CN101165594A - 一种用于微光刻的照明光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于微光刻的照明光学系统，涉及用于半导体光刻机的照明系统。所述的照明光学系统基于来自光源的光束照明一个照明场，它从物侧开始依次包括：扩束器、第一微透镜阵列模块、衍射光学模块、变焦透镜、第二微透镜阵列模块和聚光镜，且所述的第二微透镜阵列模块内还设置有第一和第二刀口阵列对。采用本发明的照明光学系统可以获得光强均匀的照明光瞳和一维梯形光强分布的照明场，并且具有多种照明模式。此外，该照明光学系统在改变照明光瞳的过程中不损失光能，并且具有较高的光学透过率。本发明的照明光学系统可用于248nm、193nm或者其他波长的光刻机上。

Description

一种用于微光刻的照明光学系统

技术领域

本发明属于微光刻领域，涉及用于半导体光刻机的照明系统，特别涉及一种用于微光刻的照明光学系统。

背景技术

光刻法(亦称微光刻法)用于制造半导体器件。光刻法使用各种波长的光，如紫外(UV)、深UV、可见光等，在半导体器件设计中产生精细的图案。许多种半导体器件都能够用光刻技术制作，如二极管、三极管和集成电路。

根据半导体器件光刻制作的要求，扫描光刻机所需的照明系统需要形成一维梯形光强分布的照明场。并且在半导体制作中，由于含有电路图的掩模版大小不同，还需要改变照明场的大小，使该照明场的大小能够适应不同的工艺条件和半导体晶片尺寸。

在微光刻领域中，有时要刻一些特殊的图形，这就要求光刻机的照明系统具有可变的照明模式。常用的照明模式主要有圆形照明、环形照明、双极照明和四极照明等，这就要求照明系统的照明光瞳能变化出上述模式。另外，根据光刻曝光的要求，需要光刻机具有连续可变的部分相干性，也就是说，要使照明系统光瞳的外径和内径连续可调。

此外，在半导体器件的光刻制作中，还要求照明系统具有光强均匀的光瞳面和高的透过率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于微光刻的照明光学系统，它不仅可以提供光强均匀的照明光瞳和一维梯形光强分布的照明场，而且能够提供多种照明模式(圆形、环形、双极、四极)，此外，该照明光学系统在改变照明光瞳的过程中不损失光能，并且具有较高的光学透过率。

本发明的目的是这样实现的：一种用于微光刻的照明光学系统，基于来自光源的光束照明一个照明场，其实质性特点在于，所述的照明光学系统从物侧开始依次包括：扩束器、第一微透镜阵列模块、衍射光学模块、变焦透镜、第二微透镜阵列模块和聚光镜，且所述的第二微透镜阵列模块内还设置有第一和第二刀口阵列对。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的第一微透镜阵列模块包括至少两块微透镜阵列板，所述的微透镜阵列板使入射光会聚并产生多个焦点。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的至少两块微透镜阵列板中，至少有一块是可移动的。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的两块微透镜阵列板是凸凹组合或者凸凸组合；所述的两块以上的微透镜阵列板是能够会聚光线的任意组合。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的微透镜阵列板的填充形状从圆形、方形和六边形所组成的集合中选出，且所述第一微透镜阵列模块的出射光线的孔径角与所述微透镜阵列板的填充形状有关。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的衍射光学模块可根据照明模式替换。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的衍射光学模块是一个转轮，可以在不同的照明模式下，将相应远场分布的衍射光学元件转入系统中。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的衍射光学元件是能够产生特定照明模式的衍射光学片。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的衍射光学元件可以从菲涅耳透镜、微透镜阵列和衍射光栅所组成的集合中选出。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的衍射光学模块在圆形照明模式下也可以是一个通孔。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的衍射光学模块位于所述的第一微透镜阵列模块的后焦面上或者后焦面附近。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的衍射光学模块采用紫外波段透过率高、耐热性好的晶体材料制造。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的衍射光学模块采用熔融石英制造。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述变焦透镜的前焦面与所述衍射光学模块的位置重合。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的变焦透镜具有连续变化的焦距。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的第二微透镜阵列模块具有矩形的数值孔径。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的第二微透镜阵列模块将所述变焦透镜的照明光瞳分割成数个二次光源。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的第二微透镜阵列模块包括三块二维微柱面阵列板。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，按照光线依次经过的顺序，第一块二维微柱面阵列板位于所述变焦透镜的后焦面上；第二块二维微柱面阵列板的前焦面与第一块二维微柱面阵列板的后焦面重合。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，第二块二维微柱面阵列板x方向和y方向的后焦面位置不重合，且所述的第一和第二刀口阵列对分别设置于第二块二维微柱面阵列板x方向和y方向的后焦面上。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，按照光线依次经过的顺序，第三块二维微柱面阵列板的前焦面与第二块二维微柱面阵列板x方向或y方向的后焦面重合，且第三块二维微柱面阵列板的后焦面与所述聚光镜的前焦面重合。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的第二微透镜阵列模块中，只有第二块二维微柱面阵列板具有差生像散的功能。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的第一和第二刀口阵列对分别由两块刀口阵列板组成，且每块刀口阵列板具有数个大小相同的通光图案。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的通光图案是长条形开口。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述第一刀口阵列对的两块刀口阵列板上，通光图案的个数与所述第二微透镜阵列模块的第二块二维微柱面阵列板的微透镜行数相同，通光图案的位置和每行微透镜相对应。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述第二刀口阵列对的两块刀口阵列板上，通光图案的个数与所述第二微透镜阵列模块的第二块二维微柱面阵列板的微透镜列数相同，通光图案的位置和每列微透镜相对应。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述第一和第二刀口阵列对上的通光图案是互相正交的。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，通过改变每一刀口阵列对中两块刀口阵列板的相对位置，可以分别控制x方向和y方向照明场的大小。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的第一刀口阵列对与照明场共轭，所述的第二刀口阵列对相对照明场的共轭面离焦。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，第一和第二刀口阵列对的距离决定照明场的梯形光强分布特征。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述聚光镜的后焦面与照明场重合。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述照明光学系统的照明场的大小受第一和第二刀口阵列对通光孔径的控制连续可变，并且所述的两个刀口阵列对分别独立控制照明场在x方向和y方向的大小。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述照明光学系统的照明模式，是离散地可变的。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，在特定的照明模式下，照明光瞳的外径和内径是分别连续可变的。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述的照明光学系统具有光强分布均匀的照明光瞳。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述照明光学系统的照明场，是一个矩形场。

在上述的用于微光刻的照明光学系统中，所述照明光学系统的照明场，在一维方向上具有均匀光强分布，在与之正交的另一维方向上具有梯形光强分布。

本发明由于采用了上述的技术方案，使之具有以下的优点和积极效果：

1.由于本发明照明光学系统的衍射光学模块采用了可替换的光学组件，因此该系统可以在光瞳上变化出多种不同的照明模式(如圆形、环形、双极、四极等)，以满足不同的光刻需求。同时，由于衍射光学模块对入射光束未作任何阻挡，使得照明光学系统在改变照明光瞳的过程中不损失光能。

2.本发明采用了微透镜阵列结构作为照明光学系统中两个主要模块的组成部分，其中，第一微透镜阵列模块的作用是将入射光会聚于多个焦点，以减小单个焦点的能量，从而防止衍射光学模块因光能过于集中而损坏，同时，由于第一微透镜阵列模块产生了多个焦点，每个焦点的发出的光都被变焦镜投射到照明光瞳上，形成了柯勒照明，多焦点光束的充分混合使得照明光学系统能够形成光强分布均匀的照明光瞳；第二微透镜阵列模块的作用是产生多个二次光源，这些二次光源在照明场的叠加保证了照明场的光强均匀性。

3.通过调节第一微透镜阵列模块中两块微透镜阵列板的轴向距离，可连续地改变出射光线的夹角θ，从而实现照明光学系统光瞳的外径和内径连续可调。

4.通过在第二微透镜阵列模块中设置刀口阵列对，可分别控制x方向和y方向的通光孔径，从而改变照明场的大小。

5.第二微透镜阵列模块中含有一个像散微透镜元件(第二块二维微柱面阵列板)，它能够使得照明场具有一维梯形光强分布。这种形成一维梯形光强分布照明场的方法不损失光能，具有高的照明效率。在半导体扫描光刻机中，一维梯形光强分布照明场比均匀照明场更容易进行精确的剂量控制。

6.第二微透镜阵列模块中含有第三块二维微柱面阵列板，该二维微柱面阵列板的作用是使通过其后出射光束的主光线平行于光轴，保证了入射到照明场光线的远心性。

附图说明

本发明的照明光学系统的具体结构由以下的实施例及附图给出。

图1为本发明照明光学系统的结构图及光路走向示意图；

图2(a)和图2(b)表示了采用本发明的照明光学系统实现圆形照明模式的两种方式；

图3表示了采用本发明的照明光学系统实现环形(或双极、四极)照明模式的方式；

图4(a)-图4(d)表示了第一微透镜阵列模块中微透镜阵列板的四种填充方式；

图5为第一微透镜阵列模块连续改变出射光束孔径角的示意图；

图6为第二微透镜阵列模块的详细光学结构图，其中，图6(a)和图6(b)分别示出了第二微透镜阵列模块在xz和yz平面的光路；

图7(a)-图7(c)表示了第二微透镜阵列模块中二维微柱面阵列板的三种实现方式；

图8为第一和第二刀口阵列对的结构示意图；

图9为本发明的照明光学系统的照明场光强分布示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的照明光学系统作进一步的详细描述，下文中所称的“轴向”均表示沿光轴的方向。

图1为本发明的照明光学系统的结构示意图，该照明光学系统从物侧开始依次包括：扩束器101、第一微透镜阵列模块102、衍射光学模块105、变焦透镜106、第二微透镜阵列模块114和聚光镜115。本发明所采用的光源可以是248nm、193nm或者其他波长的激光光源，光源发出的光束经过照明光学系统投射到照明场116上。

下面按照光线依次经过的顺序，详细说明本发明的照明光学系统各个部件的结构及工作方式。

参见图1，光源发出的光束经过扩束器101后，入射到第一微透镜阵列模块102。第一微透镜阵列模块102至少由两块微透镜阵列板组成，于本发明的实施例中，第一微透镜阵列模块102由微透镜阵列板103和104组成。两块微透镜阵列板103、104的轴向距离可调，用来连续地改变出射光线的夹角θ，以调节照明光瞳内径和外径的比值。

从第一微透镜阵列模块102出射的光线，会聚到衍射光学模块105上，衍射光学模块105放置在第一微透镜阵列模块102的后焦面上。为了避免光能量过于集中对元件的损坏，衍射光学模块105的放置位置也可以在光轴方向上略微偏离第一微透镜阵列模块102的后焦面。

衍射光学模块105的主要作用是产生多种不同的照明模式，例如：圆形照明模式、环形照明模式、双极照明模式和四极照明模式，它应当是一个可替换的光学组件。在本发明的实施例中，衍射光学模块105是一个转轮，转轮上有多个能够在远场形成不同光强分布的衍射光学片，分别用来产生不同的照明模式，当需要用其中某一个光学片时，将其转入光路即可。衍射光学模块105的光学片也可以用微透镜阵列、菲涅尔透镜、衍射光栅等元件代替。

从衍射光学模块105出射的光束再入射到变焦透镜106上，变焦透镜106的放置位置应当满足使衍射光学模块105正好位于变焦透镜106的前焦面上。光束经过变焦透镜106后，在其出瞳位置形成特定图案的照明光瞳。可以看到，衍射光学模块105每一点出射的光线都均匀地照射到变焦透镜106的出瞳上，这种照明模式实际上是柯拉照明，它保证了照明光瞳面的光强均匀性。

光线经过变焦透镜106后入射到第二微透镜阵列模块114上。第二微透镜阵列模块114由三块二维微柱面阵列板107、109、112组成，其中，第一块二维微柱面阵列板107放置于变焦透镜106的出瞳(后焦面)位置，第二块二维微柱面阵列板109的前焦面与第一块二维微柱面阵列板107的后焦面重合。第二微透镜阵列模块114内还设置有第一和第二刀口阵列对110、111，于本发明的实施例中，刀口阵列对110和111被设置于第二和第三块二维微柱面阵列板109和112之间。

光线经过第二微透镜阵列模块114后，入射到聚光镜115上，聚光镜115的前焦面与第三块二维微柱面阵列板112的后焦面重合，光线经聚光镜115会聚后投射到照明场116上。

图2给出了两种实现圆形照明模式的方式及其光路示意图。参见图2(a)，在圆形照明模式下，激光光束经过扩束器201后，入射到第一微透镜阵列模块202，第一微透镜阵列模块202出射的光束会聚到衍射光学模块205上。于图2(a)所示的照明光学系统中，衍射光学模块205是一个产生圆形远场的光学器件，它可以是微透镜阵列、菲涅尔透镜、衍射光栅等元件。在理想情况下，衍射光学模块205应当位于第一微透镜阵列模块202的后焦面上，但在实际中，考虑到激光的能量较强，焦面光能过于集中可能损坏衍射光学模块205，因此，可以使衍射光学模块205略微离焦。

衍射光学模块205一般采用对紫外波段透过率高，且耐热性好的晶体材料制造，也可以采用熔融石英。需要说明的是，之所以模块202采用微透镜阵列而不用普通透镜，是因为微透镜数目的增加可以有效减小单个焦点的能量，防止衍射光学模块205的损坏。

为了实现圆形照明模式，还可以采用图2(b)所示的方案。此时，衍射光学模块205被替换为一个通孔(转轮转为通孔)，并将其置于第一微透镜阵列模块202的后焦面上，其余结构与图2a相同。由于衍射光学模块205的位置与变焦透镜206的前焦面重合，因此图2(b)所示的照明光学系统中，第一微透镜阵列模块202的后焦面和变焦透镜206的前焦面完全重合。采用该方案实现圆形照明模式的优点显而易见：它具有更高的透过率(无衍射损失)，并且第一微透镜阵列模块202的后焦面与变焦透镜的前焦面不需要离焦(无衍射光学模块205，不必担心光能过强对衍射光学模块205的损伤)，因此可以保证照明光瞳面的光强均匀性和形状精确性。

这里需要说明的是，在图2(a)和图2(b)中，无论衍射光学模块205是光学元件还是通孔，衍射光学模块205都必须位于变焦透镜206的前焦面上。所谓的离焦仅仅是指衍射光学模块205相对于第一微透镜阵列模块202后焦面的偏离。

由于激光光源的准直性很好，发散角几乎为零，且衍射光学模块205出射光束的发散角是对称的，因此保证了入射到变焦透镜206的光线是物方远心的，从而在变焦透镜206的出瞳上形成均匀的圆形照明光瞳，该照明光瞳的位置与第二微透镜阵列模块214的第一块二维微柱面阵列板207重合。

第二微透镜阵列模块214具有矩形的数值孔径，它包括三块二维微柱面阵列板207、209、212，且第一和第二刀口阵列对210、211也设置于模块214中。二维微柱面阵列板209的作用，是将变焦透镜的出瞳(与207的位置重合)二次成像到刀口阵列对210和211上。通过刀口阵列对210、211分别控制x方向和y方向的通光孔径，从而改变照明场216的大小。微柱面阵列板212的作用主要是保证出射光束远心。

从第二微透镜阵列模块214出射的光束，经过聚光镜215照射到照明场216上。由于第二微透镜阵列模块214产生了多个二次光源，这些二次光源在照明场216的叠加可以保证照明场216在一维方向的光强均匀性(在与之正交的另一维方向上具有梯形光强分布)。

图3是环形照明模式的光路示意图，其中，衍射光学模块305是一个产生环形远场的光学器件，它可以是微透镜阵列、菲涅尔透镜、衍射光栅等元件。双极、四极照明模式的光路图与之类似，只要将衍射光学模块305替换为产生双极、四极远场的光学器件即可。衍射光学模块305位于变焦透镜306的前焦面上，光束通过变焦透镜306后，在其出瞳处(后焦面上)形成均匀的环形(或双极、四极)照明光瞳。同样地，该照明光瞳与第二微透镜阵列模块314的第一块二维微柱面阵列板307重合。照明光学系统中其余器件的位置和作用与图2相同，在此不一一赘述。

下面结合附图对本发明照明光学系统中的两个微透镜阵列模块作更具体的说明。

第一微透镜阵列模块由至少两块微透镜阵列板组成。每块微透镜阵列板的结构如图4所示，可以有多种填充方式。如果采用普通的圆形排列，则有图4(a)和图4(b)两种排列方式。如果采用图4(a)所示的填充方式，则理论上填充率为78％，一种改进是采用图4(b)所示的填充方式，其填充率可提高至90％。图4(c)显示了方形填充的结构，将微透镜4031的外形切成方形4032，然后排列成阵列，可以实现100％的填充率。图4(d)显示了六边形填充的结构，也能实现100％的填充率。采用非圆形填充方式可以使填充率达到100％，但非圆形填充方式会使照明光瞳非圆形，因此一般只在合适的情况下使用。

图5是第一微透镜阵列模块502改变出射光线孔径角的示意图。图5(a)中的两块微透镜阵列板503、504采用凸凸组合，通过沿轴向移动阵列板503、504，可以连续地改变出射光线的孔径角，图中示出了孔径角θ₁增大为θ₂的情况。图5(b)中的两块微透镜阵列板503、504采用凸凹组合，同样也可通过沿轴向移动阵列板503、504来改变出射光线的孔径角。图中的虚线表示变焦透镜的前焦面，为了说明在上述改变孔径角的过程中，第一微透镜阵列模块502的后焦面始终与变焦透镜的前焦面保持重合。

图6是第二微透镜阵列模块的结构示意图。第二微透镜阵列模块614包括二维微柱面阵列板607、609、612和刀口阵列对610、611。图6(a)和图6(b)分别示出了第二微透镜阵列模块614在xz和yz平面的光路。

参见图6(a)，二维微柱面阵列板609将二维微柱面阵列板607的后焦面608成像在无穷远，第二刀口阵列对611设置在二维微柱面阵列板609x方向的后焦面上，同时也位于二维微柱面阵列板612的前焦面上，第二刀口阵列对611与二维微柱面阵列板612形成像方远心。由于二维微柱面阵列板612的像面就是聚光镜615的物面，因此二维微柱面阵列板612像方远心也就意味着聚光镜615物方远心。聚光镜615的物方远心保证了照明场616在x方向的光强均匀性。

图6(b)是yz平面的光路示意图，二维微柱面阵列板607将入射光会聚到焦面608上，焦面608既是二维微柱面阵列板607的后焦面，也是二维微柱面阵列板609的前焦面。第一刀口阵列对610位于二维微柱面阵列板609y方向的后焦面上，因此，焦面608y方向的光瞳被成像在第一刀口阵列对610上。由于二维微柱面阵列板609在x方向和y方向的后焦面不重合，使得第一刀口阵列对610与第二刀口阵列对611的位置不重合。

由于第二刀口阵列对611位于二维微柱面阵列板612的前焦面上，聚光镜615的前焦面与二维微柱面阵列板612的后焦面重合，照明场616的共轭面是第二刀口阵列对611，因此，第一刀口阵列对610与第二刀口阵列对611位置不重合意味着第一刀口阵列对610相对于照明场616的共轭面离焦。这种离焦使得最终照明场616在y方向的光强分布呈梯形分布。

图7显示了第二微透镜阵列模块的二维微柱面阵列板的三种结构。图7(a)是将二维微柱面结构做到材料的同一个表面上；图7(b)是在材料的前后表面各做一维微柱面结构；图7(c)是用两块一维微柱面阵列构成的二维微柱面阵列。

图8给出了第一和第二刀口阵列对的结构。参见图8(a)，第一刀口阵列对810由两块同样大小的刀口阵列板8101和8102组成，每块阵列板8101、8102具有数个大小相同的通光图案，于本发明的实施例中，通光图案是长条形开孔，开孔的数目与第二微透镜阵列模块的第二块二维微柱面阵列板的微透镜行数相同，开孔的位置与每行微透镜相对应。当两块刀口阵列板8101、8102沿y方向相对运动时，能够改变光束在y方向的通光孔径，从而控制照明场y方向的大小，使照明场的大小在y方向上连续可调。

图8(b)示出了第二刀口阵列对811的结构，它由刀口阵列板8111和8112组成，其通光图案与第一刀口阵列对811的通光图案相互正交，其余结构与第一刀口阵列对810相似，即长条形开孔的数目与第二微透镜阵列模块的第二块二维微柱面阵列板的微透镜列数相同，开孔的位置与每列微透镜相对应。当两块刀口阵列板8111、8112沿x方向相对运动时，能够改变光束在x方向的通光孔径，从而控制照明场x方向的大小，使照明场的大小在x方向上连续可调。

图9是通过本发明的照明光学系统形成的照明场的光强分布示意图，从图中可以看出，照明场916在x方向上具有均匀分布的光强，在y方向上具有梯形分布的光强。

本发明通过采用上述的结构，使得照明场在一维方向具有梯形光强分布，在与之正交的另一维方向具有均匀光强分布。通过该照明光学系统可实现照明场大小的连续改变以及照明模式的离散可变，并且在改变照明光瞳的过程中不损失光能。本发明的照明光学系统既可以用于光刻光学照明，也可以用于其他光学照明领域。

Claims (41)

1.一种用于微光刻的照明光学系统，基于来自光源的光束照明一个照明场，其特征在于，所述的照明光学系统从物侧开始依次包括：扩束器、第一微透镜阵列模块、衍射光学模块、变焦透镜、第二微透镜阵列模块和聚光镜，且所述的第二微透镜阵列模块内还设置有第一和第二刀口阵列对。

2.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的第一微透镜阵列模块包括至少两块微透镜阵列板，所述的微透镜阵列板使入射光会聚并产生多个焦点。

3.如权利要求2所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的至少两块微透镜阵列板中，至少有一块是可移动的。

4.如权利要求2所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的两块微透镜阵列板是凸凹组合或者凸凸组合；所述的两块以上的微透镜阵列板是能够会聚光线的任意组合。

5.如权利要求2所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的微透镜阵列板的填充形状从圆形、方形和六边形所组成的集合中选出。

6.如权利要求5所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述第一微透镜阵列模块的出射光线的孔径角与所述微透镜阵列板的填充形状有关。

7.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的衍射光学模块可根据照明模式替换。

8.如权利要求7所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的衍射光学模块是一个转轮，可以在不同的照明模式下，将相应远场分布的衍射光学元件转入系统中。

9.如权利要求8所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的衍射光学元件是能够产生特定照明模式的衍射光学片。

10.如权利要求8所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的衍射光学元件可以从菲涅耳透镜、微透镜阵列和衍射光栅所组成的集合中选出。

11.如权利要求7所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的衍射光学模块在圆形照明模式下可以是一个通孔。

12.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的衍射光学模块位于所述的第一微透镜阵列模块的后焦面上或者后焦面附近。

13.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的衍射光学模块采用紫外波段透过率高、耐热性好的晶体材料制造。

14.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的衍射光学模块采用熔融石英制造。

15.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述变焦透镜的前焦面与所述衍射光学模块的位置重合。

16.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的变焦透镜具有连续变化的焦距。

17.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的第二微透镜阵列模块具有矩形的数值孔径。

18.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的第二微透镜阵列模块将所述变焦透镜的照明光瞳分割成数个二次光源。

19.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的第二微透镜阵列模块包括三块二维微柱面阵列板。

20.如权利要求19所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：按照光线依次经过的顺序，第一块二维微柱面阵列板位于所述变焦透镜的后焦面上。

21.如权利要求19所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：按照光线依次经过的顺序，第二块二维微柱面阵列板的前焦面与第一块二维微柱面阵列板的后焦面重合。

22.如权利要求19所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：第二块二维微柱面阵列板x方向和y方向的后焦面位置不重合。

23.如权利要求22所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的第一和第二刀口阵列对分别设置于第二块二维微柱面阵列板x方向和y方向的后焦面上。

24.如权利要求19所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：按照光线依次经过的顺序，第三块二维微柱面阵列板的前焦面与第二块二维微柱面阵列板x方向或y方向的后焦面重合。

25.如权利要求19所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：第三块二维微柱面阵列板的后焦面与所述聚光镜的前焦面重合。

26.如权利要求19所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的第二微透镜阵列模块中，只有第二块二维微柱面阵列板具有产生像散的功能。

27.如权利要求1或19所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的第一和第二刀口阵列对分别由两块刀口阵列板组成，且每块刀口阵列板具有数个大小相同的通光图案。

28.如权利要求27所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的通光图案是长条形开口。

29.如权利要求27所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述第一刀口阵列对的两块刀口阵列板上，通光图案的个数与所述第二微透镜阵列模块的第二块二维微柱面阵列板的微透镜行数相同，通光图案的位置和每行微透镜相对应。

30.如权利要求27所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述第二刀口阵列对的两块刀口阵列板上，通光图案的个数与所述第二微透镜阵列模块的第二块二维微柱面阵列板的微透镜列数相同，通光图案的位置和每列微透镜相对应。

31.如权利要求27所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述第一和第二刀口阵列对上的通光图案是互相正交的。

32.如权利要求27所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：通过改变每一刀口阵列对中两块刀口阵列板的相对位置，可以分别控制x方向和y方向照明场的大小。

33.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的第一和第二刀口阵列对中的一个与照明场共轭，另一个相对照明场的共轭面离焦。

34.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述第一和第二刀口阵列对的距离决定照明场的梯形光强分布特征。

35.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述聚光镜的后焦面与照明场重合。

36.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述照明光学系统的照明场的大小受第一和第二刀口阵列对通光孔径的控制连续可变，并且所述的两个刀口阵列对分别独立控制照明场在x方向和y方向的大小。

37.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述照明光学系统的照明模式，是离散地可变的。

38.如权利要求37所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：在特定的照明模式下，照明光瞳的外径和内径是分别连续可变的。

39.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述的照明光学系统具有光强分布均匀的照明光瞳。

40.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述照明光学系统的照明场，是一个矩形场。

41.如权利要求1所述的用于微光刻的照明光学系统，其特征在于：所述照明光学系统的照明场，在一维方向上具有均匀光强分布，在与之正交的另一维方向上具有梯形光强分布。

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