CN101421674A - 微光刻照射系统，包括这种照射系统的投影曝光设备 - Google Patents

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Abstract

一种微光刻照射系统(5)，用于照射照射场(3)。优选使用的光分布装置(9，10)在第一照射平面(11)中产生二维强度分布。光学光栅元件的第一光栅阵列(12)产生二次光源的光栅阵列。具有附加光学效应的装置被空间相邻地分配给两个光栅阵列(12；16)，其中所述装置可被配置为照射角度变化装置(14)。所述具有附加光学效应的装置(14)影响照射光(8)的强度和/或相位和/或光束方向特性。所述影响使得光栅元件(23、28)对于总照射强度的强度贡献在整个照射场(3)上变化。这使得相对于总照射强度和/或相对于来自不同照射方向的强度贡献以限定的方式在整个照射场上影响照射强度。

Description

微光刻照射系统，包括这种照射系统的投影曝光设备
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前言部分利用照射光照射照射场的微光刻照射系统。本发明还涉及包括这种照射系统的微光刻投影曝光设备。而且，本发明涉及用于微结构元件的微光刻制造方法。最后，本发明涉及通过这种方法制造的元件。
背景技术
在WO 2005/083512 A2中公开了在开始限定的这种照射系统。在复杂投影工艺方面，希望的是，以限定的方式在整个照射场上影响照射光的特性。通过通用类型的照射系统，这是不可能的，除非进行大量的工作。
US2004/0119961 A1公开了一种微光刻照射系统，其中构造场光栅元件和光瞳光栅元件，从而提供另外的棱镜效应，以防止出现照射系统的光栅通道之间的串扰。
WO 2006/084478 A1公开了用于均匀化光的柱面棱镜阵列。
发明内容
本发明的一个目标是开发在开始定义的类型的照射系统，使得，相对于总照射强度和/或相对于来自不同照射方向的强度分布，以限定方式在整个照射场上影响照射强度。
根据本发明，该目标通过具有在权利要求1的特征部分给出的特征的照射系统实现。
本发明基于这样的事实，具有额外的光学效应的装置提供了用于产生照射系统的场相关光学效应的额外自由度，所述装置被设置在第一光栅装置附近，用于影响照射光，使得第一光栅阵列的光栅通道的强度分布相对于总照射强度在整个照射场上变化。本发明的具有额外光学效应的装置允许校正或补偿照射系统的其他部件或甚至投影光学元件的场相关光学效应。可校正或可补偿的效应包括，例如，光学元件在其整个直径上的透射率变化。该透射率变化可例如通过本发明装置以额外的光学效应预先补偿或过补偿。这样，照射系统的照射场或物场可以例如被照射，使得以任何希望的照射方向以基本相同的强度的光曝光所有场点。其中对于所有场点，在整个照射角度上的强度变化为+/-1％。用作照射角曝光的均匀性的参考值，可以想到确定分别从不同方向或照射角入射到场点上的强度的关系。该关系还称为椭圆率。一种通过具有额外光学效应的装置影响光束方向的可能方法具体是，代替影响，即以相同方式偏转整个照射光束的整个光束方向，以限定的方式偏转、衰减或相位影响照射光的特定部分光束，而完全不或以不同程度偏转、衰减或相位影响其他部分光束。确保具有额外光学效应的装置相对于第一光栅阵列的空间相邻的位置关系为，具有额外光学效应的装置是与第一光栅阵列分离的元件，并且被设置为紧邻光栅阵列。在照射系统的另一个实施例中，具有额外光学效应的空间相邻的装置可以，例如，以施加于至少一个光栅阵列的涂层的形式与第一或另一个光栅阵列直接接触。第一光栅阵列的光栅元件和至少另一个可能的光栅阵列优选是折射的。第一光栅阵列不需要一体地，即一片地形成在基片上。第一光栅阵列可以形成为两片，其中第一光栅行形成在第一基片上，第一光栅列形成在第二基片上。在两个基片之间，具体可以有这样的距离，使得具有额外光学效应的装置被设置在第一平面的直接上游，在所述第一平面中，限定照射光的二维强度分布。该平面尤其是照射系统的光瞳平面。然后可以使用强度分布的场相关性在特定场点对称地获得选定照射角的希望增加强度、在特定场点的总照射强度的强度增加或其组合。这尤其可以用于补偿在照射或投影光学元件中发生场相关效应时透射损失。该照射系统可包括适于照射系统的照射光学元件的光源或辐射源；然而这不是必须的。照射系统从而还可以只包括光学元件，其被设置在相应适于单独的光源或辐射源的下游。
根据权利要求2的光分布装置提供在第一平面中的限定的二维强度分布。在照射系统的特定实施例中，将光分布装置称为光瞳限定元件(PDE)。可以弃用光分布装置，如果存在另一种在第一平面或者与其光学共轭的平面中设置限定强度分布的方法。这例如是，通过第一光栅阵列自身或者通过第一光栅阵列和至少另一个可能的光栅阵列的组合光学效应产生或实现限定的强度分布。
根据权利要求3的第二光栅阵列与第一光栅阵列组合以形成光栅模块，其尤其限定照射场的形状和照射，从而称为场限定元件(FDE)。第二光栅元件可以具体弃用，如果在将物镜引导通过照射场的方向引导扫描方向的照射场的部分或者其下游的部分希望限定的减少或增加的照射强度。第一光栅阵列可具有光会聚效应，其中第二光栅阵列可设置在第一光栅阵列的焦平面。然而，该第二光栅阵列的设置不是必须的。可选的是，第二光栅阵列可以设置在第一光栅阵列的焦平面外的限定位置，从而使得第二光栅阵列的光栅元件可以曝光于照射光的扩大照射光束。
在根据权利要求4的照射角度变化装置中，系统地利用另外的非预期的照射误差影响在整个照射场上的照射光强度分布，所述非预期的照射误差称作以大入射角度的非线性折射。通过照射角度变化装置的角度变化部分的方式限定系统的偏转角度，其中，如果在第一光栅阵列的光栅元件处发生折射，至少涉及最大可设置的偏转角度，不再应用旁轴近似。这不可避免地导致以偏转角度入射的光栅元件的场相关强度贡献超过旁轴近似应用的范围。
根据权利要求5的照射角度变化装置导致来自限定照射方向的场相关强度分布和同一时间在场相关的总照射强度中的场相关强度分布的上述组合。因此，该实施例使用几个场相关强度分布的可用的自由度。
根据权利要求6的照射角度变化装置目标是场相关的总强度分布，其中在照射场上没有强度的照射角度相关性。这对于损耗补偿特别有用。
根据权利要求7的照射角度变化装置具有来自不同照射方向的场相关强度贡献，但是没有表现出总照射强度的场相关性。因此，除了来自不同的主要方向，每个单独的场点将用同样的总强度量曝光。这对于以优选方向成像结构是有利的，所述优选方向分布在整个照射场上。
根据权利要求8和9的照射角度变化装置提供自由度，所述自由度根据能够产生的偏转角度适应于不同的投影应用。
根据权利要求10和11的具有附加光学效应的装置可利用微光学技术制造。如果具有附加光学效应的装置配置为变化涂层，那么所述装置可关于它的穿过整个光栅模块的孔径上的涂层厚度分布，利用离子束构图(IBF)方法微调。照射角度变化装置的混合设计也是可以想到的。
根据权利要求12的照射角度变化装置可以高精度制造。
根据权利要求13的照射角度变化装置可容易地制造。因此，屋脊边缘或者校准为平行于第一光栅阵列的光栅行或光栅列。
根据权利要求14和15的具有附加光学效应的装置可被微调到希望的场相关照射强度分布。
根据权利要求16的照射角度变化装置的设计确保第一光栅元件曝光于偏转的照射光。
根据权利要求17的楔形元件可以以精确限定的楔角度制造。
根据权利要求18的倒置的屋脊边缘棱镜导致照射强度的场相关性，这导致光学孔径的边缘受到增加了的强度。这可分别用于在照射或者投影光学器件中的近边缘损耗补偿。
根据权利要求19的折射锥面导致强度的旋转对称场相关性。
根据权利要求20的在角度变化部分中的恒定偏转角度有利于照射角度变化装置的设计，因为所述角度变化部分可配比有平面偏转表面。可选的是，对于角度变化部分，可以考虑配备球形表面或者其他连续表面，特别是自由型表面。在制造方面使用这种非平面的角度变化部分是有利的。
根据权利要求21的照射系统，在第一光栅阵列的制造方面降低了要求，因为光栅行和光栅列可单独制造。同样地，第二光栅阵列可分成行阵列和列阵列。
根据权利要求22的具有附加光学效应的装置设置对于照射角度变化装置、行阵列以及列阵列的组合光束导向效应证明是非常有效的。
为了影响照射光，根据权利要求23的变化涂层利用被施加变化涂层的光栅元件的入射表面的曲率。在这种情况中，变化涂层可特别地施加为恒定的涂层厚度。变化涂层的透射根据在各个被涂敷的光栅元件上的入射点，通过不同入射角度的照射光在入射点上变化，其中所述入射角度通过照射光的各自光束方向和通过在入射点的光栅元件的曲率确定。通过变化涂层的涂敷厚度确定变化涂层相应的透射，所述涂层在其入射点被照射光有效的穿过，因此，导致希望的与入射点的相关性。因此，相位影响也是可以想到的。
根据权利要求24的入射点相关性导致边缘光线的增加。可选择的是，如果出于补偿或者校正的原因这是希望的，那么涂层也可配置为使得入射在各个光栅元件上的中心光线的透射比边缘光线的高。在这种情况中，与边缘光线相比，中心光线被加强了。
在根据权利要求25的光学变化涂层的部分设置中，边缘光线通过基于光栅模块的边缘区域的光栅元件通道所加强。忽视在照射系统中其他光学组件的影响，当以物场点的角度观察时，如果所述照射光以与垂直入射相差较大角度的照射角度入射时，那么照射光的边缘光线更加强烈。这个效应对于照射系统中其他部件的光学特性的补偿或者校正是非常有用的，因为其他光学部件经常导致边缘光线被抑制以有利于其他类型的光线，特别是在极大的照射角度下。
根据权利要求26的具有不同效应的光学变化涂层的部分设置使得整个光学变化涂层的像场相关效应被增强，因此提供了增加的校正可能性。
因此，同样也应用于根据权利要求27的变化涂层。
根据权利要求28或29的变化涂层，仅仅在需要校正或者补偿的位置是有效的，所述变化涂层的效果通过入射到各个光栅元件上的点确定。
根据权利要求30的光学变化涂层使得能够在具有不同光学效应的涂层的部分之间获得平滑的转变，所述不同光学效应通常对应于待补偿或者待校正的效应。
根据权利要求31的变化涂层利用这样的事实，即，当照射光入射到未涂敷的光栅元件时，照射光通常会发生反射损耗。部分涂层能够确保在涂层区域照射光发生较小的损耗量，这对于限定在整个照射场上变化的强度贡献是有用的。
根据权利要求32的变化涂层利用透射与涂层厚度和/或层次序的相关性。设计参数“涂层厚度变化量”和“层次序变化”也可用于以更加复杂的方式限定在整个照射场上变化的强度贡献。
根据权利要求33的配置为形状变化的光学装置，为了限定在整个照射场上变化的强度贡献，利用了通过入射到光栅元件的点确定的照射光的折射，以及随后的偏转角度分布的变化。形状变化通常是静态的，这意味着它不是通过致动器主动限定的。
通过根据权利要求34的配置为自由型表面的形状变化的方式，即使例如以复杂方式在整个照射场变化，也可实现具有这种形状变化的光栅元件的强度贡献。
根据权利要求35和36的形状变化导致包括所述形状变化的光栅元件的强度贡献，其中所述强度贡献在整个照射场上表现出相应的对称。
根据权利要求37的包括变化过滤器元件的强度变化装置利用了与入射到各个光栅元件上的点相关的衰减，用于在整个照射场上限定通过配置有变化过滤器元件的光栅元件传输的相应的强度贡献。这甚至允许将获得的光栅元件的强度贡献以复杂方式变化。变化过滤器元件是可应用的，其可用相对低的代价制造，例如灰阶楔形式的变化过滤器元件。
根据照射系统的具体需求，适合的变化过滤器元件包括根据权利要求38的吸收、反射或者散射变化过滤器元件。
通过根据权利要求39的引入颗粒，可微调变化过滤器元件的衰减，特别是在变化过滤器元件的整个表面上的所述衰减的路径。
金属颗粒，特别是根据权利要求40的铬颗粒，被证明特别适用于变化过滤器元件的设计，特别是与UV照射光有关时。
一方面根据颗粒的加工特性，另一方面根据半透明载体的加工特性，根据权利要求41和42的可选设置适合于限定变化过滤器元件的衰减的希望路径。
根据权利要求43的最小直径避免了颗粒引起的不希望的折射效应。
根据权利要求44的最小直径特别适用于UV照射光。
根据权利要求45的变化过滤器元件使得能够获得关于照射系统的照射场相关的光学效应的高变化带宽。
本发明的另一个目标是形成包括发明的照射系统的微光刻投影曝光设备以及可利用其进行的微光刻制造方法以及可通过该方法制造的部件。
该目标根据本发明通过根据权利要求46的微光刻投影曝光装置、根据权利要求47的制造方法以及通过根据权利要求48的部件所达到。这些主题的优点从上面列出的关于照射系统的优点可显而易见。
附图说明
下面将通过附图具体描述本发明的实施例，其中：
图1示出了结合在微光刻投影曝光设备中的本发明的照射系统的示意子午截面，所述微光刻投影曝光设备包括具有附加光学效应的装置，其为照射角度变化装置的形式，并被设置在包括两级光栅阵列的光栅模块的上游；
图2示出了两级光栅阵列的四通道更具体的视图，所述光栅阵列包括用于将照射光从两级光栅阵列引导到照射场的上游照射角度变化装置和下游透射光学元件，所述照射场以中间场平面示出；
图3示出了在照射场中通过图2所示的四个通道所产生的照射场相关的照射角度强度分布，以及例如两个选择的场点的这四个通道的照射贡献的更具体的视图；
图4示出了通过根据图2的两级光栅阵列的通道之一和下游的透射光学元件成像的各个光束的具体视图；
图5与图2类似地示出了两级光栅阵列上游的照射角度变化装置和透射光学元件的另一个实施例；
图6与图3类似地示出了在不同的通道中产生的照射场相关的强度贡献；
图7与图2类似地示出了包括下游的两级光栅阵列的照射角度变化装置和透射光学元件的另一个实施例；
图8与图1类似地示出了包括第一级光栅阵列的可选实施例的照射系统；
图9与图2类似地示出了具有附加光学效应的以在第二级光栅阵列上变化涂层的形式的装置的另一个实施例；
图10示出了根据图9的在光栅阵列的光栅元件的涂层附近的细节的放大视图；
图11示出了从图9的方向XI看的根据图9的两级光栅阵列的示意性视图；
图12以图表的方式示出了根据图10施加到光栅元件的不同涂层厚度如何影响它的透射，其中相对于入射到光栅元件的涂层光学表面上的角度对透射作图；
图13示出了光栅模块的光栅元件的放大的视图，所述光栅模块包括具有附加光学效应的涂层形式的装置的另一个实施例；
图14与图2类似地示出了通过根据13涂敷的光栅元件在中间场平面中所施加效应的局部图；
图15与图13类似地示出了具有附加光学效应的变化涂层形式的装置的另外两个可选实施例；
图16与图2类似地示出了具有附加光学效应的装置的另一个实施例的光学效应，所述装置配置为光栅模块的光栅元件的至少一个光学主动表面的形状变化；
图17示出了根据图16的中间场平面的点a处的强度相关的照射角度分布的示意性视图；
图18示出了根据图16的中间场平面的点b处的强度相关的照射角度分布的示意性视图；
图19示出了根据图16的中间场平面的点c处的强度相关的照射角度分布的示意性视图；
图20示出了根据图16的用于产生与根据图16的实施例的通道I对应的场相关强度分布的实施例的照射通道的示意性视图；
图21与图2类似地示出了具有附加光学效应的装置的另一个实施例的光学效应，所述装置配置为光栅模块的光栅元件的至少一个光学主动表面的形状变化；
图22示出了根据图21的中间场平面的点a处的强度相关的照射角度分布的示意性视图；
图23示出了根据图21的中间场平面的点b处的强度相关的照射角度分布的示意性视图；
图24示出了根据图21的中间场平面的点c处的强度相关的照射角度分布的示意性视图；
图25示出了根据图21的用于产生与根据图21的实施例的通道I对应的场相关强度分布的实施例的照射通道的示意性视图；
图26示出了在根据图16至25的实施例中可想到的不同形状变化；
图27与图2类似地示出了具有附加光学效应的具有包括变化过滤器元件的强度变化装置的形式的装置的另一个实施例；以及
图28与图2类似地示出了具有附加光学效应的具有照射角度变化装置形式的装置的另一个实施例，所述照射角度变化装置包括下游的单级光栅阵列和透射光学元件。
具体实施方式
图1示出了微光刻投影曝光设备1的示意性视图，所述设备1配置为晶片扫描器，并用于半导体部件以及其他精细结构部件的制造。为了达到微米粒度的分辨率，投影曝光设备1使用具体在真空紫外范围(VUV)中的光。投影曝光设备1的扫描方向垂直于图1和2的绘图平面延伸。在图1的子午截面中，投影曝光设备的所有光学部件沿着光轴2连续的设置。光轴当然也可以随机地折叠，以特别地达到投影曝光设备1的更加紧凑的设计。
投影曝光设备1的照射系统，整体用5标示，用于在标线平面4中限定地照射物场或者像场3，在所述标线平面4中，待传输的结构以标线的形式设置，所述标线没有具体描述。工作波长范围为157nm的F2激光器用作主光源6，其中它的照射光束被校准为与光轴2同轴。还可以考虑其他UV光源，例如工作波长范围为193nm的ArF激基激光器、工作波长范围为248nm的Krf激基激光器，以及还可以考虑具有更高或者更低的工作波长范围的基本光源。
来自光源6的光束，当初始入射到扩束光学元件7时具有小的矩形横截面，所述扩束光学元件7产生具有基本平行光以及更大矩形横截面的出射光束8。扩束光学元件7可包括用于相干还原照射光的元件。在通过扩束光学元件7基本平行化后，激光入射到衍射光学元件(DOE)9，它被配置为计算机所产生的全息图使得生成照射光角度分布。当穿过设置在距离DOE 9的对应于其焦距处的傅立叶透镜阵列或者聚光器10时，通过DOE 9产生的角度分布被转换成因此垂直于光轴2的二维位置相关的照射光强度分布。因此所产生的强度分布出现在照射系统5的第一照射平面11中。与聚光器10一起，DOE 9因此组成用于产生二维照射光强度分布的光分布装置。
也称作蜂窝状聚光器的光栅模块13的第一光栅阵列12设置在第一照射平面11的附近。与设置在它的上游光路的照射角度变化装置14一起，光栅模块13用于产生照射光的限定的强度和照射角度的分布。照射角度变化装置14是影响照射光束8的强度、相位或者偏转角度的光学主动装置的第一个实例。以下将通过各种说明性的实施例具体描述照射角度变化装置14的光学效应。
第二光学阵列16设置在另一个照射平面15中，所述照射平面15是相对于照射平面11的傅立叶变换平面。两个光栅阵列12、16构成了照射系统5的蜂窝状聚光器13。另一照射平面15是照射系统5的瞳平面。
另一个聚光器17，也称作场透镜，设置在光栅模块13的下游。与第二光栅阵列16一起，聚光器17将照射平面11成像到照射系统5的中间场平面18中。可在中间场平面18中设置标线掩盖系统(REMA)19，因此可用作用于产生照射光强度分布的锐利边缘的可调节的阴影成形光阑。下游的物镜20将中间场平面18成像到标线上，即设置在标线平面4中的光刻模板。投影物镜21用于将标线平面4成像到晶片上(在图1中未示出)的晶片平面22中，所述晶片在扫描方向中间歇地或者连续地移位。
下面将通过图2到4描述照射角度变化装置14的第一实施例。照射角度变化装置14是衍射性的。
第一光栅阵列12具有独立的第一光栅元件23，其按列和行设置。第一光栅元件23具有例如2/1的x/y纵横比(y：扫描方向)的矩形孔径。另外，特别地，也可考虑第一光栅元件23的更高的纵横比。
根据图1的子午截面沿着光栅列延伸。特别地，例如，第一光栅元件23配置为具有正折射光焦度的微透镜。第一光栅元件23的矩形形状对应于照射场3的矩形形状。基本填满整个可用空间，第一光栅元件23被设置为在光栅中彼此直接相邻，所述光栅的形状对应于所述光栅元件23的矩形形状。第一光栅元件23也称作场蜂窝结构.
图2示出了四个典型的光栅元件23，它们对于照射光8的照射光束24到27定义了通道I到IV(从顶部到底部)。照射光束24分配到通道I、照射光束25分配到通道II、照射光束26分配到通道III以及照射光束27分配到通道IV。实际的光栅模块13包括更多数量的通道，例如，成百的这种通道。被分配给各个通道的第二光栅阵列16的第二光栅元件28，设置在第一光栅阵列12的第一光栅元件23的光路下游。第二光栅元件28也配置为特别具有正折射光焦度的微透镜。第二光栅元件28也称作瞳蜂窝结构，所述瞳蜂窝结构被设置在照射平面15中，即照射系统5的瞳平面中。照射平面15与投影物镜21的瞳平面29共轭。与场透镜17一起，第二光栅元件28将第一光栅元件23，即设置在照射平面11中的场蜂窝结构，成像到中间场平面18中，其中第一光栅元件23的像在中间场平面18中重叠。
设置在第一光栅阵列12的光路上游的照射角度变化装置14被分成角度变化部分，其中每个角度变化部分分配到光栅模块13的通道。角度变化部分30分配到通道I、角度变化部分31分配到通道II、角度变化部分32分配到通道III以及角度变化部分33分配到通道IV。每个角度变化部分30到33相对于光轴2的垂直延伸对应于通道I到IV的矩形孔径。结果，照射角度变化装置14也形成光栅阵列。
因此，角度变化部分30到33的照射角度分布装置14的光栅对应于第一光栅阵列12的光栅。每个角度变化部分30到33包括对应于各个被分配的第一光栅元件23的孔径。
角度变化部分30配置为共面的光栅元件，例如以防止入射照射光束24的偏转。假设通道I的整个孔径曝光于同等强度的照射光束24，则在中间场平面18中获得第一通道I的强度贡献34，其在中间场平面18中的整个照射场35中具有恒定的I0值。
被分配到通道II的照射角度分布装置14的角度变化部分31被配置为楔形，其根据图2在入射表面和出射表面之间以第一楔角度α向下逐渐变细。这导致照射光束25向上被偏转角度α’，所述光束25在照射角度变化装置14的上游被引导为平行于光轴2。
所述角度α’的偏转导致在照射场35中的通道II的强度贡献36以某种方式被影响，这种方式现在通过图4解释。照射光束25(表示为虚线)分成三个在入射侧从下到上标注的部分照射光束251、252和253。也示出了用图4中的实线表示的用于比较的照射光束，所述光束也分成三个部分照射光束，并且入射到平行于光轴2的通道II中。
因为偏转角度α’，部分照射光束253在第一光栅元件23处折射到最大程度。当部分照射光束253被折射时，不再应用旁轴近似。与无像差的成像工艺比较，部分照射光束25被折射的太强因此偏转了角度β’。另一方面，另两个部分照射光束252和251被折射的相对小的程度，结果是在这种情况下仍然可应用旁轴近似。当通过第二光栅元件28和聚光器17成像入射的部分照射光束251到253时，部分照射光束253的折射偏转的像差导致在聚光器17的下游，在部分照射光束251和252之间的距离Δ12’小于在部分照射光束252和253之间的距离Δ23’。在中间场平面18中，这导致在线性减小之前，在根据图4的照射场35的上部边缘处的通道II的强度贡献36是最高的，即以恒定的减小量，从最大强度减小到在根据图4的照射场35的较低边缘处的最小强度。假设忽略光学元件的传输损耗，即使在通过投影物镜21的成像过程中，通道II的强度贡献36的线性过程仍保持相同。
为了比较进行了连续的显示，根据图4的旁轴入射的部分照射光束在部分照射光束的边缘和中心附近的部分照射光束之间具有相等距离Δ12和Δ23。
被分配到通道III的照射角度变化装置14的角度变化部分32在出射侧具有小于楔角度α的楔角度γ。根据图2，角度变化部分32以楔形向下变细。这导致通过角度变化部分32产生的照射光束26的偏转角度γ’小于通过角度变化部分31产生的偏转角度α’。因此，在通道III中的边缘和中心的部分照射光束处的两个部分照射光束之间有较小的距离差，这导致获得的通道III的强度贡献37在图2的照射场35上以比通道II的强度贡献36更小的减少量从它的顶部到底部减少。
在照射场35的上边缘处的强度贡献37的最大强度小于强度贡献36的最大强度。另一方面，然而，通道III的强度贡献37的最小强度超过通道II的强度贡献36的最小强度。
通道IV的角度变化部分33配置为图2中的楔形结构，所述楔形结构在入射表面和出射表面之间以楔角度γ向上逐渐变细，其中它的绝对值对应于通道III的角度变化部分32的楔角度γ。结果，可获得通道IV的强度贡献38，其在照射场上线性变化，并且当绕着光轴2镜像时对应于强度贡献37。在通道IV的强度贡献38的实例中，因此最小强度出现在图2的上部场边缘，而最大强度出现在图2的下部场边缘。在场边缘附近的强度贡献37和38的最小和最大强度具有大约相等的绝对值。
图3示出了在整个照射场35上的照射角度变化装置14的效应。通道I-IV的强度贡献34和36-38再次示出在图3的左侧。图3的右侧示出了在照射场35的上边缘附近和照射场35的下边缘附近的选定的场点处各个强度贡献34和36-38的强度的具体表示。
在照射场35的上边缘处，通道I的强度贡献I0表示为“0”。强度贡献36的强度在照射场35的上边缘处达到最大值，表示为“++”。同样地，通道III的强度贡献37的强度在上边缘也达到最大值，然而，其中所述最大值小于通道II的强度贡献36的强度，并且因此表示为“+”。通道IV的强度贡献38的强度在上部场边缘处是最小的，因此表示为“-”。
因此，来自通道I-IV的所有可能的照射方向的强度合成在上部场边缘处是这样的，即通道II的贡献是最高的，随后是通道III的强度贡献和通道I的强度贡献。通道IV的强度贡献是其中最低的。
另一方面，在照射场35的下部场边缘处的关系在图3的底部右侧示出。在这点上，通道I的强度贡献34的强度也等于由“0”表示的I0。在这点上，通道II的强度贡献36的强度达到通过“--”标示的最小绝对值。同样地，通道III的强度贡献37的强度在下部场边缘处具有最小绝对值。然而，强度贡献37的最小强度超过强度贡献36的最小强度，使得因此通道II的最小强度在下部场边缘处用“-”表示。通道IV的强度贡献38在下部场边缘处具有最大值，其中所述最大值的绝对值对应于在上部场边缘处的强度贡献37的最大值。因此在下部场边缘处通道IV的强度贡献通过“+”表示。
因此，在照射场35的下部场边缘处，存在强度合成中，其中，通道IV的强度贡献38是最高的，随后是通道I的强度贡献34、通道III的强度贡献37以及通道II的强度贡献36。
来自可能的照射方向，即通道I-IV，的不同的强度贡献的强度合成在上部场边缘处不同于在下部场边缘处的强度合成。对于在照射场35的上部和下部边缘之间的场点，获得相应的来自可能的照射方向的强度贡献的强度合成。当在照射场点和照射场35的边缘之间的距离增加时，这导致强度贡献36、37和38的差异关于强度贡献34的强度I0减少。在照射场35的边缘之间的中心，每个通道I-IV发出的强度I0的水平相对于总照射强度对于各个场点是一样。
因此，照射场35的所有场点通过通道I-IV照射，只是具有来自可能的照射方向的不同的照射贡献。
沿着通道I-IV，当然也可提供其它具有不同楔角度的通道。因为根据图2的表示，四个通道I-IV包括向下变细的两个角度变化部分，即角度变化部分31和32，但是仅仅一个角度变化部分，即角度变化部分35向上变细，这也导致场相关的照射角度的总强度分布。图2中39处的虚线所示，通过叠加强度分布34和36到38获得所述总强度分布。
照射角度变化装置14距离第一光栅阵列12的距离A小于第一光栅元件12的光栅宽度R和最大偏转角度α’的商。当因此通过照射光束24到27照射角度变化部分30到33时，这确保，虽然整个照射光束24到27被照射角度变化装置14偏转，但是照射光束24到27实际上到达了第一光栅阵列12的所分配的光栅元件23。
在图5中示出了另一个可用于代替照射角度变化装置14的照射角度变化装置的实施例。下面将通过图5和6描述该实施例。对应于上面描述的涉及图2到4的部件用相同的参考数字标示，不再具体描述。
照射角度变化装置40配置为屋脊边缘棱镜，所述棱镜包括与光轴2相交并且垂直于图5的绘图平面的屋脊边缘41。照射角度变化装置40仅仅具有两个角度变化部分42、43，即在图5的屋脊边缘41的上面以楔形向上变细的角度变化部分42，以及在图5的屋脊边缘41的下面，也以楔形向下变细的角度变化部分43。这种形状的角度变化装置40导致通道I和II向下的角度γ’的偏转，所述偏转由角度变化部分42引起，反之角度变化部分43导致通道III到IV向上偏转角度γ’。这个偏转角度γ’的绝对值对应于根据图2的通过照射角度变化装置14的角度变化部分32、33产生的偏转角度γ’。
通道I和II的强度贡献44实质上是一样的，其中它们在整个照射场35上的路径对应于根据图2的实施例中强度贡献38的路径。通道III和IV的强度贡献实质上是一样的，其中它们的路径对应于根据图2的实施例中强度贡献37的路径。
如图6所示，在包括照射角度变化装置40的实施例中，照射场35的上部边缘曝光于由通道I和II产生的最小强度，以及曝光于由通道III和IV产生的最大强度。相反地，照射场35的下部边缘曝光于由通道I和II产生的最大强度，以及曝光于由通道III和IV产生的最小强度。在场边缘之间，一方面，在通道I和II的强度贡献之间的强度差和另一方面在通道III和IV之间的强度贡献线性地减少，直到组成总强度的所有通道I到IV的强度在场的中心达到相同的水平。
由于角度变化部分42、43的相等的边缘角度γ’的绝对值，在整个照射场35上的强度贡献44、45的增加的绝对值也保持恒定。假设通道I到IV的每个通道在照射角度变化装置40中传输相同的光强度，这导致在整个照射场35上总强度分布46保持恒定，因此是场无关的。然而，不同的照射场点在照射角度变化装置40中也用不同的强度贡献照射，其中所述强度贡献对应于来自可能的照射方向，即通道I到IV的方向的强度贡献44、45。当考察总强度分布时，发现线性强度贡献44、45在整个照射场35上不同程度的倾斜，因此相互抵偿，结果是总强度分布-不像角度分布-是场无关的。
代替屋脊边缘的棱镜，照射角度变化装置14也可以是横截面对应于图5所示的折射锥面。结果，在垂直于图5的绘图平面的方向上获得包括强度贡献44、45的强度路径，所述强度路径对应于图5的表示。
对应于角度变化部分42、43的具有楔角度的角度变化部分也可由类似于菲涅耳透镜的楔形台阶组成，使得在垂直于光轴2的平面中，照射角度变化装置的总平均厚度保持恒定。该照射角度变化装置40的可选实施例具有光栅，所述光栅由具有在整个角度变化部分42、43上相同的楔角度的角度变化子部分组成。
图7示出了另一个光栅模块的实施例，所述光栅模块包括可用于代替照射角度变化装置14的照射角度变化装置47。对应于上面描述的涉及图5和6的部件用相同的参考数字标示，不再具体描述。以光栅模块13的上部的通道I和下部的通道II的实例描述照射角度变化装置47的实施例。
照射角度变化装置47配置为其光栅对应于第一光栅阵列12的光栅的角度变化部分48的光栅阵列。因此角度变化部分48的孔径对应于第一光栅元件23的孔径。每个角度变化部分48配置为包括屋脊边缘49的倒置的屋脊边缘棱镜。所述屋脊边缘49中心地设置在每个角度变化部分48的边缘之间的出射表面中，并且垂直于图7的绘图平面。在根据图7的屋脊边缘49上，形成有以楔形状向上扩展的第一角度变化子部分。在根据图7的每个屋脊边缘49下面，形成有以楔形状向下扩展的第二角度变化子部分51。
通道I和II的角度变化部分48被照射光束52、53入射，所述照射光束52、53为了更易于表示，在图7中分成实线的上部部分照射光束52’、53’以及虚线的下部部分照射光束52”、53”。上部部分照射光束52’、53’通过第一角度变化子部分50向上偏转角度γ’，而下部部分照射光束52”、53”通过角度变化子部分51向下偏转角度γ’。每个角度变化部分48对照射场35中的照射强度产生强度贡献54，其中在每种情况中所述强度贡献54显示了在整个照射场35上的相同的相关性。从照射场35的上部边缘朝着它的中心来看，这些各个的强度贡献或者整个强度分布54最初地从最大值减小到最小强度，然后从最小值线性地增加到最大强度，直到到达照射场35的下部边缘，所述整个强度分布54由会聚在一起的所有角度变化部分48产生。因此，强度分布具有对应于一个独立的角度变化部分48的横截面的形状。
相应地，在照射场35中获得照射场相关的总强度分布54，其中不同的照射场点曝光于来自可能的照射方向的相等的强度，因为所有通道的贡献都是一样的。
代替在根据图7的实施例中配置为倒置的屋脊边缘棱镜的角度变化部分，在另一个照射角度变化装置的实施例中，角度变化部分也可配置为具有折射锥面的光栅，其中各个锥面的旋转对称轴平行于光轴2或者与光轴2重合。因此，可获得对应于强度分布54但是在垂直于图7的方向也具有屋脊边缘相关性的总强度分布。在该实施例中，因此，在照射场35的中心朝着它的边缘，总强度从最小值线性增加。这样的照射角度变化装置或者照射角度变化装置47的实施例允许在照射系统5或者照射物镜21中的光学元件的孔径边缘处补偿传输损耗。
在照射场35的中间场平面18中由照射角度变化装置14、40和47产生的照射光强度分布利用物镜20的成像比例被成像到标线平面4中的照射场3。
照射角度变化装置的可选实施例(未示出)也可以是折射或者混合的装置。
通过投影曝光设备1的投影物镜21，至少标线的部分被成像到晶片或者衬底上的光敏涂层上，用于微光刻制造微结构部件。
图8示出了微光刻投影曝光设备1的可选实施例，其根据图8仅仅关于光栅阵列12以及相对于光栅阵列12和第一照射平面11的照射角度变化装置14的排列不同。在根据图8的实施例中，第一光栅阵列12分成包括组成第一光栅列的光栅元件的列阵列12’，以及包括组成第一光栅行的光栅元件的行阵列12”。与根据图1的第一光栅阵列12相比，根据图8的光栅阵列12’、12”不是集成的，而是分成两个元件，其中一个元件形成光栅行，而另一个元件形成光栅列。列阵列12’和行阵列12”的组合效果对应于根据图1的第一光栅阵列12的效果。
在根据图8的实施例中，照射角度变化装置14被设置在列阵列12’和行阵列12”之间第一照射平面11的附近处。在图8所示的实施例中，列阵列12’直接设置在第一照射平面11的上游，而照射角度变化装置设置在所述照射平面11中，并且行阵列12”直接设置在它的下游。在列阵列12’和行阵列12”之间相对于照射平面11的距离如此的小使得对于这两个阵列12’、12”的光学效果没有差异。
作为根据图8的排列的可选方案，列阵列12’和行阵列12”的位置也可以相互交换。
在另一个图中未示出的可选方案中，第二光栅阵列16也可分成行阵列和列阵列。
图9示出了包括另一个可选光学主动装置的实施例的光栅模块13，所述光学主动装置用于对于在整个照射场35上的总照射强度，影响由光栅元件23、28产生的强度贡献。对应于上面描述的涉及图1和图8的部件和参考数值用相同的参考数字标示，不再具体描述。
代替根据图1到8的照射角度变化装置，根据图9到12的实施例装备由用于影响照射光束8的特性的光学主动装置，所述光学主动装置是在第二光栅阵列16的第二光栅元件28上的光学变化涂层55。变化涂层55被施加到第二光栅阵列16面向第一光栅阵列12的那一侧。每个第二光栅元件28设置有独立的透射涂层。例如，透射涂层是干涉涂层。各个透射涂层的厚度可通过离子束构图(IBF)的方法微调。下面，将根据图10的放大的细节描述这些透射涂层之一的效果，即在图9的底部(通道IV)示出的第二光栅元件28的透射涂层56。
通道IV的照射光束27在通道IV的第二光栅元件28的方向上被通道IV的第一光栅元件23聚焦。照射光束27的中心光线57没有被第一光栅元件23偏转，因此垂直入射到透射涂层56和第二光栅元件28上。因此，在中心光线57和相对于入射到透射涂层56的中心光线57的入射点的切线之间的角度δ1等于90°。
由于第二光栅元件28的曲率，在照射光束27的边缘光线58和相对入射到透射涂层56的所述边缘光线58的入射点的切线之间的角度δ2小于90°。因此，穿过透射涂层56的中心光线57的有效光路小于穿过透射涂层56的边缘光线58的有效光路。结果，对于照射光束27的边缘光线，相比于中心光线57，透射涂层56表现出了不同的透射性。因此，照射光束27的传输与入射到第二光栅元件28上的点相关。
透射涂层56在整个第二光栅元件28上具有相同的涂层厚度。在各个第二光栅元件28上的涂层厚度的均匀性应用于整个变化涂层55，其中用于单个的第二光栅元件28的透射涂层的涂层厚度可彼此不同。
选择透射涂层56的厚度使得对于中心光线56，透射涂层56的透射性比对于边缘光线58低。在图9中虚线示出了在中间场平面18中的在整个照射场35上的通道IV的强度贡献59。在照射场35的中心，强度贡献59最小。朝着照射场35的边缘，强度贡献59连续增加，直到在照射场35的边缘达到最高值I0。
在通道III的第二光栅元件28上的透射涂层60的效果通过在图9的整个照射场35上的强度贡献61表示。在图9中强度贡献60用点虚线表示。通道III的透射涂层60具有与入射到通道III的第二光栅元件28上的点相关的效果并且对应于透射涂层56的效果。然而，与透射涂层56比较，透射涂层60使得照射光束26的中心光线衰减到更小的程度，因此导致强度贡献61的强度的更低的绝对变化量。通道III的边缘光线58能够再次以强度I0通过。
在通道II的第二光栅元件28上的透射涂层62的效果在图9中通过在整个照射场35上的强度贡献63表示。配置透射涂层62使得用同样的强度传输照射光束25，而与它入射到透射涂层62上的点无关。因此，在每种情况中强度贡献63等于I0，而与入射到照射场35上的点无关。
在通道I中的第二光栅元件28同样用对应于通道IV的透射涂层56的透射涂层56涂敷。根据图9，照射光束24受到光栅模块13影响的程度与照射光束27相同，结果是照射光束24也在整个照射场35上产生对应于强度贡献59的强度贡献。
可以通过不同的透射涂层涂层厚度或者通过这些透射涂层所使用的不同材料获得透射涂层56、60和62在透射性上的差异。然而，也可通过用于这些透射涂层的不同的材料顺序获得差异，所述透射涂层通常由几个层组成。
图11示出了根据图9的，包括具有透射涂层56、60和62的光栅元件28的示例分布的光栅模块13的第二光栅元件16的示意性平面图。第二光栅元件16的相对边缘带64设置有第二光栅元件28，所述第二光栅元件28每个以具有与根据图9的通道I、IV的透射涂层56相同的光学效应的透射涂层涂敷。每个边缘带64具有多个第二光栅元件28，即多个通道。两个边缘带64在整个照射场35上产生强度贡献，所述强度贡献对应于根据图9的强度贡献59乘以在边缘带64中的通道数量，如图11所示。两个边缘带64沿着投影曝光设备1的扫描方向延伸。
在两个边缘带64之间延伸的中心带65具有第二光栅元件28，所述光栅元件28的透射涂层具有与图9中通道II的透射涂层62一样的光学效应。中心带65是边缘带64的几乎两倍宽。中心带65产生对于在照射场35中的总强度的强度贡献，所述强度贡献，当乘以中心带65中的通道数量时，对应于强度贡献63，如图11所示。
另一个中间带66设置在中心带65和两个边缘带64的每个之间。中间带66也平行于扫描方向y延伸，其宽度小于边缘带64的宽度。两个中间带66利用第二光栅元件28设计，所述第二光栅元件28的透射涂层具有与根据图9的通道III的透射涂层60相同的光学效应。因此，中间带66的第二光栅元件28对于在整个照射场35上的强度产生强度贡献61。
在照射场35和它的下游，在标线平面4的物场3中，邻近边缘的照射光束，即例如照射光束24和27，导致在边缘处的强度增加，因此允许校正或者补偿在照射系统5和/或者在投影物镜21中出现的效果。
图12示出了涉及变化涂层55的不同的涂层厚度的透射涂层的位置或者入射角度相关的强度贡献。
透射涂层由这样的材料或者材料序列组成，其在透射涂层厚度为75nm处产生Imax＝1的强度贡献。因此，在整个第二光栅元件28上具有涂层厚度为75nm的透射涂层可用作用于中心带65的透射涂层62。
下面描述的透射涂层仅仅在它的涂层厚度方面不同于上面描述的透射涂层。
具有均匀涂层厚度为82nm的透射涂层导致对应于根据图9的强度贡献61的强度贡献。对于中心光线57，该82nm的透射涂层导致0.98的透射率。对于边缘光线58，可获得0.99的透射率。82nm的透射涂层可用于中间带66的第二光栅元件28。
具有涂层厚度85nm的透射涂层导致对应于图9的强度贡献59的强度贡献。中心光线57的透射率大约等于0.967。边缘光线58的透射率大约等于0.98。该85nm的透射涂层可用于两个边缘带64。
图12还示出了其他的有希望用于变化涂层55的透射涂层的可选涂层厚度。具有涂层厚度68nm的透射涂层对于中心光线57表现出大约0.992的透射率，并且对于边缘光线58(参考强度贡献67)为大约0.99的透射率。在这种情况中，对于中心光线，比对于边缘光线透射率更高。这对于形成可选的第二光栅阵列也是有用的，在所述可选的第二光栅阵列中，在中心带的中心光线的透射率超过边缘光线的透射率，并且在所述可选的第二光栅阵列中，在边缘带中，边缘和中心光线都以相等的量透过，或者在所述可选的第二光栅阵列中，中心光线的透射率超过边缘光线的透射率。
图12还示出了61nm涂层的强度贡献68。在这种情况中，对于中心光线透射率大约等于0.964，对于边缘光线，大约等于0.966。
在89nm的涂层中，对于中心光线57透射率大约等于0.946，而对于边缘光线58大约等于0.966。因此，具有强度贡献68和69的组合涂层可用于其效应对应于根据图11的光栅元件的效应的光栅元件，因为边缘光线的强度贡献68和69实际上是一样的，并且对于中心光线表现出巨大的差异。例如，具有强度贡献88的61nm涂层可用于第二光栅阵列16的中心带65，而具有强度贡献69的89nm透射涂层可用于它的边缘带64。
代替用变化涂层55的不同的透射涂层56、60和62影响透射率，变化涂层55也可包括相应的不同相位涂层，所述相位涂层在光栅模块13的不同通道中对照射光束的相位产生不同的影响量。例如，可在第二光栅阵列16的部分中，再设置具有不同相位影响效应的涂层，如图11中的实例所描述的。
变化涂层55也可应用于第一光栅阵列12。在这种情况中，优选将变化涂层55施加到第一光栅阵列面向第二光栅阵列16的一侧。可选地是，可将变化涂层的部分涂层同时施加到第一光栅阵列12和第二光栅阵列16，其光学效应组合一起以产生变化涂层55的总效应。
最后，可将变化涂层55仅仅施加到光栅模块13的光栅阵列12、16的某一部分，使得产生限定的入射点相关的光学效应，但是在未涂敷的部分中将不能获得入射点相关的效应。
代替将第二光栅阵列16例如分成五个具有不同光学效应的带64、66、65、66、64，也可选择另一个分割。特别是，在垂直于扫描方向y的方向，即在x方向上，可选择连续的变化光学效应，使得在中心带65和邻近带之间获得转变，这对在整个照射场上的照射强度提供了代替渐变光学效应的连续光学效应。还可以考虑分成例如两个带、三个带、四个带或者大于五个带。相对于彼此的带的相对宽度也可以是不同的。因此，与边缘带64、66比较，中心带65可以比根据图11的实例中更窄。
作为x坐标的函数，可用特征值E(x)描述照射场3的每个场点的照射，所述特征值E(x)是从不同照射角度的照射均匀性的量度。该值当对于第二光栅阵列16的四个象限Q1到Q4求积分时，是强度IQ的函数，并且按照如下定义：
E(x)＝((IQ1(x)+IQ3(x))/(IQ2(x)+IQ4(x))-1)×100％。
值E(x)也称作椭圆率。
上面描述的具有附加光学效应的装置也可配置为使得椭圆率E(x)在整个物场3上的x方向上变化量小于+/-1％。
图13示出了在光栅模块13的光栅元件23或28上的变化涂层70的另一个实施例。变化涂层仅仅施加到光栅元件23、28的入射侧表面的一半，结果是入射到光栅元件23、28的第一部分光束71穿过变化涂层70。另一方面，在入射侧的表面的未涂敷的区域中，照射光8的第二部分光束72入射到光栅元件23、28。变化涂层配置为对于照射光8的波长的增透涂层。因此，第一部分光束71实际上没有损耗地穿过变化涂层70和光栅元件23、28的下游入射表面，但是第二部分光束72会受到其光率的例如4％的反射损耗。
图14示出了在整个照射场35上的变化涂层70的效应。从照射场35的中心(x＝0)朝图14的顶部，照射光束8以及第一部分光束71穿过变化涂层70，结果是通过分配给光栅元件23、28的具有变化涂层70的通道，照射场被曝光于具有强度I0的光。在图14的x＝0以下，通过具有变化涂层70的光栅元件23、28的通道，照射场35曝光于照射光8的光束，其中所述光束当穿过光栅元件23、28的入射侧表面的未涂敷的部分时，受到反射损耗。通过该通道，因此，根据图14的照射场35的下半部分曝光于具有强度I1的光，对于所述强度I1，近似应用下述公式：I1＝0.96×I0。因此，这种简单配置的变化涂层70能够产生在整个照射场35上变化的强度分布。当然，变化涂层70也可应用于光栅元件23、28的出射侧。并且，根据变化涂层70的在入射和出射侧的变化涂层效应可结合产生场相关的效应。
图15示出了另两个可选的变化涂层形式。所述可选形式的第一个，即变化涂层73，在图15的上部示出在光栅元件上。光栅元件可以同样是光栅元件23或28之一。变化涂层73具有根据光栅元件23、28上的入射点变化的涂层厚度。变化涂层73的涂层厚度在光栅元件23、28的中心是最高的。变化涂层的涂层厚度朝着边缘连续减小。因此，用于照射光8的变化涂层73的透射率也从中心向边缘减小。该透射率可从中心向边缘增加或者减小。并且，可想到设计变化涂层73的涂层厚度使得所述变化在绕着光栅元件23、28的中心的环状部分中是最高的，其中所述变化一方面朝着光栅元件23、28的中心而在另一方面朝着光栅元件23、28的边缘连续降低。对应于该由变化涂层73引起的透射率变化，可获得根据对图9的上述描述的场相关强度变化，例如，所述强度变化由分配给该光栅元件23、28的通道引起。
图15的下半部示出了另一个变化涂层74的实施例。所述变化涂层具有根据照射光8入射到光栅元件23、28上的点变化的层序列。变化涂层74具有第一基层75的层序列，所述基层75覆盖光栅元件23、28的整个入射表面。在基层75上施加第一中间层76，所述层76并没有完全施加到光栅元件23、28的边缘，而是在光栅元件23、28的边缘附近留下了环状部分，所述环状部分仅仅以基层75覆盖。第一中间层76上施加有第二中间层77，所述层77也没有施加到第一中间层76的边缘，而是在第二中间层77的边缘外留下了光栅元件23、28的环状部分，所述环状部分仅仅以基层和第一中间层76覆盖。在光栅元件23、28的中心部分，第二中间层77上施加有顶层78。所述顶层78也没有施加到第二中间层77的边缘，结果是在顶层78的边缘外存在光栅元件23、28的环状部分，所述环状部分被基层75和第一和第二中间层76、77覆盖。层75到78具有相同的层厚度。该层厚度可相对于照射光8的波长调节，以确保根据照射光8是否需要穿过变化涂层74的一个、两个、三个或者四个涂层75到78，照射光8被不同程度的透射。在顶层78附近的透射例如可以是最高的，而朝着基层75的区域逐步减小。完全相反的透射路径(course)也是可能的，所述透射在顶层78的边缘附近最高，而在中心区域最低。最后，变化涂层74还提供这样的透射路径，其中，例如在中间层76、77之一的附近达到最高的透射率，而在朝着光栅元件23、28的边缘和中心都减小。变化涂层74包括共四个单独层75到78。其他数量的单独层也是可能的。例如，可以提供有两个或者三个或者大于四个的单独层，例如5、10或者甚至可考虑例如50、100个单独层的更多的单独层。如图15的底部所示，在单独层的边缘区域中的边界可以是阶状的。可选地是，也可在边缘区域提供朝着底部的基层的连续转变的单独层，因此导致关于透射路径的相应的连续转变。根据所述转变的设计，这提供阶状的透射路径、具有连续转变的阶状的透射路径、或者在大数量的独立层下的甚至基本连续的透射路径。
图16到20示出了具有附加光学效应的装置的另一个实施例，所述装置在这种情况中配置为第二光栅元件28之一的入射表面的形状变化79，即光栅模块13的光学主动表面之一的形状变化。如图20中虚线所示，形状变化79偏离基本形状79a。所述基本形状在下文称为p1(x)。所述形状变化79在下文称为p2(x)。在该实施例中，例如，与图4的实施例中的情况不一样，第二光栅元件28不设置在第一光栅元件23的焦平面中。第一光栅元件23的焦距被调节为在第一光栅元件23和第二光栅元件28之间的距离，使得第二光栅元件28设置在焦平面的面向第一光栅元件23的一侧。结果，入射到通过图20中所示的光栅元件23、28所限定的通道上照射光束80当入射到具有形状变化79的光栅元件28的表面上时形成空间扩展的光束。
根据照射光束80入射到光栅元件28上的点，配置形状变化79使得形状变化79关于空间坐标x和y的二阶导数结果是偶函数。这在图26中以空间坐标x为例演示，在图中，形状变化79的这种二阶导数81的偶函数用虚线示出。作为比较，基本形状79a的二阶导数82也示出在图26中，所述二阶导数82是常量。
通过二阶导数81的形状变化79的设计导致，由于第一光栅元件23和第二光栅元件28的组合效应，照射光束80在照射光束80的边缘附近比中心附近扩展的更多。
这通过图20说明，在图20中，与穿过具有形状变化79的光栅模块的虚线84比较，示出了穿过没有形状变化而用基本形状79a代替的光栅模块的照射光束80的实线83。以均匀方式扩展光线83使得在等距离入射到光栅模块的相邻光线之间的角度在每种情况中保持一样。结果，可获得具有基础形状79a的通道的恒定的强度贡献85，如图20的右侧所示。
由于具有形状变化79的通道，在边缘附近的光线84扩展到更大程度，结果是，当从第二光栅元件28的下游的焦平面的下游的横截面上看时，照射光束80在边缘处比在它的中心处传输了更少的能量或者强度。这通过虚线显示在图20的右侧的强度贡献86表示，所述强度贡献86具有近似抛物路径，其中强度贡献86的强度在照射场35的中心最高，并且朝着它的边缘连续减小。因此，从定性的角度来看，强度贡献86对应于根据图12的强度贡献67。
该定性路径也在图16中示意性示出，其中它被分配到通道II和IV。在根据图16的图示中，该抛物路径通过弯曲函数近似。仍然形成偶函数的二阶导数81可被转换使得形状变化79的扩展效应在照射光束80的中心最高，并且朝着它的边缘减小。配置形状变化79使得当从它的横截面上看时，照射光束80在中心比在边缘处传输更多的能量。在图16中示出了相应的被分配到通道I和III的强度贡献87。
相对于入射的照射光束8，通道I到IV设置在矩形的四个角上。
当光栅模块具有根据图16的形状变化79时，在图17到19中示出了对于三个不同位置或者场点a、b、c，在中间场平面18中获得的各个照射效应。
图17示出了根据图16所示的场点a的情况，所述场点被设置在照射场35的顶部，并且当在垂直于照射场35的y方向看时大约在照射场35的中心。当从通道I和III的方向看时，该场点a被曝光于增加了的强度；然而，当从通道II和IV的方向看时，该场点a被曝光于先对于基础强度贡献85减小了的强度。在图17中示出了这些对于基础强度贡献I0的偏差，如果是正偏差，用“+”表示，如果是负偏差，用“-”表示。因此，场点a被曝光于具有以限定方式偏离1的椭圆率的照射。基于通道I和III的强度等于1.03I0而通道II和IV的强度等于0.97I0的假设，可获得6.2％的椭圆率E(a)。因此，可见形状变化79允许获得可观的椭圆率补偿或者椭圆率调节作为预定值的函数。
根据上述，场点a被曝光于弱y-偶极子形式的强度相关的照射角度分布。另一方面场点b被曝光于来自所有通道I到IV的方向的相同的强度I0。
场点c被曝光于与场点a相同的强度相关的照射角度分布。
图21到25示出了另一个在第二光栅元件28的入射侧包括形状变化88的另一个实施例的光栅模块的光学效应的示意性视图，所述形状变化88示出在图25的左侧。形状变化88在下文也称作p3(x)。涉及到在上面图16到20以及26中已经描述的部件和参考数值用相同的参考数字标示，不再具体描述。
形状变化88具有二阶导数89，所述二阶导数89为具有奇部分的函数形式。二阶导数89用虚线示出在图26中。在形状变化88中，当用不具有形状变化88的光线83比较具有形状变化88的的光线84时，可见，所述二阶导数89导致照射光束80在图25的顶部示出的光束区域中，相比于在它的底部的光束区域，被扩展到更大的程度。该扩展效应在x方向上示出奇数行为，导致在照射场35的倾斜的强度贡献90，所述强度贡献90对应于例如图2的实施例中的强度贡献38。
图21到24示出了包括具有形状变化88的第二光栅元件28的光栅模块13的场相关效应。在根据图21的设置中，通道I到III以相同的高度(y＝常量)设置。
通道I和III的形状变化88关于yz平面彼此完全镜像对称，所述yz平面包含照射光束8的中心光线。也在图25中示出的强度贡献90通过通道III的形状变化88的光学效应获得。因此，通道I的形状变化88的镜像对称设计导致通道I的镜像对称的强度贡献91。通道II设计为没有形状变化，所以在这种情况中，获得基础强度贡献85。
通过图22到24示出了根据图21的设置的场相关的照射角度分布。在图21所示的最上部的场点a处，通道I传输相对于I0增加的强度，而通道III传输相对于I0减小的强度。这对于通道I用“+”标示，而对于通道III用“-”标示。另一方面，对于所有场点a、b、c，通道II传输在图22到24中用“0”表示的强度贡献I0。在场点b，所有通道I到III产生相同的强度I0。在场点c，通道I传输相对于I0减小的强度，而通道III传输相对I0增加的强度。
因此当在x方向看时，在边缘附近的场点当从穿过照射光学元件的边缘的方向被照射时，被曝光于最高的强度量。如果照射光学元件的传输在边缘附近比在穿过它留下的孔径上稍低，那么这可用于补偿。
图27示出了配置为强度变化装置92的具有附加光学效应的装置的实施例。所述强度变化装置92包括变化过滤器元件93、94、95、96，所述过滤器元件93、94、95、96分配给第一光栅元件12的第一光栅元件23，其中变化过滤器元件93被分配到照射光束8的通道I、变化过滤器元件94被分配到照射光束8的通道II、变化过滤器元件95被分配到照射光束8的通道III以及过滤器元件96被分配到照射光束8的通道IV。变化过滤器元件93到96的效应是这样，使得照射光8在穿过变化过滤器元件93到96后，受到根据入射到这些光栅元件23上的点的衰减。
变化过滤器元件93到96配置为包括载体的反射过滤器元件，对于照射光8半透明，其中结合有对照射光是反射性的颗粒。这些颗粒根据图27的实例，是例如铬颗粒的金属颗粒。所述颗粒有利地具有50μm的最小直径。有利地是，颗粒的最小直径超过照射光波长的250倍。
通过预设的每单位体积的载体材料的铬颗粒的数量，限定变化元件93到96的入射点相关的透射路径。可选择地或者附加地是，通过颗粒尺寸可限定在变化过滤器元件93到96的整个入射表面上的透射路径。颗粒越大，其反射率越高。通过变化过滤器元件93到96的表面区域形成入射表面，其中所述表面区域分配给各个通道I到IV。
变化过滤器元件93的入射点相关的反射率是这样的，使得在照射场35中的通道I输出强度贡献97，所述强度贡献97-从定性的角度来看-，对应于根据图2的实施例的强度贡献38。这通过以越来越紧密堆叠的方式在根据图27的变化过滤器元件93的上部边缘处设置铬颗粒，或者通过将铬颗粒结合到到载体中来达到，所述载体当朝着顶部看时变得越来越大。
在通道II的变化过滤器元件94示出铬颗粒的设置，所述设置与变化过滤器元件93中的设置比较，是关于yz平面精确镜像对称的。这导致在整个照射场35上的通道II的强度贡献98对应于根据图2的强度贡献37。
变化过滤器元件95传输在入射点上恒定的透射，因此导致恒定的基础强度贡献99。
变化过滤器元件96传输强度贡献100，所述强度贡献100的定性路径对应于强度贡献98的定性路径，其中强度贡献100显示出更高的绝对增量dI/dx。
当关注强度贡献的场相关效应时，图27的设置与图2的设置是可比较的。
通过图27在每个变化过滤器元件93到96的左侧示意示出了变化过滤器元件93到96的x相关的透射路径T(x)。在y方向，变化过滤器元件可表现出相应的透射路径的相关性。可选地是，变化过滤器元件93到96的透射路径可能具有不同的定性的透射路径的相关性；然而，变化过滤器元件93到96的透射在y方向上也可能是恒定的。
图28示出了光栅模块101的可选实施例，所述光栅模块101代替两个光栅阵列，仅仅包括一个具有光栅元件103的光栅阵列102。光栅阵列102的设计对应于上述实施例的第一光栅阵列12的设计。光栅阵列102设置在图28的照射系统的瞳平面中或者邻近瞳平面处。同样地，在根据图28的实施例的照射系统的下游部件也对应于上述实施例的下游部件。图28示出了照射光束3分开进入的三个通道I、II、III。如同上述实施例，根据图28的实施例也可包括更多数量的光栅通道。
照射角度变化装置106的各个角度变化部分104、105设置在通道I和III的每个光栅元件103的下游。角度变化部分104、105配置为楔形板，用于将分配给通道I和III的照射光束107、108朝向分配给通道II的照射光束109偏转。由于光栅模块101和聚光器17的光学效应，所述由角度变化部分104、105引起的偏转导致通道I和III的强度贡献110、111关于通道II的强度贡献112在正或负的y方向上移动。移动程度取决于角度变化部分104、105的成像效应以及它们离光栅阵列102的距离。强度贡献110和112的总和在图28的右侧示出。可获得阶状函数。台阶的数量决定于涉及的光栅元件103的数量。通过使用大量具有不同偏转角度的的角度变化部分，代替阶状函数，可获得梯形函数。
如图28的右侧的强度所示，用实线示出了总强度，如果角度变化部分104、105不产生入射点相关的光学效应，可获得所述总强度。如果所述角度变化部分104、105附加地具有入射点相关的效应，例如上面相对于图4所描述的，可获得倾斜的强度贡献110’、111’，所述强度贡献110’、111’在图28的右侧在阶状函数(实线表示)中可见。因此，在图28的最右侧示出的两个倾斜的强度贡献110’、111’的总和包括强度贡献112。
假设它们按照1:1的基础分配给各个光栅元件，上述各种具有附加光学效应的装置的实施例可用于单独的光栅元件23、28、用于多个特别设置在与光栅模块13相连区域的光栅元件23、28、或者用于所有的光栅元件23、28。
包括各个形状变化79、88的光栅元件28的光学主动表面可特别配置为自由型表面。可特别地配置自由型表面，使得它们不用例如球形函数或者非球形函数的旋转对称函数描述，但是它们是旋转对称的。

Claims (48)

1.一种微光刻照射系统(5)，用于以初级光源(6)的照射光(8)照射照射场(3)，所述照射系统(5)包括：
第一光栅阵列(12；102)，其包括排列在第一光栅行和第一光栅列中的第一光栅元件(23)，所述第一光栅阵列(12；102)被设置在第一平面(11)或者邻近处，用于产生二次光源的光栅阵列；
透射光学元件(17、19、20)，其用于将所述二次光源的照射光(8)叠加引导到所述照射场(3)中；
其特征在于，所述照射系统(5)包括具有附加光学效应的装置(14；55；70；79；88；92；106)，其被设置为与所述第一光栅阵列(12；102)空间邻近处或者被设置在与设置所述第一光栅阵列(12；102)的平面光学共轭的平面中；
其中所述具有附加光学效应的装置(14；55；70；79；88；92；106)影响照射光(8)的特性，其中所述特性包括：
强度；
相位；
光束方向，
其中所述影响使得光栅元件(23、28；103)对于总照射强度(39；46；54)的强度贡献(36到38；44、45；54；59、61、63；61；67；68、69)以限定的方式在整个照射场(3)上变化。
2.根据权利要求1的照射系统，其特征在于，所述照射系统包括光分布装置(9、10)，其用于从所述照射光(8)在垂直于所述照射系统(5)的光轴(2)的所述第一平面(11)中产生限定的两维强度分布。
3.根据权利要求1或2的照射系统，其特征在于所述照射系统包括第二光栅阵列(16)，其被设置在所述第一光栅阵列(12)下游的照射光路径中，所述第二光栅阵列(16)包括第二光栅元件(28)并且与所述第一光栅阵列(12)一起构成光栅模块(13)。
4.根据权利要求1到3中任一项的照射系统，其特征在于包括照射角度变化装置(14；40；47)，其用作具有附加光学效应的装置，并被设置在邻近所述第一光栅阵列(12)的光路中或者设置在与设置有所述第一光栅阵列(12)的平面光学共轭的平面中，
所述装置(14；40；47)使入射在所述照射角度变化装置(14；40；47)上的照射光(8)在至少两个角度变化部分(30-33；42、43；50、51)中偏转，所述两个角度变化部分具有垂直于所述光轴(2)的不同的偏转角度(α’、γ’)；
其中，所述照射角度变化装置(14；40；47)产生的最大偏转角度(α’、γ’)具有这样的尺寸，使得所述第一光栅阵列(12)的光栅元件(23)对于所述总照射强度(39；46；54)的强度贡献(36-38；44、45；54)在整个所述照射场(3)上变化。
5.根据权利要求1到4中任一项的照射系统，其特征在于包括具有所述附加光学效应的所述装置(14)的设计，使得对所述照射光(8)的特性的影响被设置在所述第一光栅阵列(12)的附近，所述影响通过所述透射光学元件(17)被转换成照射场相关的总强度分布(39)，其中，不同的照射场点曝光于来自可能的照射方向(I-IV)的不同的强度贡献(34、36-38)。
6.根据权利要求1到4中任一项的照射系统，其特征在于包括具有所述附加光学效应的所述装置(47)的设计，使得对所述照射光(8)的特性的影响被设置在所述第一光栅阵列(12)的附近，所述影响通过所述透射光学元件(17)被转换成照射场相关的总强度分布(54)，其中，不同的照射场点曝光于来自可能的照射方向(I-IV)的相等的强度(54)。
7.根据权利要求1到4中任一项的照射系统，其特征在于包括具有所述附加光学效应的所述装置(40)的设计，使得对所述照射光(8)的特性的影响被设置在所述第一光栅阵列(12)的附近，所述影响通过所述透射光学元件(17)被转换成照射场相关的总强度分布(46)，其中，不同的照射场点曝光于来自可能的照射方向(I-IV)的不同的强度贡献(44、45)。
8.根据权利要求4到7中任一项的照射系统，其特征在于，所述照射角度变化装置(14；40；47)被分为至少两个角度变化部分(30、33；42、43；50、51)，在所述两个角度变化部分之间所产生的偏转角度(α’、γ’)不同。
9.根据权利要求8的照射系统，其特征在于，所述照射角度变化装置(14)被分为至少四个角度变化部分(30-33)，在所述四个角度变化部分之间所产生的各个偏转角度不同。
10.根据权利要求1到9中任一项的照射系统，其特征在于，具有附加光学效应的所述装置(14；40；47)是衍射的。
11.根据权利要求1到9中任一项的照射系统，其特征在于，具有附加光学效应的所述装置(14；40；47)是折射的。
12.根据权利要求4到11中任一项的照射系统，其特征在于所述照射角度变化装置(40；47)具有至少一个屋脊边缘棱镜(40；48)。
13.根据权利要求12的照射系统，其特征在于，所述照射角度变化装置(40)是对称的屋脊边缘棱镜，其中，所述屋脊边缘棱镜的屋脊边缘(41)与所述光轴(2)垂直相交，并且平行于所述第一光栅阵列(12)的光栅对准。
14.根据权利要求1到13中任一项的照射系统，其特征在于包括具有附加光学效应的装置(14；47；55)，其被构成为光栅阵列。
15.根据权利要求14的照射系统，其特征在于具有所述附加光学效应的所述装置(14；47；55)的光栅对应于所述第一光栅阵列(12)的光栅。
16.根据权利要求15的照射系统，其特征在于所述照射角度变化装置(14；47)与所述第一光栅阵列(12)的距离(A)小于所述第一光栅阵列(12)的光栅宽度(R)与所述最大偏转角度(α’)的商。
17.根据权利要求14到16中任一项的照射系统，其特征在于所述照射角度变化装置(14)的各个光栅元件(31到33)被构成为楔形元件。
18.根据权利要求14到16中任一项的照射系统，其特征在于所述照射角度变化装置(47)的各个光栅元件(48)被构成为倒置的屋脊边缘棱镜。
19.根据权利要求14到16中任一项的照射系统，其特征在于所述整个照射角度变化装置(40)或者所述照射角度变化装置(47)的各个光栅元件(48)具有折射的锥面，其中所述锥面的旋转对称轴与所述光轴(2)一致或者与其平行。
20.根据权利要求4到19中任一项的照射系统，其特征在于，入射到所述照射角度变化装置(14；47；47)上的所述照射光(8)受到的所述偏转角度(α’、γ’)在角度变化部分(30到33；42、43；50、51)中是恒定的。
21.根据权利要求1到20中任一项的照射系统，其特征在于，所述第一光栅阵列(12)被分成包括所述第一光栅行的行阵列(12”)和包括所述第一光栅列的列阵列(12’)。
22.根据权利要求21的照射系统，其特征在于，所述具有附加光学效应的装置(14；40；47；55)被设置在所述列阵列(12’)和所述行阵列(12”)之间。
23.根据权利要求1到22中任一项的照射系统，其特征在于，所述具有附加光学效应的装置在所述光学阵列(12、16)的至少一个的至少一个第一部分(64)的光栅元件(28)上具有光学变化涂层(55；70；73；74)，其中所述变化涂层(55)的效应使得，根据入射在所述光栅元件(28)上的入射点，入射到所述涂敷的光栅元件(28)上的照射光(8)被透射和/或相移。
24.根据权利要求23的照射系统，其特征在于所述变化涂层(55)被配置为，使得相比于以较小角度(δ2)入射到所述光栅元件(28)的照射光(8、58)，对于垂直(δ1)入射到所述涂敷的光栅元件(28)上的照射光(8、57)，所述第一部分(64)的所述涂敷的光栅元件(28)表现出更小的透射。
25.根据权利要求23或24的照射系统，其特征在于所述第一部分(64)被分成设置在所述光栅阵列(16)的相对边缘区域的两部分。
26.根据权利要求23到25中任一项的照射系统，其特征在于至少一个所述光栅阵列(12；16)被分成至少两部分(64、65、66)，其中这些部分(64、65、66)的至少第一部分承载所述变化涂层(55)，并且至少另一部分(65、66、64)承载光学效应不同于在所述第一部分(64)上的变化涂层(56)的另一个光学涂层(55、62、60、56)。
27.根据权利要求26的照射系统，其特征在于至少一个其他光学涂层(60)具有与入射点相关的光学效应。
28.根据权利要求26或27的照射系统，其特征在于至少一个其他光学涂层(62)具有与入射点无关的光学效应。
29.根据权利要求28的照射系统，其特征在于所述至少一个光栅阵列(16)的具有与所述入射点无关的光学效应的其他光学涂层(62)的所述部分(65)形成中心部分。
30.根据权利要求28或25的照射系统，其特征在于，在其光学效应与入射点无关的中心部分(65)和在其效应与入射点相关的至少一个边缘部分(64)之间，存在具有光学涂层(60)的中间部分(66)，其中，所述中间部分(66)的所述涂层(60)的光学效应相比于所述边缘部分(64)与所述入射点更少地相关。
31.根据权利要求23到30中任一项的照射系统，其特征在于所述变化涂层(70)是在至少一个光栅元件(23、28)上的部分不连续的涂层。
32.根据权利要求23到31中任一项的照射系统，其特征在于所述变化涂层具有涂层厚度(73)或者层序列(74)，所述涂层厚度或者层序列在所述至少一个光栅元件(23、28)上根据入射点变化。
33.根据权利要求1到32中任一项的照射系统，其特征在于所述具有附加光学效应的装置配置成所述第二光栅阵列(16)的光栅元件(28)的至少一个光学主动表面的形状变化(79；88)，其中所述形状变化(79；88)的效应使得，在穿过具有所述形状变化(79；88)的所述光栅元件(28)之后，照射光(80)具有与入射到所述光栅元件(28)上点相关的偏转角度分布。
34.根据权利要求33的照射系统，其特征在于所述具有形状变化的光栅元件(28)的光学主动表面配置为自由型表面。
35.根据权利要求33或34的照射系统，其特征在于所述光栅元件(28)的形状变化(79)使得所述形状变化(79)的二阶导数为偶函数(81)。
36.根据权利要求33或34的照射系统，其特征在于所述光栅元件(28)的形状变化(88)使得所述形状变化(88)的二阶导数是具有奇部分的函数(89)。
37.根据权利要求1到36中任一项的照射系统，其特征在于所述具有附加光学效应的装置配置为强度变化装置(92)，所述强度变化装置(92)包括分配给所述第一光栅阵列(12)的光栅元件(23)的变化过滤器元件(93到96)，其中所述变化过滤器元件(93到96)具有这样的效果使得，在穿过所述变化过滤器元件(93到96)之后入射到所述分配的光栅元件(23)的照射光(8)具有与入射到这些光栅元件(23)上的点相关的衰减。
38.根据权利要求37的照射系统，其特征在于所述变化过滤器元件配置为吸收过滤器元件和/或者反射过滤器元件(93到96)和/或散射过滤器元件。
39.根据权利要求38的照射系统，其特征在于所述变化过滤器元件具有对所述照射光(8)半透明的载体，其中所述照射光(8)吸收和/或反射和/或散射颗粒被结合到所述载体中。
40.根据权利要求39的照射系统，其特征在于所述颗粒是金属颗粒，特别是铬颗粒。
41.根据权利要求38或39的照射系统，其特征在于所述变化过滤器元件(93到96)的设计使得通过默认颗粒数目设置在所述变化过滤器元件(93到96)的整个入射表面上的透射路径。
42.根据权利要求39到41中任一项的照射系统，其特征在于所述变化过滤器元件(93到96)的设计使得通过默认颗粒尺寸设置在所述变化过滤器元件的整个入射表面上的透射路径。
43.根据权利要求39到42中任一项的照射系统，其特征在于所述颗粒的最小直径超过所述照射光(8)的波长的250倍。
44.根据权利要求39到43中任一项的照射系统，其特征在于所述颗粒的最小直径为50μm。
45.根据权利要求37到44中任一项的照射系统，其特征在于所述强度变化装置(92)具有根据所述入射点的不同光学效应的变化过滤器元件(93到96)。
46.一种微光刻投影曝光设备(1)，其包括根据权利要求1到45的照射系统(5)。
47.一种用于微光刻制造微结构部件的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供具有光敏材料涂层的衬底，所述光敏材料涂层被施加到所述衬底的至少部分；
-提供具有待成像的结构的标线；
-提供根据权利要求46的投影曝光设备(1)；
-通过所述投影曝光设备(1)将所述标线的至少部分投影到所述涂层的区域上。
48.一种微结构部件，其通过根据权利要求47的方法制造。
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