距離周期性結(jié)構(gòu)的特定距離處的具有高對(duì) 比度的明顯干涉圖形。這些距離被稱(chēng)作Talbot距離zn,通過(guò)Zn-n .Zt給出， 這里zT = 2p7X。這里入;l^射光的波長(zhǎng)，p是結(jié)構(gòu)的周期，而n是正整數(shù)。 然而，在某些分?jǐn)?shù)Talbot距離上，例如2/9zt或者3/14zT上也可觀(guān)察到較 小對(duì)比度的干涉圖形。圖18示意性地示出了在Talbot距離ZT和ZT處以及 一些分?jǐn)?shù)的Talbot距離的干涉圖形。
因?yàn)門(mén)albot效應(yīng)基于衍射，如果相干度接近于100%，那么它是非常 顯著的。照射一個(gè)或者多個(gè)第一散射板58的間距的激光通常是部分相干 的。投影光的相干度可基于散斑對(duì)比度估計(jì)，所述散斑對(duì)比度出現(xiàn)在照射
系統(tǒng)12的每個(gè)點(diǎn)上。通常散斑對(duì)比度在10%到20%的范圍內(nèi)。這對(duì)于觀(guān) 察在第一"R射板58后面Talbot距離上顯著的Talbot干涉圖像U夠的。
高對(duì)比度的干涉圖形以從第一散射板58測(cè)量的60或者90mm的量級(jí)內(nèi) 的距離z發(fā)生。在這些距離上，上面在4. 2. 1中描述的重疊效果可以忽略 不計(jì)，并且至少散射子結(jié)構(gòu)的間距pse在100jLim以下。
如果在第一^t射板58和第一積分器部件561之間的距離等于或者接近 使得高對(duì)比度干涉圖形出現(xiàn)的(分?jǐn)?shù))Talbot距離，那么作為一方面周期 性Talbot干涉圖形和另一方面第一和第二孩i透鏡561Y、 561X的周期性設(shè) 置的結(jié)果，可以觀(guān)察到Moi"的圖形。雖然每個(gè)二次光源82產(chǎn)生的輻照分 布在掩才莫面70上重疊，但是這些Moi"干涉圖形仍然會(huì)在掩模面70上引 入輻照分布的非均勻性。
4. 3不同的設(shè)計(jì)方法
下面將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距離
為了避免由于在Talbot干涉圖形和包含在第一積分器部件561中的微 透鏡陣列之間的相互作用所導(dǎo)致的Moi"圖形，必須注意在第一散射板58 和第一積分器部件561之間的距離z不與Talbot距離或者任何的分?jǐn)?shù) Talbot距離一致，在所述這些距離上可觀(guān)察到高輻照對(duì)比度?？梢岳媚?擬程序確定合適的距離范圍，所述模擬程序計(jì)算在各種整數(shù)或者分?jǐn)?shù) Talbot距離中的Talbot干涉圖形的對(duì)比度。
4.3.2間距選擇
圖19以類(lèi)似于圖16的另一放大圖示出了避免子結(jié)構(gòu)58X和第二微透 鏡561X的過(guò)于頻繁的相同配置的第一方法。在該實(shí)施例中，第二微透鏡 561X和子結(jié)構(gòu)58X分別具有間距Pin- 500iam和p^47pm。 47大于500使 得凸面微透鏡58X產(chǎn)生的輻照和角度分布僅僅在47 x 500 nm-23. 5mm后在 第二微透鏡561X上重復(fù)。
圖20僅示意性地示出了第一柵格561X，和第二柵格58X，的俯視圖，其
間距被選擇使得在第一柵格561X，的10個(gè)周期上，第二柵格58，的線(xiàn)總是 具有相對(duì)于第一間距561X，的單一周期的不同的位置。 4. 3. 3散射板中的不規(guī)則的子結(jié)構(gòu)
避免子結(jié)構(gòu)58X和第二微透鏡561X頻繁的相同配置的另一種方法是利 用不規(guī)則的子結(jié)構(gòu)。所述不規(guī)則性可涉及相同子結(jié)構(gòu)的設(shè)置和/或者呈現(xiàn)為 不同的子結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意的是，這種方法可與根據(jù)4. 3. 2部分的間距選擇 結(jié)合。
在上面描述的實(shí)施例中，第一散射板58的子結(jié)構(gòu)58X實(shí)現(xiàn)為柱面微透 鏡。然而，還可以通過(guò)衍射光學(xué)元件產(chǎn)生在一個(gè)或者兩個(gè)方向上的介軟。 在下面的段落中，將描述用于第一散射板58的各個(gè)折射和衍射的實(shí)施例。
4. 3. 4折射設(shè)計(jì)
圖21和"沿著X方向，分別以透視圖和截面圖的方式示出了第一散 射板158的實(shí)施例。笫一散射板158包括都沿著Y方向延伸的交替的凸柱 面樣i透鏡1581和凹柱面透鏡1582的陣列。因此，散射結(jié)構(gòu)158僅僅增加 了X方向上的發(fā)散。由于具有恒定曲率的柱狀，所以角度分布在X方向上 是，至少是較好近似的，矩形。
如果在Y方向上的發(fā)散也增加，那么可在第一散射板158的另一側(cè)設(shè) 置類(lèi)似的孩史透鏡1581 、 1582的陣列，但是其具有與所述微透鏡正交的取向。 原則上，除了正交取向，還可以提供其他，在板的一側(cè)提供交叉的微透鏡或 者為微透鏡的每個(gè)陣列提供單獨(dú)的支持件，這將在下面的5. 2.1部分中進(jìn) 一步解釋。如果第一散射板158產(chǎn)生的發(fā)散在Y方向上比在X方向上小， 那么在X方向上產(chǎn)生發(fā)散的孩吏透鏡的曲率必須小于在Y方向上產(chǎn)生發(fā)散的 微透鏡的曲率。
可通過(guò)類(lèi)似于制造在光學(xué)積分器56中包含的孩l透鏡地模制或者加工 襯底1557而形成孩t透鏡1581、 1582。
現(xiàn)在將參考圖23到32描述第一散射板的各個(gè)可選實(shí)施例，所述圖23 到32類(lèi)似于圖22示出了沿X方向的橫截面。當(dāng)然，在這些實(shí)施例中，如 果在Y方向上的發(fā)散也增加，則在支持件的另一側(cè)上、支持件的同一側(cè)或
者在不同的支持件上可提供正交的微透鏡的第二陣列。并且，還可以對(duì)于
產(chǎn)生X方向的發(fā)散的微透鏡以及產(chǎn)生Y方向的發(fā)散的微透鏡具有不同的設(shè) 計(jì)。
圖23示出了通過(guò)第一散射板258的橫截面，所述散射板258僅僅包括 具有同樣形狀的凸柱面微透鏡2581。
圖24示出了通過(guò)第一散射板358的橫截面，所述散射板358僅僅包括 具有同樣形狀的凹柱面微透鏡3582。
圖25示出了通過(guò)與圖21和22中所示的散射板158類(lèi)似的第一散射板 458的橫截面。然而，在該實(shí)施例中，凸柱面微邊鏡4581被沿著Y方向延 伸的矩形平面區(qū)域4583相互隔開(kāi)。這種隔開(kāi)確保在相鄰的微透鏡4581相 遇之處沒(méi)有尖銳的邊緣存在。這樣的邊緣對(duì)于角度分布經(jīng)常具有不希望的 影響。
如果平面區(qū)域4583具有大的寬度w，那么光的大部分有效地通過(guò)平面 平行的板，所逸板不會(huì)增加幾何光通量。然而，在所示的實(shí)施例中，區(qū)域 4583的寬度w非常小，使得類(lèi)似于在小的縫隙陣列中所觀(guān)察到的，光被衍 射。更特別地是，確定寬度w，使得衍射導(dǎo)致的角度分布與微透鏡4581導(dǎo) 致的角度分布至少是近似相同的。
在圖23和24中分別示出的第一散射板258、 358中，所有微透鏡具有 相同的形狀并且形成規(guī)則陣列。為了避免與第 一積分器部件56不希望的交 互作用，微透鏡的間距應(yīng)該根據(jù)上面的4. 3. 2部分仔細(xì)選定。
圖26示出了通過(guò)包括多個(gè)不同的凹柱面孩遞鏡5582的第一散射板 558的橫截面。樣￡透鏡5582具有相同的曲率但是不同的間距？1、 p2、…、 pn。在該實(shí)施例中，在相鄰微透鏡5582之間形成的縱向邊緣設(shè)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鏡5582的變化的間距R、 p2、…、Pn的結(jié)果是，產(chǎn)生具有近似為
矩形形狀的角度分布，但是具有變化的寬度。如果微透鏡的間距Pi、 p2.....
仏根據(jù)高斯概率分布變化，那么從所有微透鏡5582獲得的整體角度分布將 至少近似于高斯形狀。下面將參考圖45進(jìn)一步具體解釋這點(diǎn)。
如果間距R、 p2.....Pn在小范圍內(nèi)改變，例如在48pm到50jim之
間，那么離矩形角度分布的偏差較小。即使間距Ph p2..... Pn的小變化，
其足以51入偽隨機(jī)的不規(guī)則性，從而減少了在第 一散射板和笫 一積分器部 件561之間的不希望的交互作用。
通過(guò)仔細(xì)地選擇曲率中心的高度，也能夠影響衍射效果，所述衍射效
果在間距p,、 p2.....Pn非常小時(shí)出現(xiàn)，例如所述間距在波長(zhǎng)入=193咖處
小于50jnm。因此，在這樣的配置中，第一散射板558的散射功能是折射 和衍射效果的組合，所述折射和衍射效果都可通過(guò)選擇前述設(shè)計(jì)參數(shù)選擇 地確定。
因?yàn)槲⑼哥R5582陣列并不是嚴(yán)格周期性的，所以它不產(chǎn)生明顯的 Talbot干涉圖形，或者Talbot干涉圖形的對(duì)比度顯著降低。這導(dǎo)致在掩 模面70中更加均勻地強(qiáng)度分布。
圖27示出了通過(guò)也包括具有變化的間距p、p2.....Pn的凹面孩i透鏡
6582的另一個(gè)第一散射板658的橫截面。與圖26所示的實(shí)施例對(duì)比，微 透鏡6582的頂線(xiàn)，而不是在相鄰孩i透鏡之間的縱向邊緣，被設(shè)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。這具有在 相鄰微透鏡6582之間的縱向邊緣設(shè)置在距離底面不同的高度的效果，并且 因此相對(duì)于它們的頂線(xiàn)，微透鏡6582通常不是對(duì)稱(chēng)形狀。結(jié)果，在該實(shí)施 例中微透鏡6582產(chǎn)生非對(duì)稱(chēng)的角度分布。然而，如果微透鏡6582的數(shù)量 足夠大，那么仍然可獲得高度對(duì)稱(chēng)的角度分布。
另外，在該實(shí)施例中，間距的變化具有減少在第一散射板和第一積分 器部件561之間不希望的交互作用，并且特別是減少Talbot干涉圖形的對(duì) 比度的效果。
圖28示出了通過(guò)也包括多個(gè)具有變化的間距Ph p2..... pn的凹面賴(lài)t
透鏡7582的第一散射板758的橫截面。然而，與圖26和27中所示的實(shí)施 例對(duì)比，既沒(méi)有在共同平面中設(shè)置微透鏡7582的頂點(diǎn)，也沒(méi)有設(shè)置在相鄰 微透鏡7582之間的縱向邊緣。這進(jìn)一步增加了散射板758的偽隨機(jī)不規(guī)則 性，考慮到與第一積分器部件561的不希望交互作用，所述不規(guī)則性具有
有利的影響。
通過(guò)沿著它們的縱向軸提供具有可變寬度的微透鏡7582，仍然可進(jìn)一 步增加偽隨機(jī)不規(guī)則性。圖29示出了利用該原理的第一散射板758，的俯視 圖。這里，在相鄰的孩支透鏡7582，之間的每個(gè)第二個(gè)邊緣7587，以偽隨機(jī)的 方式彎曲，使得每個(gè)微透鏡7582，的間距在Y方向改變。這個(gè)原理也可用于 在圖21到28中所示的前述實(shí)施例中的任一個(gè)。在俯視圖中所示，在"ft射 板758，中，邊緣7587，全部具有相同的形狀。然而，即使該形狀對(duì)于每個(gè) 微透鏡7582，也可能是不同的。當(dāng)然也能夠在每個(gè)任意一對(duì)微透鏡7582，之 間有曲線(xiàn)邊緣7587，。
圖30示出了通過(guò)包括多個(gè)凸柱面微透鏡8581的散射板858的橫截面。 所有的微透鏡8581具有同樣的間距p，但是微透鏡8581的曲面具有不同 的非圓橫截面。出于演示的原因，在圖30中夸大了差異。為了在賴(lài)透鏡陣 列中引入不規(guī)則性，在微透鏡8581的曲面之間的較小差異可以滿(mǎn)足。
與圖26到29中所示的實(shí)施例類(lèi)似，第一散射板858產(chǎn)生的角度分布 不是精確的矩形，而是在邊緣具有斜坡。然而，利用具有非圓橫截面的柱 面微透鏡相當(dāng)可觀(guān)地?cái)U(kuò)大了設(shè)計(jì)自由度。通過(guò)仔細(xì)設(shè)計(jì)微透鏡8581的曲 面，能夠產(chǎn)生幾乎任意的角度分布、在4^漢面70中產(chǎn)生在輻照分布中希望 的非均勻性或者補(bǔ)償某種效果，該效果否則在掩模面70中的輻照分布中產(chǎn) 生不希望的非均勻性。
圖31示出了包括多個(gè)凸柱面微透鏡9581的第一嘲:射板958的橫截面。 第一散射板958不同于圖30中所示的實(shí)施例在于，孩i透鏡9581也具有不
同的曲面，但是所有這些表面是具有不同半徑ri、 r2..... r。的圓形橫截面。
考慮到獲得近似矩形的角度分布，在圖30和31中所示的實(shí)施例中組 合表面形狀變化和間距變化是有利的，所述間距變化連同圖26到28所示 的實(shí)施例已經(jīng)在上面解釋。
圖32示出了通過(guò)具有完全隨機(jī)化的表面的第一散射板的橫截面。這樣 的表面可通過(guò)包括隨機(jī)的工藝步驟的制造工藝獲得。例如，通過(guò)研磨并且/
或者蝕刻玻璃屏，至少在特定限制內(nèi)，在該工藝中獲得的表面形狀不可能控 制得非常精細(xì)，因此它隨機(jī)變化。然而，通過(guò)這樣的完全隨機(jī)的表面產(chǎn)生
的角度分布總是至少基本上是高斯型，這就將這種第一散射板1058的使用 限定在希望高斯分布的應(yīng)用中。并且，高斯分布的參數(shù)總是難于在制造工 藝中控制。
因此，也可以設(shè)想利用微光刻方法產(chǎn)生兩維的偽隨機(jī)表面，所述偽隨
時(shí)，產(chǎn)生高斯型角度分布。這種表面的優(yōu)點(diǎn)是能夠精確地預(yù)知高斯分布的 參數(shù)，使得所有制造的散射板具有相同的光學(xué)特性。
圖33和34分別以透視圖和沿線(xiàn)XXXIV-XXXIV的截面的方式示出了第 一散射板1158。第一散射板1158包括多個(gè)每個(gè)具有復(fù)曲面形狀的微透鏡 11581。
在所示實(shí)施例中，復(fù)曲面微透鏡11581的曲率在X-Z平面上比在Y-Z 平面上大。這確保在X方向上產(chǎn)生的發(fā)散比在Y方向上產(chǎn)生的發(fā)散大。利 用復(fù)曲面微透鏡11581,如果要同時(shí)在X和Y方向上產(chǎn)生發(fā)散，不需要在 散射板的兩側(cè)都提供微透鏡。
圖35和36以俯視圖和沿線(xiàn)XXXVI-XXXVI的截面圖的方式示出了第一 散射板1258。第一散射板1258包括多個(gè)設(shè)置成規(guī)則柵格狀陣列的凸球面 微透鏡12581。才艮據(jù)希望的角度分布，可使用具有非球面微透鏡的實(shí)施例。 每個(gè)微透鏡12581具有二次圓周，使得微透鏡12581的光學(xué)效果并不是完 全地旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)。代替地是，角度分布具有四重對(duì)稱(chēng)。第一散射板1258僅僅 適合于那些希望或多或少的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的角度分布的應(yīng)用。然而，這樣的設(shè) 計(jì)對(duì)于第二散射板60是特別有利，這將在下面進(jìn)一步解釋。
4. 3. 5衍射設(shè)計(jì)
下面將參考圖37到43描述各個(gè)實(shí)施例，在所述圖37到43中，第一 散射板58包括衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)。這些衍射結(jié)構(gòu)至少在一個(gè)方向上增加了發(fā) 散。下面一組產(chǎn)生基本上完全的角度分布的衍射結(jié)構(gòu)將被稱(chēng)作衍射單元。 因此，單個(gè)衍射單元對(duì)應(yīng)于在4. 3. 4部分中描述的衍射設(shè)計(jì)的微透鏡。
衍射散射板使得能夠產(chǎn)生幾乎任意的角度分布。然而，衍射單元產(chǎn)生 的角度分布總是離散的，但是通過(guò)平滑彎曲折射表面產(chǎn)生的角度分布是連 續(xù)的。單元越小，那么所產(chǎn)生的角度分布越離散，反之亦然。
圖37示出了包括多個(gè)衍射結(jié)構(gòu)92的衍射單元M1的俯視圖。這種類(lèi)型 的衍射單元通常稱(chēng)作計(jì)算機(jī)生成的全息圖(CGH)，并且在至少一個(gè)方向上 產(chǎn)生預(yù)定的角度分布。
圖38a示出了另一個(gè)包含衍射結(jié)構(gòu)93的單元M2，所述衍射結(jié)構(gòu)93形 成至少基本上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的菲涅耳透鏡。圖39a示出了包含形成柱面菲涅耳 透鏡的衍射結(jié)構(gòu)94的衍射單元M3的俯視圖。
如果衍射單元M以嚴(yán)格的周期陣列設(shè)置，那么可能在第一散射板58 和光學(xué)積分器56之間出現(xiàn)上面在4.2部分中已經(jīng)解釋的不希望的交互作 用。由于這個(gè)原因，衍射單元M的陣列應(yīng)該隨機(jī)化至少到某個(gè)程度，并且/ 或者應(yīng)該進(jìn)行如在4. 3. 2部分中所解釋的合適的間距選擇。
圖4 0示出了包括以周期性柵格方式設(shè)置的多個(gè)衍射單元M的第 一散射 板1358的示意性俯視圖。假定衍射單元M僅僅在X方向衍射光。為了避免 在一側(cè)的衍射單元M與在另一側(cè)的第一積分器部件561的微透鏡之間頻繁 的相關(guān)性，在所述方向上，應(yīng)該根據(jù)在4. 3. 2部分所解釋的原理選擇衍射 單元M的間3巨p。
圖41示出了包括多個(gè)衍射單元M的第一散射板1458的示意性俯視圖。 在該實(shí)施例中，衍射單元M的間距p沿著發(fā)散增加的X方向變化。較小的 衍射單元M的效果取決于在其中包含的衍射結(jié)構(gòu)的類(lèi)型。例如，如果在圖 39a中所示的衍射單元M3在長(zhǎng)度上減少而不改變衍射結(jié)構(gòu)94的設(shè)置，那 么將產(chǎn)生較小的角度分布。如果在圖37中所示的衍射單元M的X方向上的 長(zhǎng)度減少，那么角度分布將有同樣的寬度，但是分布將變得更加離散。
圖42示出了第一散射板1558的示意性俯視圖，在第一散射板1558 中，衍射單元M的間距在每行中不同。這進(jìn)一步增加了整個(gè)衍射單元M產(chǎn) 生的角度分布的偽隨機(jī)不規(guī)則性。
圖43以示意性的俯視圖示出了包括多個(gè)等間距的衍射單元M1、M2、…、
M6的第一散射板。因此，單元M1、 M2.....M6以類(lèi)似于圖40中所示的實(shí)
施例的規(guī)則方式設(shè)置。然而，在該實(shí)施例中，就衍射單元M1、 M2.....M6
中包含的衍射結(jié)構(gòu)的設(shè)置來(lái)說(shuō)，衍射單元M1、 M2.....M6彼此不同。這可
相比于圖30和31分別示出的折射散射板858和958。
通itii大或者縮小給定的單元結(jié)構(gòu)可獲得不同的單元結(jié)構(gòu)。這相應(yīng)于 在圖31中所示的折射散射板958中半徑ri的增加或者減小。在圖38b中 示出了這種對(duì)于衍射結(jié)構(gòu)成比例變換的實(shí)例。在衍射單元M2，中，通it^t大 圖38a中所示的衍射單元M2的衍射結(jié)構(gòu)93獲得衍射結(jié)構(gòu)93，。
另一種獲得不同的單元結(jié)構(gòu)的方法是將給定的單元結(jié)構(gòu)沿著應(yīng)該獲得 散射效果的方向移動(dòng)。這在圖39b中示例性地示出。這里衍射單元M3，從圖 39a所示的衍射單元M3通過(guò)沿著X方向移動(dòng)衍射結(jié)構(gòu)94獲得。這在圖27 所示的折射散射板658中獲得了類(lèi)似的效果。
應(yīng)該注意，所提出的關(guān)于單元間距和單元結(jié)構(gòu)的變化通常會(huì)影響角度 分布。然而，這在衍射單元M的設(shè)計(jì)中也可考慮，使得用衍射單元的偽隨 機(jī)化的陣列獲得希望的角度分布。
當(dāng)然，可以組合一些或者全部變化，特別是關(guān)于單元間距p和單元內(nèi) 容的變化，以進(jìn)一步增加第一散射板58的隨機(jī)性質(zhì)，所述第一散射板58 避免了與第一積分器部件561的不希望的交互作用。
5.第二散射板
下面將具體解釋用于第二散射板60的一般功能和各種實(shí)施例。
5.1第二散射板的一般功能
第二散射板60可具有一種或者多種下述的功能
第二散射板60的一個(gè)功能是確保沿著Y方向在掩模面70中的輻照分 布具有希望的形狀。這要求將第二散射板60沿著Y方向產(chǎn)生的角度分布與 通過(guò)第一散射板58 (如果有)和光學(xué)積分器56產(chǎn)生的沿著該方向的角度 分布適配。
如果沿著Y方向(例如，掃描方向)的輻照分布是矩形，那么作為脈 沖量子化的結(jié)果可能出現(xiàn)不希望的特征尺寸變化。為了減少或者甚至完全
避免脈沖量子化效應(yīng)，輻照應(yīng)該在輻照分布的兩端平滑的增加和降低，所
述脈沖量子化在上面提到的國(guó)際申請(qǐng)WO 2005/078522中具體描述。斜坡可 以是線(xiàn)性的，所述線(xiàn)性導(dǎo)致輻照分布的整體的梯形形狀，或者是例如，基 本為高斯形狀。
第二散射板60的另一個(gè)功能是避免在二次光源82產(chǎn)生的光束之間不 希望的相關(guān)性。這意^^木著減少了由第二積分器部件562中的衍射導(dǎo)致的在 輻照分布上的不利效果。
第二散射板60的另外的功能是當(dāng)光通過(guò)掩模面70時(shí)改善光的角度分 布。對(duì)于這點(diǎn)優(yōu)選將第二散射板60設(shè)置在光學(xué)積分器56和聚光器62之間。 在這個(gè)位置，第二散射板60設(shè)置在離光瞳面54—定的距離，使得可獲得 用于二次光源的模糊效應(yīng)。優(yōu)選通過(guò)模糊效應(yīng)將二次光源擴(kuò)大到這樣的程 度使得相鄰的二次光源在光瞳面54中相鄰或者甚至重疊。結(jié)果，能夠在掩 模面70上獲得連續(xù)的角度分布，這對(duì)于特定照射設(shè)置是有利的。
第二散射板6 0還對(duì)于照射系統(tǒng)12的遠(yuǎn)心性和橢圓率具有有利的影響。
與第一^:射板58類(lèi)似，第二散射板60具有這樣的特性，所述特性是 產(chǎn)生角度分布的子結(jié)構(gòu)的尺寸較小，優(yōu)選比光學(xué)積分器56的微透鏡的間距 小20%。
下面假設(shè)沿著Y方向的希望的輻照分布具有這樣的半值寬度的高斯形 狀，所述半值寬度確保照射場(chǎng)l4的希望的縱橫比。如前所述，考慮到脈沖 量子化效果，這樣的輻照分布形狀是有利的。主要用光學(xué)積分器56和散射 板58、 60的組合能夠產(chǎn)生這樣的輻照分布。這意味著無(wú)需例如利用梯度吸 收過(guò)濾器元件阻斷光。下面將參考5. 2部分中所描述的實(shí)施例解釋如何獲 得沿著Y方向的高斯型輻照分布的可能實(shí)現(xiàn)。
然而，將二次光源在X和Y方向上都擴(kuò)大要求第二"^射板60也要增加 在X方向上的發(fā)散。這是不希望的，因?yàn)槠鋵?dǎo)致在X方向上，即垂直于掃 描方向上的非矩形的輻照分布。必須阻斷輻照分布沿著X方向的橫向邊緣 處的平滑斜坡，例如利用視場(chǎng)光闌66。如果光損失保持較小，那么第二散 射板60必須具有類(lèi)似于第一散射板58的變形散射效果。因?yàn)檫@樣的第二
散射板60沒(méi)有在X方向上擴(kuò)大二次光源，所以在一方面在掩模面70中具
有基本連續(xù)的角度分布和另一方面具有小的光損失之間需要做出折衷。 這里假設(shè)二次光源應(yīng)該同時(shí)在X方向和Y方向上增加。為此，第二散
射板60產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)并且具有高斯形狀的角度分布，如圖44所演示。 5.2不同的設(shè)計(jì)方法
下面將參考圖45到49解釋用于第二散射板60的不同的設(shè)計(jì)方法。 原則上，可利用折射設(shè)計(jì)、衍射設(shè)計(jì)或者組合折射和衍射效果的設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)第二散射板。由于這個(gè)原因，所以在上面4.3.1部分中所描述的與第 一散射板58相關(guān)的所有設(shè)計(jì)都可相同地用于第二散射板60。然而，折射 設(shè)計(jì)通常更優(yōu)選用于第二散射板60。這是因?yàn)樽鳛檠苌涔鈱W(xué)元件的受限的 衍射效率的結(jié)果，衍射光學(xué)元件通常會(huì)導(dǎo)致比折射光學(xué)元件更高的光損耗。 下面的評(píng)論涉及折射設(shè)計(jì)，但它們也可以應(yīng)用于衍射方面，如果用合適的 衍射單元替代微透鏡。
如果要產(chǎn)生如圖44中所示的兩維的角度分布，那么應(yīng)該考慮下面的方
法
5.2.1在不同側(cè)的兩個(gè)微透鏡陣列
如上進(jìn)一步解釋的，通過(guò)在襯底的一側(cè)上設(shè)置第 一平行微透鏡陣列以 及在另一側(cè)上設(shè)置垂直的^t透鏡第二陣列，可獲得兩維的角度分布?？蛇x 擇地是，可在兩個(gè)不同的襯底上形成陣列。在兩種情況中，通過(guò)仔細(xì)選擇 每個(gè)陣列的設(shè)計(jì)參數(shù)，能夠?qū)ν耆嗷オ?dú)立的每個(gè)方向確定散射效果。
下面將參考圖45解釋為了產(chǎn)生高斯角度分布使用的近似。這里第二散 射板6 0包括多個(gè)產(chǎn)生具有不同角度寬度的矩形角度分布的微透鏡。角度寬 度隨著在中心角度oc。-0。的高斯概率分布而改變。然后所有具有不同寬度 的矩形角度分布的重疊導(dǎo)致整個(gè)角度分布具有高斯形狀。在圖45中演示了 四種不同的角度分布AD1、 AD2、 AD3和AD4。微透鏡的數(shù)量越大，高斯角 度分布的近似就越好。
為了進(jìn)一步沿著掃描方向平滑圖45中所示的臺(tái)階輪廓，從兩個(gè)孩t透鏡 的陣列的正交方向偏離是有利的。例如，在兩側(cè)的樹(shù)透鏡可形成在89°和
80°之間的角度。
如果微透鏡陣列設(shè)置在不同的襯底上，那么襯底可i殳置為使得一個(gè)或 者兩個(gè)村底通過(guò)操作者可繞著同軸的軸或者至少平行于光軸26的軸旋轉(zhuǎn)。 然后能夠調(diào)節(jié)在微透鏡陣列之間的角度。
兩個(gè)微透鏡陣列從90。的偏離的取向使得一個(gè)陣列產(chǎn)生具有沿著另 一個(gè)陣列方向的部分的角度分布的效果。這部分導(dǎo)致平滑效果。用數(shù)學(xué)語(yǔ) 言說(shuō)，結(jié)果就是圖45中所示的臺(tái)階外形與該輪廓的投影的巻積。投影的實(shí) 際寬度取決于在兩個(gè)微透鏡陣列取向之間的角度，并且與該角度的余弦成 比例。因此，如果選擇取向角使得輪廓投影的寬度與臺(tái)階寬度可相比，那 么巻積就具有可^f見(jiàn)的平滑效果。
還可以考慮設(shè)置微透鏡陣列，使得它們不平行于掃描方向?qū)?zhǔn)。如果 -敞透鏡產(chǎn)生具有小波紋的角度分布，并且這些波紋平行于掃描方向?qū)?zhǔn)， 那么入射到掩模上單一點(diǎn)上的全部光能(劑量)將因此改變。然而，如果 沒(méi)有孩i透鏡陣列平行于掃描方向?qū)?zhǔn)，那么在輻照分布中的波紋也將相對(duì) 掃描方向傾斜。然后掃描運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致許多波紋上的平均效果，所述平均效果 具有通過(guò)掩模上每個(gè)點(diǎn)接收的恒定的全部光能(劑量)的效果。
除此以外，在其中沒(méi)有陣列平行于掃描方向?qū)?zhǔn)的配置具有減少不希 望的Moire圖形的優(yōu)點(diǎn)，否則所述Moire圖形作為與光學(xué)積分器56的規(guī)則 微透鏡陣列的交互作用將出現(xiàn)。
如果兩個(gè)陣列都i殳置在一個(gè)村底上，則可旋轉(zhuǎn)它們，以相對(duì)于掃描方 向避免微透鏡陣列的平行取向。如果兩個(gè)陣列設(shè)置在不同的襯底上，則旋 轉(zhuǎn)一個(gè)襯底已經(jīng)足夠。然而，為了保持在陣列之間的相對(duì)角度，兩個(gè)襯底 可被共同旋轉(zhuǎn)。
如果不要求調(diào)整微透鏡的角度位置，那么無(wú)需操作者。在這種情況中， 村底可固定地接納在安裝件中，其確保希望的角度位置或微透鏡陣列。 5.2.2兩個(gè)在一側(cè)交叉的微透鏡陣列
如果兩個(gè)柱面微透鏡陣列在襯底的一側(cè)上交叉，那么這將導(dǎo)致類(lèi)似于 上面參考圖"到34所述的用于第一散射板1158的配置。在該實(shí)施例中所
示的微透鏡11581具有復(fù)曲面表面，但是也可使用通過(guò)交叉兩個(gè)柱面表面 獲得的表面。
當(dāng)然，在這種情況中，也可考慮柱面透鏡的非正交取向。 5. 2. 3旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)輪廓
作為進(jìn)一步的選擇，可使用例如圖35和36所示的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)微透鏡。 在該實(shí)施例中，為了獲得圖44和45中所示的高斯整體角度分布，微透鏡 的半徑應(yīng)該根據(jù)高斯概率分布而改變。其他的透鏡參數(shù)，例如，曲率中心 或者折射率，可額外地或者可選擇地改變。
5. 3.其他^L計(jì)方面
下面將參考圖46到49描述用于第二散射板60的其他有利的設(shè)計(jì)方面。
圖46高度示意性示出的沒(méi)有成比例縮放的三個(gè)第三微透鏡562X、聚 光器62以;S^見(jiàn)場(chǎng)光闌面64。兩組虛線(xiàn)97、 98表示每個(gè)在相同的孔徑角度 下離開(kāi)第三微透鏡562X的光束，其隨后會(huì)聚到視場(chǎng)光闌面64中的同一場(chǎng) 點(diǎn)。第三微透鏡562X的數(shù)量越高，越多的光線(xiàn)97、 98將在不同的角度下 輻照到浮見(jiàn)場(chǎng)光闌面64中。然而，由于第三孩i透鏡562X的有限的數(shù)量，在 視場(chǎng)光闌面64中不是完全連續(xù)的角度分布。當(dāng)然，對(duì)于Y方向也是同樣的。
圖47示出了同樣的配置，但是還包^i殳置在光學(xué)積分器56和聚光器 62之間的額外的笫二散射板60。第二散射板60通過(guò)多個(gè)被散射的光線(xiàn)99 產(chǎn)生在圖47中示出的連續(xù)角度分布。優(yōu)選確定最大散射角度oux，使得散 射的具有最大散射角度ouax的光線(xiàn)99，如果朝著第三微透鏡562X向后延伸 將以距離5射到第三樣支透鏡562X上，所述距離5至少與第三微透鏡562X 的間距p—樣大。
如果從視場(chǎng)光闌面64看，似乎入射到視場(chǎng)光闌面64上的投影光通過(guò) 二次光源82，產(chǎn)生，所述二次光源82，在X方向上具有至少與第三孩i透鏡 562X的間距p—樣大的延長(zhǎng)。換句話(huà)說(shuō)，然后二次光源在X方向上在光瞳 面54中相鄰或者甚至重疊。當(dāng)然對(duì)于Y方向也可應(yīng)用同樣的考慮。
鄰接或者重疊二次光源的結(jié)果是，投影光以連續(xù)的照射角度范圍入射
到視場(chǎng)光闌面64中的任何點(diǎn)上，其中所述范圍通過(guò)照射設(shè)置確定。
理想地，在光瞳面54中的輻照分布是均勻的。也可通過(guò)第二散射板獲 得該特性，如參考圖48和49所解釋的一樣。
圖48示出了三個(gè)相鄰二次光源82相對(duì)于Y方向的在光瞳面54中的強(qiáng) 度分布J。在示意性的表示中，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，二次光源82通過(guò)梯形強(qiáng)度 分布表征。在這些分布之間保持有沒(méi)有光通過(guò)的間隙。
然而，通過(guò)仔細(xì)設(shè)計(jì)第二散射板60的散射特性，能夠有效地加寬二次 光源82，使得每個(gè)單一二次光源82的強(qiáng)度分布的半值寬度相交。
這在圖49中示出。同樣為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里假設(shè)第二散射板60有效 地加寬了二次光源82在光瞳面中的強(qiáng)度分布，但是保留了它們的梯形形 狀。所述強(qiáng)度分布加寬到這樣的程度，使得相鄰的強(qiáng)度分布的半值寬度w 鄰接。然后，重疊的強(qiáng)度分布82，均勻地照射光瞳面54，并且所有的照射 角度以相同的強(qiáng)度在0°和最大角度ouax之間出現(xiàn)，所述最大角度oc阻通過(guò) 瞳孔的直徑確定。當(dāng)然在嚴(yán)格意義上，這僅僅在常規(guī)的照射設(shè)置具有最大 值C7的情況下才會(huì)實(shí)現(xiàn)。在其他照射設(shè)置的情況中，通過(guò)設(shè)置限定完全并 且均勻照射的場(chǎng)。
因此，可僅用那些為了獲得不同的照射i殳置提供的裝置單獨(dú)地限定角 度分布。在照射系統(tǒng)12中，這些包括第一光柵元件34、可變焦透鏡組46 以及一對(duì)軸錐元件48。因此，光學(xué)積分器56和散射板58、 60確保在限定 掩模面70中的角度分布中，除了通過(guò)所述裝置限定光瞳面54中的強(qiáng)度分 布外，不需考慮其他參數(shù)。
如果照射系統(tǒng)l2包括三個(gè)增加幾何光通量的光學(xué)元件，即光學(xué)積分器 56和兩個(gè)散射板58、 60，那么需要考慮在這三個(gè)光學(xué)元件中所述增加是如 何分布的。在這方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)按照下述方式限定通過(guò)第一散射板58、光 學(xué)積分器56以及第二散射板60產(chǎn)生的最大發(fā)散是有利的
NA1X < NA2X;
NA2X>5 . NA2Y;
0.9 NA3Y<NA3X<1.1 NA3Y。 其中，分別對(duì)于X方向和Y方向，NA1X是通過(guò)第一散射板58產(chǎn)生的 最大發(fā)散角度，NA2X和NA2Y是通過(guò)光學(xué)積分器56產(chǎn)生的最大發(fā)散角度， 以及NA3X、 M3Y是通過(guò)第二散射板60產(chǎn)生的最大發(fā)散角度。
權(quán)利要求
1. 一種用于微光刻投影曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)，包括:a)光源(30)；b)光學(xué)積分器(56)，其包括第一光學(xué)子元件(561X、561Y、562X、562Y)并且產(chǎn)生每個(gè)發(fā)射光束的多個(gè)二次光源(82)；c)聚光器(62)，其使得所述光束在掩模面(70)中重疊；以及d)至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)(58、60)，其包括設(shè)置在所述二次光源前面或者后面的多個(gè)第二光學(xué)子元件，其中所述第一和第二光學(xué)子元件被配置使得由相同的輻照分布照射的光學(xué)子元件被隔開(kāi)5mm以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的照射系統(tǒng)，其中所述第一和笫二光學(xué)子元件被配 置使得由相同輻照分布照射的光學(xué)子元件被隔開(kāi)10mm以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的照射系統(tǒng)，其中所述第一和第二光學(xué)子元件被配 置4吏得由相同輻照分布照射的光學(xué)子元件^C隔開(kāi)20mm以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的照射系統(tǒng)，其中所述第一和第二光學(xué)子元件被配 置4吏得沒(méi)有由相同輻照分布照射的光學(xué)子元件。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中所述光學(xué)積分器(56) 被接納在交換保持器(57)中。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中所迷光學(xué)積分器(56) 是復(fù)眼積分器，其包括第一積分器部件(561)和第二積分器部件(562), 每個(gè)所述部件包括多個(gè)聚焦第一光學(xué)子元件(561X、 561Y、 562X、 562Y)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的照射系統(tǒng)，其中所述第一積分器部件(561)的 第一光學(xué)子元件(561X、 561Y)具有第一焦平面，在所述第一焦平面中設(shè) 置有所述第二積分器部件(562)的第一光學(xué)子元件(562X、 562Y)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或者7的照射系統(tǒng)，其中所述第二積分器部件(562 ) 的第一光學(xué)子元件(562X、 562Y)具有第二焦平面，在所述第二焦平面中 設(shè)置有所述第一積分器部件(561)的第一光學(xué)子元件(561X、 561Y)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一積分器 部件(561)和所述第二積分器部件(562)每個(gè)包括X方向第一光學(xué)子 元件(561X、 562X),其僅在X方向具有折射光焦度；和Y方向第一光 學(xué)子元件(561Y、 562Y),其僅在與X方向垂直的Y方向具有折射光焦 度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的照射系統(tǒng)，其中Y方向是所述微光刻曝光設(shè)備 (10)的掃描方向。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或者10的照射系統(tǒng)，其中所述第一積分器部件 (561)的所述X方向第一光學(xué)子元件(561X)和所述Y方向第一光學(xué)子元件(561Y)被i殳置在第一積分器支持件的相對(duì)側(cè)上，并且，其中所述第 二積分器部件(562)的所述X方向第一光學(xué)子元件(562X)和所述Y方 向第一光學(xué)子元件(562Y)被設(shè)置在第二積分器支持件的相對(duì)側(cè)上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，兩個(gè)積分器部 件的所述X方向第一光學(xué)子元件(561X、 562X)彼此面對(duì)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或者12的照射系統(tǒng)，其中所述第一和第二積分 器支持件由氟石晶體制成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的照射系統(tǒng)，其中，所述氟石是CaF2。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11到14中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述支持件 具有在厚度和直徑之間的超過(guò)O.Ol的比值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一積分 器部件(1561)的所述X方向第一光學(xué)子元件(1561X)面向所述第二積 分器部件(1562)的所述Y方向第一光學(xué)子元件(1562Y)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的照射系統(tǒng)，其中至少所述第一積分器支持件由 玻璃制成，特別是Si02玻璃。
18. 根據(jù)權(quán)利要求6到10中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一積分 器部件(2561; 3561; 3561 )的所述第一光學(xué)子元件(2562X、 2561Y; 3562X、 3561Y; 4562X、 4561Y)和所述第二積分器部件(2562; 3562; 3562)的 所述第一光學(xué)子元件(2563X、 2563Y; 3563X、 3563Y; 4563X、 4562Y) 分布在三個(gè)不同的積分器支持件上，所述積分器支持件至少沿所述照射系統(tǒng)(12)的光軸(26)可分別移動(dòng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的照射系統(tǒng)，其中，在光傳播方向，第一積分器 支持件支持Y方向第一光學(xué)子元件(2561Y)、第二積分器支持件支持X 方向第一光學(xué)子元件(2562X)以及第三積分器支持件在一側(cè)支持X方向 第一光學(xué)子元件(2563X )并在另 一側(cè)支持Y方向第一光學(xué)子元件(2563Y )。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的照射系統(tǒng)，其中在所述第一積分器支持件的前 面設(shè)置有至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)(58)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19的照射系統(tǒng)，其中在所述第一積分器支持件和所 述第二積分器支持件之間設(shè)置有至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)(58，)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18的照射系統(tǒng)，其中，在光傳播方向，第一積分器 支持件支持Y方向第一光學(xué)子元件(4561Y)、第二積分器支持件在一側(cè) 支持Y方向第一光學(xué)子元件(4562Y)并在另一側(cè)支持X方向第一光學(xué)子 元件(4562X)，以及第三積分器支持件支持X方向第一光學(xué)子元件(4563X)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的照射系統(tǒng)，其中在所述第三積分器支持件的后 面設(shè)置有至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)(60)。
24. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，包括第一光學(xué)子元件， 其通過(guò)交叉兩個(gè)具有非正交的縱向軸的柱面透鏡獲得。
25. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，包括通過(guò)交叉柱面透鏡 和復(fù)曲面透鏡獲得的第一光學(xué)子元件。
26. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，包括第一光學(xué)子元件， 其被形成為被矩形限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)微透鏡。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的照射系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)微透鏡具有非 球面形狀。
28. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一或第二 光學(xué)子元件具有非球面效果，使得，在掩模面(70 )中，沿著在掩模面(70 ) 中照射的場(chǎng)(14)的至少一個(gè)邊緣的輻照比照射場(chǎng)(14)的中心的輻照高。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的照射系統(tǒng)，其中，在所述照射場(chǎng)(14)的至少 一個(gè)邊緣上的輻照比在所述照射場(chǎng)(14)的中心的輻照高至少p%，其中p 是在0.5到8的范圍內(nèi)。
30. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，在垂直于所述照 射系統(tǒng)(12)的光軸的方向上，所述第一光學(xué)子元件具有第一間距并且所 述第二光學(xué)子元件具有第二間距。
31. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第二光學(xué)子 元件凈皮^L置為周期性陣列。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30和31的照射系統(tǒng)，其中所述第一間距大于所述 第二間距。
33. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第二光學(xué)子 元件被設(shè)置成非周期性的陣列。
34. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，至少兩個(gè)第二光 學(xué)子元件沿著至少一個(gè)方向具有不同的尺寸。
35. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，至少兩個(gè)光學(xué)子 元件具有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35的照射系統(tǒng)，其中，不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)垂直于 所述照射系統(tǒng)的光軸相對(duì)偏移預(yù)定結(jié)構(gòu)而限定。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35的照射系統(tǒng)，其中不同的結(jié)構(gòu)通過(guò)成比例縮放預(yù) 定的結(jié)構(gòu)而限定。
38. 根據(jù)權(quán)利要求30的照射系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)第二子元件具有沿 著至少一個(gè)方向改變的第二間距。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38的照射系統(tǒng)，其中，所述所述至少一個(gè)方向是所 述至少一個(gè)第二子元件的縱向方向。
40. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)子 元件在幾何光通量增加的方向上具有第一間距df1000 p m。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40的照射系統(tǒng)，其中，d!〈600pm。
42. 根據(jù)權(quán)利要求40或者41的照射系統(tǒng)，其中，所述第二光學(xué)子元 件在幾何光通量增加的方向上具有第二間距d2< ^ in m。
43. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)第二光 學(xué)子元件包括衍射光學(xué)元件(Ml、 M2、 M3)。
44. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)第 二光學(xué)子元件包括微透鏡。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44的照射系統(tǒng)，其中，所述微透鏡具有柱面形狀。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44或者45的照射系統(tǒng)，其中，所述微透鏡通過(guò)具 有恒定或者變化寬度的平坦區(qū)域隔開(kāi)，其中所述區(qū)域產(chǎn)生作為衍射效果的 結(jié)果的角度分布。
47. 根據(jù)權(quán)利要求44到46中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述微透鏡 具有復(fù)曲面形狀。
48. 根據(jù)權(quán)利要求44到47中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第二光 學(xué)子元件由氟石晶體或者玻璃制成，尤其是由SK)2制成。
49. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，沿著光傳播方向， 在所述光學(xué)積分器(56)前面，設(shè)置有至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)(58)。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49的照射系統(tǒng)，其中每個(gè)第二光學(xué)子元件產(chǎn)生變形 的角度分布，使得所述幾何光通量在正交方向上被增加到不同程度。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50的照射系統(tǒng)，其中，在沿著所述投影啄光設(shè)備的 掃描方向，相比于垂直于所述掃描方向的方向，所述幾何光通量^皮增加到 較小的程度。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51的照射系統(tǒng)，其中，所述幾何光通量沿著所述投 影曝光設(shè)備(10)的掃描方向基本不增加。
53. 根據(jù)權(quán)利要求49的照射系統(tǒng)，其中，每個(gè)第二光學(xué)子元件產(chǎn)生基 本直角的角度分布。
54. 根據(jù)權(quán)利要求49的照射系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 具有最大對(duì)比度的近場(chǎng)輻照分布，所述最大對(duì)比度比通過(guò)散斑產(chǎn)生的對(duì)比 度高5%以下。
55. 根據(jù)權(quán)利要求6的照射系統(tǒng)，其中，每個(gè)第二光學(xué)子元件與所述 第 一積分器部件的所述第 一光學(xué)子元件、所述第二積分器部件的第 一光學(xué) 子元件一起，產(chǎn)生足夠完全照射的角度分布。
56. 根據(jù)權(quán)利要求49的照射系統(tǒng)，其中，在所述至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)和 所述光學(xué)積分器之間的距離不同于所述至少 一個(gè)散射結(jié)構(gòu)的Talbot距離。
57. 根據(jù)權(quán)利要求49的照射系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)子元件具有通 過(guò)第 一邊界線(xiàn)限定的形狀，所述第二光學(xué)子元件具有通過(guò)第二邊界線(xiàn)限定 的形狀，并且其中，所述笫一邊界線(xiàn)和所述第二邊界線(xiàn)形成在0.1。 <oc <89.9°之間的角度a。
58. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中沿著光傳播方向， 在所述光學(xué)積分器(56)后面，設(shè)置有所述至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)(60)。
59. 根據(jù)權(quán)利要求58的照射系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)(60) 與所述光學(xué)積分器(56) —起在所述掩模面(70)中產(chǎn)生輻照分布，所述 輻照分布沿著至少一個(gè)方向具有在零輻照水平和最高輻照水平之間的過(guò)渡 區(qū)，以及其中，所述過(guò)渡區(qū)沿著所述至少一個(gè)方向具有大于lmm的尺寸。
60. 根據(jù)權(quán)利要求59的照射系統(tǒng)，其中，所述過(guò)渡區(qū)具有大于2.5mm 的尺寸。
61. 根據(jù)權(quán)利要求58或59的照射系統(tǒng)，包括在第一方向上增加所述 幾何光通量的第一類(lèi)型的第二光學(xué)子元件，以及在第二方向上增加所述幾 何光通量的第二類(lèi)型的光學(xué)子元件。
62. 根據(jù)權(quán)利要求61的照射系統(tǒng)，其中，所述第一類(lèi)型的第二光學(xué)子 元件在所述投影膝光設(shè)備的掃描方向上產(chǎn)生高斯角度分布。
63. 根據(jù)權(quán)利要求61的任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一類(lèi)型的第 二光學(xué)子元件在所述投影曝光設(shè)備的掃描方向上產(chǎn)生具有在零水平到恒定 最高水平之間的平滑過(guò)渡的角度分布。
64. 根據(jù)權(quán)利要求63的照射系統(tǒng)，其中，所述斜坡基本具有高斯形狀。
65. 根據(jù)權(quán)利要求61到64中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第二類(lèi) 型的第二光學(xué)子元件垂直于所述投影曝光設(shè)備的掃描方向產(chǎn)生矩形角度分 布。
66. 才艮據(jù)權(quán)利要求61到65中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一類(lèi) 型和第二類(lèi)型的第二光學(xué)子元件被^L置在共同支持件的相對(duì)側(cè)上。
67. 根據(jù)權(quán)利要求61到65中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一類(lèi) 型和第二類(lèi)型的第二光學(xué)子元件被設(shè)置在不同的支持件上，所述不同支持件被配置為繞與所述照射系統(tǒng)的光軸基本平行的旋轉(zhuǎn)軸可相對(duì)于彼此旋 轉(zhuǎn)。
68. 根據(jù)權(quán)利要求61到66中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第一方 向和所述第二方向不正交。
69. 根據(jù)權(quán)利要求61到66中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，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設(shè)備的掃描方向。
70. 根據(jù)權(quán)利要求69中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，包括用于共同改變所述第 一和所述第二方向的控制器。
71. 根據(jù)權(quán)利要求69中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，包括用于獨(dú)立改變所述第 一和所述第二方向的控制器。
72. 根據(jù)權(quán)利要求62的照射系統(tǒng)，其中，所述高斯角度分布通過(guò)重疊 多個(gè)不同寬度的基本矩形的角度分布而近似。
73. 根據(jù)權(quán)利要求72的照射系統(tǒng)，其中，所述第二光學(xué)子元件是具有 不同間距的柱面狀微透鏡。
74. 根據(jù)權(quán)利要求58到73中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第二光 學(xué)子元件通過(guò)交叉具有不同縱向長(zhǎng)度的柱面微透鏡獲得。
75. 根據(jù)權(quán)利要求74的照射系統(tǒng)，其中，所述縱向長(zhǎng)度是正交的。
76. 根據(jù)權(quán)利要求58到64中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述第二光 學(xué)子元件是具有不同形狀的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)微透鏡。
77. 根據(jù)權(quán)利要求58到76中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述至少一 個(gè)散射結(jié)構(gòu)被設(shè)置在所述光學(xué)積分器和所述聚光器之間。
78. 根據(jù)權(quán)利要求77的照射系統(tǒng)，其中，所述第二光學(xué)子元件被配置 并且與所述第二積分器部件間隔開(kāi)，使得從所述掩模側(cè)入射到多個(gè)產(chǎn)生完 全角度分布的第二光學(xué)子元件上的準(zhǔn)直光束將在至少一個(gè)方向上完全照射在所述至少一個(gè)方向上的所述第二積分器部件的第一光學(xué)子元件。
79. 根據(jù)權(quán)利要求6以及59到78中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述 第二光學(xué)子元件^L配置，使得多個(gè)產(chǎn)生所述完全角度分布的第二光學(xué)子元 件被分布在具有比所述第二積分器部件的所述第一光學(xué)子元件的間距更小 的直徑的區(qū)域上。
80. 根據(jù)權(quán)利要求6以及59到79中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，其中，所述 至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)以下述方式改變所述角度分布，所述方式在沒(méi)有所述至 少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)時(shí)，通過(guò)擴(kuò)大所述二次光源使得它們相鄰或者重疊而獲得。
81. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)，包括平行于所述投影曝 光設(shè)備的掃描方向設(shè)置的具有兩個(gè)相對(duì)行的相鄰葉片的光闌裝置，并且被 配置為選擇性地插入通過(guò)所述光源產(chǎn)生的投影光束中。
82. —種用于微光刻投影曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)，包括a) 光軸，b) 散射部件，其包括通過(guò)第一邊界線(xiàn)分離的散射元件，以及c) 復(fù)眼透鏡，其包括通過(guò)第二邊界線(xiàn)分離的多個(gè)微透鏡，其中，在垂直于所述光軸的平面上的投影中，在直徑至少為5mm的 區(qū)域中，沒(méi)有笫一邊界線(xiàn)與第二邊界線(xiàn)相重合。
83. —種用于微光刻投影膝光設(shè)備的照射系統(tǒng)，包括a) 第一光學(xué)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) 第二光學(xué)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) 第三光學(xué)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，其中下述關(guān)系成立d) NA1X<NA2X，e) NA2X>5 NA2Y，f) 0.9 NA3Y<NA3X<1.1 NA3Y。
84. —種用于微光刻投影啄光設(shè)備的照射系統(tǒng)，包括a) 光源，b) 光學(xué)積分器，其產(chǎn)生多個(gè)每個(gè)發(fā)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疊，以及d) 至少一個(gè)^:射結(jié)構(gòu)，其纟皮設(shè)置在所述光學(xué)積分器和所述聚光器之間。
85. 根據(jù)權(quán)利要求80的照射系統(tǒng)，其中，至少另一個(gè)散射結(jié)構(gòu)被設(shè)置 在所述光學(xué)積分器的前面或者其中。
86. —種用于微光刻投影曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)，包括a) 光源，b) 光學(xué)積分器，其產(chǎn)生二次光源，以及c) 至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)，其包括偽隨機(jī)配置的子元件，其中每個(gè)子元件 基本僅在一個(gè)方向上增加幾何光通量。
87. 根據(jù)權(quán)利要求86的照射系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)包括 第 一偽隨機(jī)配置的子元件，其每個(gè)基本僅在第 一方向上增加所述幾何光通 量，并且其中，所述至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)包括第二偽隨機(jī)配置的子元件，其 每個(gè)基本僅在第二方向上增加所述幾何光通量。
88. 根據(jù)權(quán)利要求87的照射系統(tǒng)，其中，所述第一方向和所述第二方 向至少基本垂直。
89. —種用于微光刻投影曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)，包括光學(xué)積分器和至 少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)，所述散射結(jié)構(gòu)具有多個(gè)子元件，其產(chǎn)生具有不同角度寬 度的矩形角度分布。
90. —種用于微光刻投影爆光設(shè)備的照射系統(tǒng)，包括a) 光源，b) 用于產(chǎn)生二次光源的光學(xué)積分器，以及c) 第一散射結(jié)構(gòu)，其在一個(gè)方向上產(chǎn)生基本為矩形的角度分布，以及d) 第二散射結(jié)構(gòu)，其在兩個(gè)正交的方向上產(chǎn)生基本為高斯的角度分 布。
91. 一種投影曝光設(shè)備，其包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的照射系統(tǒng)。
92. —種制造微結(jié)構(gòu)裝置的微光刻方法，包括下述步驟a) 提供支持光敏層的襯底；b) 提供將被成像到所述光敏層上的掩模包含結(jié)構(gòu)；c) 提供權(quán)利要求86的投影曝光設(shè)備；d) 通過(guò)所述投影曝光設(shè)備將所述掩模的至少 一部分投影到所述光 敏層上。
93. —種孩t結(jié)構(gòu)裝置，其根據(jù)權(quán)利要求92的方法制造。
全文摘要
一種用于微光刻投影曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)，包括光源(30)和光學(xué)積分器(56)。后者具有第一光學(xué)子元件(561X、561Y、562X、562Y)并且產(chǎn)生每個(gè)發(fā)射光束的多個(gè)二次光源(82)。聚光器使得所述光束在掩模面(70)中重疊。至少一個(gè)散射結(jié)構(gòu)(58、60)包括設(shè)置在所述二次光源前面或者后面的多個(gè)單獨(dú)設(shè)計(jì)的第二光學(xué)子元件。所述第一和第二光學(xué)子元件被配置使得由相同的輻照分布照射的光學(xué)子元件被隔開(kāi)5mm以上。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101384966SQ200780005542
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者A·肖爾茨, H·西克曼, J·旺格勒, K·懷布爾, M·德古恩瑟, M·毛爾, M·萊, R·弗爾克爾, R·沙恩韋貝爾, U·施彭格勒 申請(qǐng)人:卡爾蔡司Smt股份有限公司