CN101636695A

CN101636695A - 微光刻投射曝光设备的照明系统

Info

Publication number: CN101636695A
Application number: CN200880003524A
Authority: CN
Inventors: 尼尔斯·迪克曼; 曼弗雷德·莫尔; 克里斯琴·赫蒂奇; 奥利弗·纳特
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: WO2008092653A3; KR101440652B1; US20120188527A1; WO2008092653A2; EP2126636A2; US20090323043A1; CN101636695B; JP2010517310A; EP2126636B1; US9116441B2; US8169594B2; KR20090129409A

Abstract

一种微光刻投射曝光设备的照明系统，包括至少一个透射滤波器(66；166；266；366；466；566；666；666’；766，766’；866，866’)，其在至少两个位置处具有不同的透射率以及其布置于光瞳平面(42，60)与场平面(52、58)之间。确定所述透射率分布，使得其对椭圆率具有场依赖性的校正效应。在某些实施例中，远心性和/或辐照均匀性不被该校正影响。

Description

微光刻投射曝光设备的照明系统

技术领域

本发明涉及微光刻投射曝光设备的照明系统。具体地，本发明涉及照明系统，利用该照明系统入射到掩模上的光的照明角度分布可以被更好地对称化。

背景技术

集成电路以及其它的微结构部件传统地通过将多层结构层应用到适当的基底上来产生，适当的基底例如可以是硅晶片。为了结构化所述多层，它们首先被覆盖以对特定波长范围的光(例如，在深紫外光(DUV)范围中的光)敏感的光致抗蚀剂。以这种方式涂覆的晶片随后在投射曝光设备中被曝光。借助于投射物镜，布置在掩模上的衍射结构的图案因而被成像到光致抗蚀剂上。由于成像比例通常小于1，这样的投射物镜也经常被称作缩小物镜。

在已经显影光致抗蚀剂之后，晶片经历蚀刻处理，以使所述层依照掩模上的图案被结构化。然后从层的其它部分去除剩余的光致抗蚀剂。重复该处理直到全部的层都被施加到晶片上。

然而，所使用的投射曝光设备的性能不仅仅是由投射物镜的成像特性来确定而且由照明掩模的照明系统来确定。为此，照明系统包括例如以脉冲模式工作的激光器的光源、以及多个光学元件，其由光源产生的光，产生光束，该光束在场点处会聚在掩模上。各个光束必须具有特定的特性，通常该特性被适于投射物镜。

这些特性尤其包括光束的照明角度分布，光束分别地会聚在掩模平面的一点上。术语照明角度分布描述了这样的方式：其中光束的全部强度是在不同的方向之间分布的；其中光束的各个光线打到掩模平面的相关点。如果照明角度分布特别地适配于包含在掩模中的图案，则包含在掩模中的图案可以以高的成像质量被成像到覆盖有光致抗蚀剂的晶片上。

常常不直接地描述在掩模平面中的照明角度分布，在该掩模平面中，放置要投射的掩模，而替代地，描述在光瞳平面中的强度分布，该光瞳平面与掩模平面具有傅立叶关系。这利用了这样的事实：在经傅立叶变换的光瞳平面中，关于光轴的每一个角(光线以该角度穿过场平面)能够被分配以从光轴测量的径向距离。在所谓传统照明设置的情况中，例如，在这样的光瞳平面中被照明的区域是与光轴同心的圆盘。因而在0°到最大角之间的入射角的光线打到掩模平面中的每个点，该最大角由该圆盘的半径来决定。在所谓的非传统照明设置中，例如环场(或环形的)、偶极或四极照明，在光瞳平面中被照明的区域具有与光轴同心的环形、或多个单独的区域(极)，其布置在离光轴的一距离处。使用这些非传统照明设置，将要投射的掩模被全部倾斜照明。

使用传统照明设置以及环场照明，理想情况中，照明的角度分布是旋转对称的。使用四极照明，尽管照明角度分布不是理想上的旋转对称，但在理想的情况中，光瞳平面中的极被照明，从而照明的角度分布具有四重对称。更简单地表述为，因此来自所有四个方向的等量的光打到掩模平面中的场点上。

对于在尺寸上准确地成像包含在掩模上的结构，各照明角度分布的对称特性是非常重要的。在由对称特性偏离的情形，例如，在掩模上等宽的但取向不同(例如，垂直或水平)的结构可以在光致抗蚀剂上被成像具有不同的宽度。这可能危及微光刻地产生部件的原本功能。

为了能够更好从数量上描述由前述理想的照明角度分布的对称特性的偏离，常常使用术语光瞳椭圆率。简单地表述，光瞳椭圆率相应于在曝光期间来自正交方向的光打到掩模上的场点的量的比率。光瞳椭圆率偏离1越多，照明角度分布越不对称。

打到掩模平面的光束的另一特性是远心性。当光束的高能中央光束(其通常也称作主光线或中心光线)垂直地穿过掩模平面时，使用术语远心照明。使用非远心照明，整个光束以某种程度倾斜地打到掩模。就照明角度分布而言，其意味着不同量的光来自相反的方向。通常，由于在物方投射物镜常常也是远心的，所以期望远心照明。因而，当校正光瞳椭圆率时，通常应当保持远心性。

从US 6 535 274 B2中已知一可变的透射滤波器，该滤波器放置于照明系统的光瞳平面中。透射滤波器被配置为灰度滤波器，以及从而其包含其中透射系数在0到100％之间的区域。这些区域使得可以减弱部分投射光，从而减少光瞳椭圆率。由此利用了光瞳平面中的位置与场平面中的角度之间存在独特的等同性的事实。由于光瞳平面中的布置，对于掩模平面中所有照明的点，减弱以及因而校正光瞳椭圆率是相同的。

从WO 2005/006079A、US 2004/0257559A、US 2002/0075468A、以及US 5 863 712A中已知另一透射滤波器，其也放置于照明系统的光瞳平面中。

EP 1 798 758A1公开了具有一对透射滤波器的照明系统，这使得可以校正依赖场的远心误差而不影响总的辐照分布。在一个实施例中，在定位照明系统的场阑(field stop)的中间视场平面之前的小距离处，布置第一滤波器，其在一个方向中具有“凹”的透射分布，以及在所述中间视场平面之后的相同的小距离处，布置第二透射滤波器，其在相同的方向中具有互补的“凸”的透射分布。由于当穿过视场平面时，光束被“倒转”，第二滤波器增加由第一滤波器所产生的光束的能量分布的非对称性，因此两个滤波器都影响远心性。然而，具有互补的透射特性的两个滤波器的组合，确保掩模上的辐射不受影响。

US 2003/0067591A1描述了一种照明系统，其中，在与掩模平面光学共轭的场平面中布置两个透射滤波器，在掩模平面中放置要被照明的掩模。提供透射滤波器以改善掩模照明的均匀性，其中每一个透射滤波器都包含具有变化的密度的大量的不透明点。为了避免不透明点被清晰地成像到掩模上，透射滤波器放置在场平面的略微之外处。

在本申请的优先权日之后公布的US 2007/0229790A1公开了一种透射滤波器，其被布置在微光刻曝光设备的照明系统与投射物镜之间的空隙中。

在例如WO 2005/015310A2中公开了在场平面中布置有透射滤波器的另一照明系统。

然而，在掩模上被照明的所有点处，光瞳椭圆率通常不是相同的。迄今为止，光瞳椭圆率的场依赖性是可以忽略的；然而，对于未来的照明系统所寄予的更严格的需求要求通过其可以校正依赖场的光瞳椭圆率的措施。上面所引用的从US 6 535 274B2已知的滤波器是可调整的，从而可以校正不同的随场不变的椭圆性。然而，不能以该方式校正依赖场的光瞳椭圆率。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供微光刻投射曝光设备的照明系统。利用该照明系统，可以依赖场地校正掩模平面中的实际照明角度分布从期望的照明角度分布的偏离。具体地，照明系统应当能够校正光瞳的椭圆率而不因而导致远心特性的扰动。

依照本发明的第一方面，通过微光刻投射曝光设备的照明系统来实现该目的，其中，在光敏层的曝光期间，沿扫描方向移动掩模。照明系统包括光瞳平面、场平面以及透射滤波器，该透射滤波器在至少两个位置具有不同的透射率。依照本发明，在光瞳平面和场平面之间放置透射滤波器。

由于没有将透射滤波器放置在光瞳平面中，不同于现有技术，透射滤波器的效果不再对于所有场点都相同。另一方面，通过在场平面之外布置透射滤波器所获得效果是，透射滤波器改变场点处的照明角度分布而不仅是强度。

在扫描投射曝光设备中，在掩模上被照明的场常规具有狭缝的形状，例如，可以是矩形的或具有环状扇形的形状。被照明的场也可以是离轴的，所以照明系统的光轴不延伸通过照明场的中间，或甚至延伸至其之外。对应于掩模平面中的被照明的场的该形状，在曝光期间，在透射滤波器上照明的光场，相比于垂直于扫描的方向，在平行于扫描的方向上具有较小的尺寸。

一方面，为了在照明角度分布上具有足够的效应，另一方面，为了能够实现该效应的期望的场依赖性，透射滤波器应当在距光瞳平面和场平面的一距离处，从而全部穿过场平面中的一点的一束光线以最大直径穿过透射滤波器，最大直径小于L_x/2且大于L_y/30，其中L_x是垂直于扫描方向的光场的长度，以及L_y是沿扫描方向的光场的长度。

当光束的最大直径小于L_x/4且大于L_y/15时，实现甚至更好的效果。小于L_x/8且大于L_y/7的光束最大直径已被发现是最佳的。

在透射滤波器上照明的光场的尺寸不仅依赖于照明场的几何形状，还依赖于调整的照明设置。当照明设置中存在变化时，在透射滤波器上被照明的光场的尺寸因而被改变，因而改变透射滤波器对照明角度分布的影响。为了允许对不同照明设置的适应，例如，可以提供操纵器，用以沿光轴连续地改变透射滤波器的位置。这样，通过沿光轴移动透射滤波器，可以直接地改变被照明光场的尺寸。

如果照明系统包括支持透射滤波器的至少两个更换支架，该至少两个更换支架放置于沿光轴的不同位置处，则使用非常简单的手段就可实现逐步的适配。通过将透射滤波器从一个更换支架转移到另一个支架中则就实现该适配。

在一个实施例中，透射滤波器具有至少一个第一滤波器区域，该区域具有垂直于扫描方向变化的透射率。仅通过以该方式变化的透射率，可以实现对照明角度分布的期望的场依赖性的效应。这是因为，由于在扫描过程期间光能量的积分，尽管平行于扫描方向的透射率的变化在特定时刻对照明角度分布具有作用，但它们对“积分”的光瞳椭圆率事实上没有作用。

光场可以具有沿扫描方向界定光场的两个相对的第一边缘，以及垂直于扫描方向界定光场的两个相对的第二边缘。在这个配置中，第一滤波器区域至少延伸远至第一边缘中之一。由于贯穿曝光过程，到达特定场点的光线中的仅仅一些光线将穿过这样的第一滤波器区域，以该方式实现不对称化。需要这样的不对称化，从而可以校正光瞳椭圆率。

通常，光瞳椭圆率垂直于扫描方向连续地变化。因而，对于最佳的校正，第一滤波器区域的透射率也应当垂直于扫描方向连续变化。

通常，光瞳椭圆率的场依赖性关于对称平面是镜像-对称的，该对称平面平行于扫描方向延伸并包含照明系统的光轴。因此对于最佳校正有利的是，第一滤波器区域中的透射率同样地具有关于该对称平面是镜像-对称的空间分布。

进一步发现，光瞳椭圆率通常随着到第二边缘的距离的减少而抛物线地、或者更高的指数增加。适用于校正的透射滤波器则包括第一滤波器区域，其透射率随着到第二边缘的距离的减少而连续地减少。

如果远心特性不需要校正，则透射滤波器应当包括两个第一滤波器区域，其中的每一个都具有垂直于扫描方向变化的透射率。在该情况中，进一步优选的是，两个第一滤波器区域的透射率的空间分布是相同的。

两个第一滤波器区域，例如可以被设计为沿扫描方向可移动的子元件。以该方式，通过沿扫描方向移动子元件，可以容易地改变校正作用。借助于此，可以以非常直接的方式适应不同照明设置。

借助于第一滤波器区域的光线的依赖场的衰减引起全部辐射量的依赖场的变化。由于这个效应通常是不期望的，需要实施相应的对策。对此的一种可行性包括利用原本已知的装置，以便均匀化该辐射量。例如，可以设想使用场光阑(field diaphragm)，场光阑的光阑元件包括可独立于彼此而移动的光阑元件的多个的独立的手指状的光阑元件。可选地或附加于此，可以使用灰度滤波器，其布置在中间场平面中或紧靠其附近，从而均匀化辐射量。

然而，如果提供第二滤波器区域，则透射滤波器本身也可以确保整个辐射量的相应的校正，第二滤波器区域具有垂直于扫描方向的透射率的空间分布，该空间分布性质上与第一滤波器区域的透射率的空间分布相反。这意味着，每当在第一滤波区域中的透射率垂直于扫描方向增加，而第二区域中的透射率沿相同方向减少，反之亦然。以这种方式，第二滤波器区域构成了对于第一滤波器区域的吸收效应的补偿。因而，第二滤波器区域不对非对称化有贡献，其不应当邻近光场的第一边缘。

依照本发明的第二方面，微光刻投射曝光设备包括多个光瞳平面、多个场平面以及两个透射滤波器。滤波器具有透射率空间分布。该透射率空间分布或者相同或者仅在比例系数上不同。这意味着，一个滤波器可以被认为是另一个滤波器的缩小或放大的像。比例系数是由穿过滤波器的光束的直径差来确定的。这样的比例，确保即使当滤波器上的光束直径不同时，相同的条件也作用于两个光束。

根据这个方面，滤波器或者彼此分离n个光瞳平面以及n+1或n-1个场平面，其中n是奇数，或者m个场平面以及m+1或m-1个光瞳平面，其中m是不同于零的偶数。

这些分离条件确保光束是被“内部地”倒转的。因此，通过第一滤波器的某点的光线通过第二滤波器上的不同点。如果滤波器彼此分离n个光瞳平面以及n+1或n-1个场平面，则这两个点将布置于滤波器上的相对位置上。在这种情况中，透射率空间分布应当关于对称轴是镜像-对称的。

作为该倒置的结果，实现由两个透射率滤波器产生的全部作用的对称化，而不影响照明系统的远心特性，但仍然以依赖场的方式改变椭圆率。掩模平面中的辐照的均匀性将通常被影响。因此，可能需要采取额外的措施，例如，在场平面中布置额外的滤波器元件，其导致了由两个透射滤波器引入的辐照分布的改变。

附图说明

在参考附图的实施例的以下描述中，将发现其它的特征和优点，其中：

图1是微光刻透射曝光设备的高度简化的透视表达；

图2是通过依照第一实施例的图1所示透射曝光设备的照明系统的子午剖视图；

图3是产生自光瞳平面的多个光束的透视表达；

图4示出四个扇区，以解释术语光瞳椭圆率；

图5是其中作为x坐标的函数绘制的光瞳椭圆率从1的偏离百分比ΔE的曲线图；

图6是依照本发明的第一实施例的透射滤波器的平面图；

图7a至7c是在扫描过程期间，不同时刻处的图6所示的透射滤波器的平面图；

图8是额外的光瞳滤波器的平面图；

图9是依照本发明的第二实施例的透射滤波器的平面图；

图10是具有多个可调整光阑元件的场光阑的平面图；

图11是依照本发明的第三实施例的透射滤波器的平面图；

图12是依照本发明的第四实施例的透射滤波器的平面图；

图13是依照本发明的第五实施例的透射滤波器的平面图，其中提供可调整的第一滤波器区域；

图14示出图13的透射滤波器，其中第一滤波器区域位于不同的位置，以便改变校正效果；

图15示出图13的透射滤波器，其中第一滤波器区域位于不同的位置，以便适应于不同的照明设置；

图16是依照本发明的第六实施例的透射滤波器的平面图；

图17是其中对于图16中所示的透射滤波器的三个不同的x坐标，所绘制的作为y坐标的函数的吸收系数的曲线图；

图18是其中对于图16中所述的透射滤波器的两个不同的y坐标，所绘制的作为x坐标的函数的吸收系数的曲线图；

图19是通过依照第二实施例的图1所示的投射曝光设备的照明系统的子午剖视图；

图20是图19中所示的照明系统的第一透射滤波器的平面图；

图21是其中绘制了x坐标上的吸收的依赖性的曲线图；

图22是图19中所示的照明系统的第二透射滤波器的平面图；

图23是其中两个透射滤波器的x坐标上的吸收的依赖性被重叠的曲线图；

图24是通过依照另一实施例的图1所示的投射曝光设备的照明系统的子午剖视图；

图25是图24所示的照明系统的第一透射滤波器的平面图；

图26是其中绘制了x坐标上的吸收的依赖性的曲线图；

图27是图24所示的照明系统的第二透射滤波器的平面图；

图28是其中对于与第一场点相关联的光束，重叠两个透射滤波器的x坐标上的吸收依赖性的曲线图；

图29是其中对于与第二场点相关联的光束，重叠两个透射滤波器的x坐标上的吸收依赖性的曲线图；以及

图30是微光刻投射曝光设备的简化图示，其中两个透射滤波器布置在掩模的相对侧。

具体实施方式

图1是投射曝光设备10的高度示意化的透视表达，其适用于微结构的部件的光刻生产。投射曝光设备10包括照明窄的照明场16的照明系统12，在表示的实施例中，该照明场16在掩模14上是矩形的。当然，其它的照明场形状，例如环状扇形，同样是可以设想的。

借助于投射物镜20，位于掩模14上的照明场16内的结构18被成像到光敏层22上。例如可以是光致抗蚀剂的光敏层22被施加到晶片24或其他适当的基底上且位于投射物镜的像平面中。由于投射物镜20通常具有β＜1的成像比例，位于照明场16内的结构18以缩小的方式被成像为区域16’。

在所表示的投射曝光设备10中，在投射期间，掩模14和晶片24沿由Y所指示的方向移动。移动速度的比例等于投射物镜20的成像比例β。如果投射物镜产生图像的倒转，则掩模14和晶片22的移动运动将是以依照图1中箭头A1和A2所指示的相反方向。这样，在掩模14上方，以扫描运动来引导照明场16，使得即使相当大的结构化区域也能够相干地被投射到光敏层22上。

1、第一组实施例

图2在简化的子午剖面中示出依照第一组实施例的照明系统12的细节，其比例不是真实的。照明系统12包括产生投射光的光源26。在第一组实施例中，光源26是可以产生在(深)紫外频谱范围中的光的受激准分子激光器。使用短波投射光是有利的，因为由此可以实现光学成像的高的分辨率。具有激光介质KrF、ArF或F₂的受激准分子激光器是传统的，通过其可以分别地产生具有波长248mm、193mm以及157mm的光。

由用作光源26的受激准分子激光器所产生的光是高度准直的且仅弱地发散。因而，其在扩束器28中最初地被扩展。扩束器28可以例如是可调整镜装置，其增加近似矩形的光束截面的尺寸。

扩展光束随后穿过加持在更换支架30中的衍射光学元件36以及变焦-轴锥体模块38，其一起照明照明系统的第一光瞳平面42。变焦-轴锥体模块38包括由44所表示的变焦物镜以及轴锥体组46。轴锥体组46包括具有轴锥的且互补的面的两个轴锥体元件。借助于轴锥体组46，可以改变径向光分布，从而实现第一光瞳平面42的环照明。通过调整变焦物镜44，可以改变第一光瞳平面42中被照明的区域的直径。因而，变焦-轴锥体模块38使得可以调整多种传统的及环照明设置。

为了调整双极照明以及其它的非传统照明设置，在所表示的照明系统中，适当的衍射光学元件36被插入进更换支架30中。由衍射光学元件36所产生的角分布被选择，因此，在第一光瞳平面42中，期望的极布置被照明。

在第一光瞳平面42中或其紧靠的附近布置光学积分器48，该光学积分器48例如可以是微透镜阵列的布置。每一个微透镜构成一个二次光源，其产生具有由微透镜几何形状所预先确定的角谱的发散光束。在中间场平面52中，二次光源产生的光束被聚光器50叠加，使得中间场平面52被非常均匀地照明。聚光器50建立第一光瞳平面42与中间场平面52之间的傅立叶关系。因此，来自第一光瞳平面42的出现于相同角度处的全部光线到达中间场平面52的相同点处，而出现自第一光瞳平面42中的指定点的全部光线以相同的角度穿过中间场平面52。

在该组实施例中，在中间场平面52中放置场光阑54，其可以例如包括多个可调整叶片和/或可独立于彼此而插入光学路径中的多个窄手指状的光阑元件。借助于场光阑物镜56，中间场平面52与掩模平面58光学地共轭，在掩模平面58中布置掩模14。掩模平面58既是场光阑物镜56的像平面又是接续投射物镜20的物平面。

在图2中，仅用三个透镜示意地指出场光阑物镜56。高质量的场光阑物镜，诸如在例如US 2004/0207928A1和WO 2006/114294A2所描述的，通常具有超过三个的透镜。主光线(在图2中用示例的方式表示的单条光线且由62表示)交叉照明系统12的第二光瞳平面60中与光轴OA。限制场光阑物镜56的孔径的孔径光阑64放置于第二光瞳平面60中。

在中间场平面52与第二光瞳平面60之间，存在有透射滤波器66，将在下面讨论其可能的配置。透射滤波器66的目的在于校正照明的角度分布，例如通过减少不期望的非对称。下面将借助于图3至图5，更详细地解释其所具体引起的。

图3在透视示意表达中示出，场光阑物镜56的光瞳平面60以及掩模平面58的细节。为了该表达，假设照明系统12产生四极照明。如上已经提及的，为此，衍射光学元件36可以被配置，使得照明第一光瞳平面42中的四个极。由于聚光器50和场光阑54不改变照明角度分布，在场光阑物镜56的光瞳平面60中也照明四个极，在图3中其由68a、68b、68c和68d来表示。照明极68a至68d的光束被分别地表示为70a、70b、70c和70d并会聚在掩模平面58中的场点72处。因此全部光束70a至70d贡献于场点72处的强度。

在四极照明中，通常期望全部光束70a至70d以相同的方式对场点72的强度做出贡献。只有这样才将确保，具有相同宽度但不同取向(垂直或水平)的掩模14中的条状结构在光敏层22上也被成像具有相同的宽度。如果光束70a和70c的贡献大于或小于光束70b和70d的贡献，则例如可以产生这样的情形，投影到光敏层22上的水平取向的结构比垂直取向的结构具有更大的宽度，即使在两种情形中所述结构在掩模14中具有相等的宽度。

为了能够更好描述照明角度分布的对称特性，常常采用术语光瞳椭圆率。为了确定会聚在掩模平面58中的场点72处的全部光线的光瞳椭圆率，考虑分配给相关场点的局部光瞳。在这种情况中，局部光瞳被细分为4个扇区，如在图4中所示。彼此垂直上下设置的两个扇区被表示为V1和V2，以及彼此水平设置的扇区由H1和H2来表示。此外，在图3中也示出这种类型的说明，其中各个扇区V1、V2、H1和H2由虚线彼此分离。

接着确定在局部光瞳的各个扇区中的经积分的辐射量的值D_V1、D_V2、D_H1和D_H2。辐射量是在整个曝光过程中到达该场点处的辐射能量。在光度学中，这个量通常不被称为辐射量而是辐照度(irradiation)。辐射量的单位是焦耳每平方毫米(J/mm²)。通过模拟或可选地通过测量技术，可以进行局部光瞳的扇区中的辐射量的积分。

光瞳椭圆率E则可以被定义为比率

E＝(D_V1+D_V2)/(D_H1+D_H2)公式(1)

光瞳椭圆率从1的偏离值是对一方面为70a、70c以及另一方面为70b、70d的成对的相对光束的强度彼此有多大不同的估量。越偏离1，越可以期望，掩模上的相等宽度的水平和垂直取向的结构将以不同的宽度被成像到光敏层22上。

存在相当多的光瞳椭圆率的成因。一种成因例如可以是，衍射光学元件30对于水平和垂直方向中的衍射，具有不同的衍射效率。

分配给掩模平面58中的各个场点的光束通常以不同的路径传播通过照明系统12的光学元件。由于照明系统12对于所有路径不具有相同的总透射率，所以光瞳椭圆率E可以依赖于所关心的场点而具有不同的值。

然而，在前面的照明系统中，可以忽略光瞳椭圆率E的该场依赖性。如果假设不依赖场的光瞳椭圆率(在该情形光瞳椭圆率E对于掩模14上的所有场点72基本上相等)，则相对容易地校正光瞳椭圆率，即将光瞳椭圆率E返回到通常期望的值E＝1。这仅对于要被放置于光瞳平面中的透射滤波器是需要的，该滤波器具有以适当的方式空间上变化的透射率。

然而，将来的照明系统对于光瞳椭圆率将要求更严格的需求。具体地，光瞳椭圆率的场依赖性不再被忽略。

将借助于图5，解释光瞳椭圆率的典型的场依赖性。图5是其中作为沿X方向(即，垂直于扫描方向Y)距场中心的距离x的函数、通过示例的方式以及仅仅在性质上绘制的光瞳椭圆率E从1的偏离百分比ΔE的曲线图。偏离ΔE具有一至少近似抛物线的分布且因而向被照明场16的横向边缘显著地增加。由于被照明的场16沿扫描方向Y比垂直于扫描方向的方向具有显著短的尺寸，光瞳椭圆率沿扫描方向仅非显著地变化。

光瞳椭圆率的场依赖性的一个结果是，在扫描过程期间，掩模上的点受到不同的光瞳椭圆率的影响。由于不是在特定场点处的光瞳椭圆率而是掩模点处的光瞳椭圆率对于投射物镜20的光学成像是关键的，光瞳椭圆率必须参照到各个掩模点。这简单意味着，在扫描过程期间，不对于固定的场点而是对于掩模的点积分辐射量。由于掩模点在扫描过程期间移动通过被照明的场16，其将在某种程度受到了在扫描过程期间上移动经过的所有场点的光瞳椭圆率的影响。结果，因此与光瞳椭圆率相关重要的是占支配地位的掩模点而不是场点。

下面将借助于图6以及7a、7b和7c来解释透射滤波器66的第一实施例，利用该透射滤波器66可以校正这样的依赖场的光瞳椭圆率。

图6在平面图中示出了透射滤波器66，由灰度值表示各种透射率。区域越暗，对穿过的光线的吸收越强，反之亦然。不同的灰度值例如可以通过连续地变化施加到透明的支撑上的黑色涂料来产生。作为这个的替代，以数字化透射滤波器的方式，可以在支撑上施加大量的单独的不透明点，点的尺寸和/或密度在表面上变化。具有空间地变化透射率的透射滤波器常被称作为灰度滤波器。

为了简化起见，将假设，在中间场平面52与第二光瞳平面60之间，透射滤波器66本质上具有光场的尺寸，透射光束在如图2所示的透射滤波器66的位置处穿过该光场。透射滤波器66不论如何都配置使得其可以大于光场但不能小于该光场。当然，透射滤波器66也可以具有如对于光学元件是传统的且就在标准框架中进行安装而言也是有利的圆轮廓。

透射滤波器分别具有上和下的纵向边缘74a和74b，其平行于X方向(即，垂直于扫描方向Y)延伸。两个较短的左手和右手边的边缘在图6中由76a和76b来表示。带状的上和下的第一滤波器区域78a和78b沿纵向边缘78a、78b延伸，至少达到光场的上边界以及下边界或突出到它们之外。第一滤波器区域78a、78b的透射率仅依赖于X坐标，而不依赖于Y坐标。此外，第一滤波器区域78a、78b的透射率的分布关于对称平面79是镜像对称的。在这种情况中，对称平面79延伸通过光场的中心且包含光轴OA。在所示的实施例中，透射率随着距对称平面79的距离x的增加而在X方向上减少，例如以～x⁴的依赖性。

第二滤波器区域80的透射率分布也关于对称平面79镜像对称，其占据第一滤波器区域78a、78b之间的区域。第二滤波器区域80中的透射率的空间分布性质上与第一滤波器区域78a、78b的透射率的空间分布相反。因此在场中心实现最低的透射率，而其向侧的边缘76a、76b连续地增加。

借助于图7a至7c，下面将更详细地解释透射滤波器66的功能。图7a至7c示出扫描处理期间在三个不同时刻的透射滤波器66。为了图示，被照明场16由虚线分别表示(或者，在中间场平面52中与之共轭的场)。位于掩模14上被照明的被照明场16的左手边缘处的掩模点82将首先被考虑。图7a示出扫描过程期间当光最初打到掩模点82时的掩模点82的位置，该扫描过程由箭头84指示。圆圈表示光束84的(最大)直径，光束的光线在该情形会聚到掩模点82上。

由于光瞳滤波器66既不位于中间场平面52中也不位于第二光瞳平面60中，光束84仅穿过透射滤波器66的一部分。在这种情况中，第一滤波器区域78a、78b的布置适配于光束84的直径，使得光束84的一部分在图7a所示的时刻穿过上面的第一滤波器区域78a。因此，打到掩模点82的一些光线在该情形被上面的第一滤波器区域78a衰减。

光束84的横截面被细分成四个扇区，在图4中其对应地由V1、V2以及H1、H2来表示。在图7a中，可以看到，通过上面的第一滤波器区域78a的衰减仅影响穿过上面的垂直扇区V1的光线。由于该衰减，来自四个扇区V1、V2、H1、H2的、打到掩模点82的光线的比例因而被改变。

在由箭头84所表示的扫描过程期间，被照明场16移动经过掩模点82。图7b示出当掩模点82不再位于被照明场16的左上角落，但在其左手侧的边缘近似中心上时的布局。由于光束84的直径小于两个第一滤波器区域78a、78b之间的距离，所以没有发生由两个第一滤波器区域78a、78b之一引起的光束84的衰减。

扫描过程的进一步继续之后，掩模点82最终位于被照明场16的底部左侧角落处。这里，该情况类似于图7a中所示的布局。现在，然而仅穿过下面的垂直扇区V2的那些光线的一些被下面的第一滤波器区域78b衰减。下第一滤波器区域78b不影响穿过其他扇区的光线。

现在如果考虑在图7a至7c所示的扫描过程期间打到掩模点82的全部的辐射量，则发现下面：

在掩模点82的曝光的开始(图7a)处以及在结束(图7c)处，穿过垂直的扇区V1和V2的光线的一些分别地被上面的第一滤波器区域78a和下面的第一滤波器区域78b衰减。由于两个第一滤波器区域78a、78b沿X方向具有相同的透射率分布，对于扇区V1和V2的衰减是相同的。扫描过程的整个期间，穿过水平扇区H1和H2的光线不被第一滤波器区域78a、78b衰减。依照等式(1)，辐射量的值D_V1、D_V2的减少意味着掩模点82处光瞳椭圆率E减少。

如果在没有透射滤波器66情况的掩模点82处的光瞳椭圆率具有值E＞1，则光瞳椭圆率可以由透射滤波器减少到E≈1的程度。先决条件仅为在第一滤波器区域78a、78b中的透射率适合校正的需要。

由滤波器66实现的校正效应是场依赖的，因为由第一滤波器区域78a、78b导致的衰减依赖于X方向中的掩模点82的位置。在图7a至7c中，掩模点82位于被照明场16的外边缘处，依照图5该位置处光瞳椭圆率最大。掩模点距对称平面19的距离越小，由第一滤波器区域78a、78b导致的衰减越小，以及因此对光瞳椭圆率的校正越小。如果掩模点86恰位于对称平面79中，如在图7a至7c中所示位于被照明场16的中心，则第一滤波器区域78a、78b事实上不导致衰减，从而同样地，这里不发生光瞳椭圆率的显著校正。

原理上，对光瞳椭圆率E＜1的校正也可以通过滤波器66来实现。由于光线的放大是不可能的，在这种情况中，其事实上仅需要衰减穿过水平扇区H1、H2的光线。由于仅利用一个透射滤波器66，所以在扫描过程期间，这不能对所有的掩模点都实现，在这种情况中，图8的平面图中示意性地示出的且由88表示的光瞳滤波器可以配置在照明系统12的光瞳平面中，例如在场光阑物镜56的光瞳平面60中。该光瞳滤波器88同样地是透射滤波器，但其中仅两个扇区H1、H2具有较低的透射率。由于光瞳滤波器88布置在光瞳平面中，所以对于所有场点以及因而对于所有掩模点的光瞳椭圆率的伴随效果是相同的。利用在扇区H1、H2中的充分的衰减，以此方式实现的效果为，对于所有掩模点，原始的E＜1的光瞳椭圆率变为E＞1的光瞳椭圆率。这可以以上述方式由透射滤波器66来校正。

下面将解释在第一滤波器区域78a、78b之间布置具有依赖于位置的透射率的额外的第二滤波器区域80的原因。

如果再次考虑被照明场16的左手边缘处的掩模点82，则如果不存在第二滤波器区域，相比于对称平面72中的掩模点86，该掩模点82在整个扫描过程期间将接收更少的辐射量。这个的原因在于，对于对称平面70中的掩模点86，第一滤波器区域78a、78b不对光线产生显著程度的衰减。没有第二滤波器区域80，对于不同掩模点的该不同的衰减效果将是，在所示的实施例中的掩模点随着它们越远离对称平面79，它们整体接收的辐射量将是相应地越小。这样的效应通常是不期望的，因为由于光敏层22的锐利的曝光阈值，辐射量对在支撑24上产生的结构宽度具有重要的影响。

因此，精确地配置第二滤波器区域80，使得在扫描过程期间全部的辐射量对于所有掩模点都是相等的。在由第一滤波器区域78a、78b不产生或仅产生很少的衰减的掩模点处，由第二滤波器区域80引起的衰减最大。在被照明区域16的边缘处，在该边缘处发生由第一滤波器区域78a、78b引起的最大衰减，第二滤波器区域80具有接近100％的最大透射率。

图9示出透射滤波器的第二实施例，其也适用于照明系统12中。在这种情况中，彼此相同或相应的部分由增加了100的参考数字表示。

与图6所示的透射滤波器66相反，第一滤波器区域178a、178b不具有透射率的镜像分布。而是，在该实施例中，透射率从左手边的边缘176a到右手边的边缘176b连续地增加。利用透射率的这样的分布，例如，可以校正光瞳椭圆率，其沿该方向连续地接近值1。

此外，透射滤波器166不具有第二滤波器区域80。更恰当地，在两个第一滤波器区域178a、178b之间，透射率是最大的。在两个第一滤波器区域178a、178b之间的部分可以例如由透明均匀材料组成或可以整体地忽略。在后一种情况中，透射滤波器166因此由两个单独的子元件组成，其形成第一滤波器区域178a、178b。

由于在透射滤波器166中不提供第二滤波器区域80，不用额外的措施就不能确保在整个扫描过程期间积分的辐射量在所有掩模点处都相等。

对此可以设想的措施是，例如，使用在例如EP 0 952 491A2或EP 1 020769A2中描述的场光阑54。这些已知的场光阑包括多个单独的棒状或片状的光阑元件，其可单独地且平行于扫描方向可移动。

图10以示意的以及高度简化的平面图示出具有光阑元件90的布置的适当的场光阑154。光阑元件90使得可以作为纵坐标(X)的函数单独地建立被照明场16的宽度。场光阑154的彼此相对的光阑元件90之间的距离越小，在掩模点处，在整个扫描过程期间可以测量的辐射量越小，该掩模点的x坐标对应于相应的光阑元件90的位置。

为了在某种程度补偿右手边的边缘176b处的第一滤波器区域178a、178b的高透射率，右手边上彼此相对的光阑元件90比相反边更靠近一起地隔开。实质上，由此实现与利用图6所示的实施例中的第二滤波器区域80的相同的效果。一定的差别是产生自这样的事实：由于被照明场16的宽度沿X方向变化，光束的位置也相关于第一滤波器区域178a、178b改变。

从以上的两个实施例中，清楚的是，在第一滤波器区域178a、178b中建立透射率的分布的方法首先基于光瞳椭圆率E对x坐标的依赖性。由于光瞳椭圆率通常是x坐标的连续的(即，可分段微分)函数，第一滤波器区域中的透射率的分布也优选地为连续的。然而，尤其当存在要被校正的小的光瞳椭圆率时，提供具有透射率的连续分布的第一滤波器区域可以是足够的。

在图11中示出这个的简单实施例。于其中示出的且由266总的表示透射滤波器包括两个第一滤波器区域278a、278b，其布置在上面的以及下面的纵向边缘274a、274b。在第一滤波器区域278a、278b内部，存在四个滤波器区域277a、277b、277c和277d，其关于对称平面279是镜像对称地布置的，以及在其内部，透射率分别是不变的。利用这样的透射率滤波器，例如，可以校正关于对称平面279是对称的波形的光瞳椭圆率。虽然，对光瞳椭圆率的波状分布的阶梯近似导致误差，但这些至少在一定限度内是可容忍的。这里，借助于如10所示的可调整的光阑元件90，或者借助于如在透射滤波器66中所提供的额外的第二滤波器区域，对总的辐射量的不期望的效应可以再次被避免。透射滤波器266优于上述实施例的优点主要在于，没有区域具有透射率的连续分布。因此透射率滤波器266可以以尤其高的成本效率来制造。

在与图11相似的表示中，图12示出总的由336表示的透射滤波器。该透射滤波器具有第一滤波器区域378a、378b，其同样地包括在表面上具有不变的透射率的滤波器区域377a、377b。然而，与上述实施例相反，滤波器区域377a、377b在扫描方向(Y)上具有范围，其依赖于x坐标。在所表示的实施例中，滤波器区域377a、377b具有台阶形的平台状的形状。为了能够甚至更好地校正连续的光瞳椭圆率，彼此相面对的滤波器区域377a、377b的外轮廓当然可以是被连续地弯曲，如在图12中的右手半部上由虚线377a’、377b’所表示的。

在与图6相似的表示中，图13示出依照另一实施例的由466表示的透射滤波器。透射滤波器466与图6所示的透射滤波器66的不同之处在于，两个第一滤波器区域478a、478b分别地由相互独立的子元件来形成，该相互独立的子元件可以借助于驱动器(actuator)92在扫描方向(Y)上可移动。通过在相反的方向移动第一滤波器区域478a、478b，第一滤波器区域478a、478b之间的距离可以关于被照明场16对称地增加或减少。以这种方式，例如，对于所有掩模点，可以分别地减少或增加对光瞳椭圆率的效应。

当将图13所示的格局与图14所示的格局相比较时，其是清楚的。通过朝外地(即，彼此远离地)移动两个第一滤波器区域478a、478b，图14中所示的格局偏离图13中所示的格局。该移动在图14中由箭头93指示。由于第一滤波器区域478a、478b之间距离的伴随增加，在图14所示的布局中，穿过垂直的扇区V1和V2的仅小部分光线分别地被第一滤波器区域478a和478b衰减。对光瞳椭圆率的作用相应地很小。

通过沿扫描方向Y移动第一滤波器区域478a、478b，例如，因此可以适应光瞳椭圆率中的变化，诸如在照明系统12的操作过程中，通过调节第一滤波器区域478a、478b之间的距离可能发生的变化。

然而，当对不同的照明设置的适应是必需时，可调整的第一滤波器区域478a、478b也是有利的。这个将借助于图15来解释，图15示出透射滤波器466的布局，其中第一滤波器区域478a、478b之间的距离相对于图13中所示的布局减少。这里假设，选择小的传统的照明设置，透射滤波器466位置的光束84’、86’的最大直径小于图13所示的布局。如果在这样小的光束84’、86’的直径情况下，第一滤波器区域478a、478b保持在图13所述的位置中，则没有任何光线穿过第一滤波器区域478a、478b。然而，通过在由箭头93’所指示的方向移动第一滤波器区域478a、478b，扇区V1和V2中的光束可以再次以期望的方式分别由第一滤波器区域478a和478b衰减。

代替沿扫描方向移动第一滤波器区域478a、478b，整个透射滤波器66也可以平行于光轴来移动。穿过透射滤波器66的光束的直径从而被改变，使得第一滤波器区域78a、78b的作用也被改变。为了沿光轴OA调整透射滤波器66，可以使用如图2中虚线所表示的Z向的操纵器98。如果仅一些不同的照明设置可以被调整，则足够的是：沿光轴OA放置多个用于接收透射滤波器66的更换支架。在该种方式中，通过将透射滤波器66从一个更换支架转移到另一个更换支架中，沿光轴OA不连续地移动透射滤波器66是可行的。

在迄今为止所描述的实施例中，透射滤波器总是具有两个第一滤波器区域，其可以是从放置于它们之间的第二区域中非连续地界定的(可选地，连续地界定的一者是最大地透射的)。然而，对光瞳椭圆率的期望的作用也可以利用在其整个表面上具有连续的透射率分布的透射滤波器来实现。

图16所示的图示出了这样的透射滤波器566的吸收系数A的分布。在反射可忽略的情形，从透射率T由A＝1-T获得了吸收系数A。为了表达的原因，透射滤波器566的那些表面从图上彼此分离，这些表面的吸收系数位于由图例所表示的范围中。然而，事实上，透射滤波器566的整个表面上的吸收系数的分布是连续的。

从图17和18中这是清楚的，其中，任意单位的吸收系数是分别对于作为y坐标的函数的三个不同的x坐标、以及对于作为x坐标的函数的两个不同的y坐标绘制的。从图16至图18中清楚的是，透射滤波器566表面上的吸收系数的分布原理上与图6中所示的透射滤波器66相似。因此，如在扫描方向上所见的上边缘以及下边缘处，存在第一滤波器区域578a、578b，其利用虚线由图16的曲线图来指示。在这些第一滤波器区域578a、578b内，透射率随着距滤波器中心的距离的增加而减少，如在图18中由虚线最清楚地所示。然而，在位于第一滤波器区域578a、578b之间的第二滤波器区域580中，透射率朝向横向的滤波器边缘减少。

与图6中透射滤波器66的关键不同由图17最清楚地揭示。这里，示出沿扫描方向的透射率的分布在所有x坐标处总是连续的，然而，在透射滤波器66中，其在第一滤波器区域78a、78b与第二滤波器区域80之间的过渡处不连续。

在所表示的实施例中的透射率T＝1-A(反射可忽略)的分布是从下面的关于吸收系数A(x，y)的等式(2)中获得的：

A(x，y)＝a(x)×y⁴+b(x)等式(2)

具有四阶多项式的滤波器函数A(x，y)是有利的，因为这样的滤波器可以通过经过试验的以及测试的生产方法被生产为数字滤波器。

建立函数a(x)，使得光瞳椭圆率E最佳地被校正。这个函数a(x)优选地在数字上来确定，以及其依赖于透射滤波器在照明系统12中的精确位置。

建立函数b(x)，使得对于预定的函数a(x)，满足等式(3)：

∫A(x，y)dy＝常数等式(3)

因此函数b(x)确保在扫描过程期间总的辐射量在每一掩模点处都相等。

通常，设置照明系统，使得它们在掩膜侧是远心的。这意味着，在掩膜平面58中，形心光线平行于光轴OA传播。如果仅在扇区中的一者中发生衰减，则其将引起形心光线的倾斜，从而照明系统12将不再是远心的。

对于不是远心的照明系统，这也相应地适用。即使在这种情况中，通常不期望的是，形心光线的非远心方向的分布被一个或多个透射滤波器扰动。

另一方面，也可以预想到这样的情况，其中，形心光线的实际的方向分布未与原本期望的(例如，远心的)方向分布相一致。在这些情况中，可以使用上述的透射滤波器，以便校正照明系统的远心特性。

在图6、9、11以及12中所示的透射滤波器中，例如，如果两个第一滤波器区域不具有相同的分布而不同的透射率分布，则可以获得对于垂直扇区V1和V2的不同的效应，可选择地，两个第一滤波器区域中的一个可以甚至被完全忽略。

在图13至15所示的透射滤波器中，通过沿扫描方向不同地移动第一滤波器区域478a、478b可以实现非对称性，使得获得关于被照明场16的非对称的布置。

从上面的描述中，清楚的是，借助于依照本发明的透射滤波器，其布置在场平面与光瞳平面之间，不仅可以改进光瞳椭圆率而不改变远心特性，而且还可以在同一时刻特意地校正远心特性。

2.第二组实施例

图19是通过依照另一实施例的照明系统的子午剖视图，其整体由112表示。因为照明系统112与图2中所示的照明系统相似地构造，彼此相对应的部分提供相同的参考数字。

照明系统112不同于图2中所示的照明系统，主要在于：不是仅一个而是两个透射滤波器布置于场光阑物镜56中，其位于光学上彼此共轭的平面中。

第二光瞳平面60位于第一透射滤波器666与第二透射滤波器666’之间。因此，在掩模14上产生的图像关于中间场平面52中的原始图像是点对称的，即，左和右以及上和下相交换。这可以例如从由62表示的主光线中看出来，主光线62来自图19中的中间场平面52并最初地在光轴OA的下方传播。在穿过第二光瞳平面60之后，主光线62在光轴OA之上传播。因此，当与主光线62相关联的光束打到掩模14上时，其被倒转。

图20和22中所示的第一和第二透射滤波器666和666’仅具有分别地由678和678’来表示的第一滤波器区域。在所表示的实施例中，第一滤波器区域678、678’具有与在图6所示的实施例中的第一滤波器区域78a、78b的透射率相同的非线性分布。因此，透射率不依赖于y坐标，以及其随着距包含光轴的对称平面679的距离的增加而减少。利用这样的透射率的分布，可以校正如在图5中以示例的方式所示的光瞳椭圆率。

为了解释两个透射滤波器666，666’的功能性，将参考图20和22。在相应于图7a的表示中，图20示出光束84、85，其分别地会聚到掩模平面85中的掩模点82处和86处。每一种情况中的布局由当扫描过程期间掩模点82和86的照明开始时所代表。

如通过比较图20和22可以建立的，光束84、85在同一时刻穿过透射滤波器666和666’上的不同位置。如果首先考虑位于被照明场16的外侧边缘处的掩模点82，则会聚到掩模点82上的光束84穿过这里被照明的光场的左上角中的第一透射滤波器666，以及其穿过这里被照明的光场的右下角中的第二滤波器666’。这是前述的在第二光瞳平面60处的倒转的结果。

借助于图21和23所示的曲线图，将使得该方法是清楚的。在该方法中，光束84穿过两个透射滤波器666、666’的各个位置对光瞳椭圆率具有效应。图21所示的曲线图示出吸收率A＝1-T(反射可忽略)对x坐标的依赖。当光束84穿过第一透射滤波器666时，其经历具有A₂与A₁之间的吸收系数的吸收，如图21左边所示。当光束84穿过第二透射滤波器666’时，其经历具有A₁与A₂之间的吸收系数的吸收(参看图21中的右边)。

由于在所表示的实施例中，两个透射滤波器666、666’位于光学上彼此共轭的平面中，在两个滤波器平面中的光束84的直径是相同的。因此，两个透射滤波器666、666’的总的效应对于穿过透射滤波器666、666’的任何光束是对称的。这是由图23所示的曲线图所示出的，其中，两个透射滤波器666、666’的吸收分布是重叠的。图中两个不同的虚曲线指示当光束穿过第一透射滤波器666和第二透射滤波器666’时其分别经历的吸收。两个吸收分布的重叠导致由实线所表示的曲线，其关于由点划线表示的线99对称。

因此，光束84将由两个透射滤波器666、666’的组合来衰减，以如其穿过具有如图23中的实线所示的关于线99对称的吸收分布的单个透射滤波器的相同的方式。这个吸收分布的效应是，穿过水平的扇区H1、H2的光线比穿过垂直的扇区V1、V2的光线被更强的衰减。该吸收分布的效应对于任何光束都是对称的。因此，光瞳椭圆率依照等式(1)增加，使得光瞳椭圆率E可以被靠近值1(可选择地，通过在光瞳平面中使用额外的透射滤波器)。此外，由于对称的吸收分布，同时保留了光束的作为能量中心光线(形心光线)的主光线的位置以及保留了远心特性。

在这个实施例中，由于第一滤波器区域678、678’的透射率沿X方向非线性的变化，校正效果也是场依赖的。由于透射率在对称平面679的邻近处仅相对弱地被改变，所以例如分配给掩模点86的光束85仅经历光瞳椭圆率的较小的校正。

由于到达掩模点上的总辐射量是由两个透射滤波器666、666’场依赖地影响的，应当采取额外的措施，以便保留辐射量。例如，可以设想使用可调整的场光阑，如结合图10在上面所解释的。

在这个实施例中，假设依赖场的光瞳椭圆率旨在通过透射滤波器来校正，而不改变作为能量中心光线的形心光线的位置以及从而不改变远心特性。其的先决条件在于，位于水平扇区H1、H2中或位于垂直扇区V1、V2中的光线的衰减期间，保留了两个垂直扇区或两个水平扇区内部的强度比。如果，例如仅穿过垂直扇区V1的光线的强度被衰减，则穿过垂直扇区V1和垂直扇区V2的光线之间的权重将被改变。这会引起形心光线的位移以及因此引起照明系统12的远心特性的改变。

在图19所示的实施例中，透射滤波器666、666’具有相同的透射率分布，如在图20至22中所示。这是可能的，因为确定透射滤波器666、666’轴向位置，使得光束84、85的直径在两个滤波器666、666’上是同样的。

然而，如果这样的透射滤波器666、666’的轴向位置是不期望的或不可能的，则这些直径将不同。其可以通过提供除了比例因子外是相同的透射滤波器来得到。这意味着，一个滤波器可以被认为是经缩小的或放大的像(可能是倒转的，如果滤波器分离了n个光瞳平面以及n+1或n-1个场平面，其中n是奇数)。比例因素由当光束穿过滤波器时该光束的直径差来确定。这样的缩放比例确保即使两个光束在滤波器上的直径不同，相同的条件也作用于两个光束。

可替代的实施例

图24是通过依照另一实施例的图1所示的投射曝光设备的照明系统的子午剖视图。由于整体由212所表示的照明系统与图19中所示的照明系统112相比有大程度的相似，所以为彼此对应的部分提供相同的参考数字。

照明系统212也具有第一和第二透射滤波器766、766’，其是相同的以及仅包含一个滤波器区域788，如在图25的俯视图中所示的。然而，滤波器不被第二光瞳平面60分离，而是被掩模平面58所分离。因此，第一透射滤波器766布置在第二光瞳平面60与掩模平面58之间，以及第二透射滤波器766’布置在掩模平面58与投射物镜20(未在图24中示出)之间。在这个实施例中，第一透射滤波器766安装在照明系统212的壳体的内部，而第二透射滤波器766’安装在照明系统212与投射物镜20(未在图24中示出)之间的空隙中。第二透射滤波器766’可以固定在也容纳掩模14的框架上，使得其可以在投射操作期间由掩模台来移动。在另一实施例中，在安装架(mounting frame)中接收第二透射滤波器766’，其关于照明系统212以及投射物镜20固定地(而优选地是，可调整地)附连，从而其在投射操作期间不能移动。在图25所示的再一实施例中，第一和第二透射滤波器两者都布置在照明系统212与投射物镜20之间的间隙中。

由场平面分离意味着，第一和第二透射滤波器766、766’上的对应位置不是彼此为点对称的像，如在图19所示的实施例中的情况。而是，比方说通过左上角穿过第一透射滤波器766的光束，也通过第二透射滤波器的左上角穿过第二透射滤波器。然而，场平面仍然以这样的含义产生每一光束的“内部的”倒转：在光束已经穿过掩模平面58之后，沿光束的一侧传播的光线在光束的相反一侧传输。

与图19所示的照明系统112的另一差异在于，透射滤波器766、766’具有关于平面779不是对称的透射分布，该平面779包含光轴OA。这可以从图25和27以及也可以从图26中发现，图26是示出两者滤波器的吸收系数A＝1-T(反射可忽略)关于x坐标的非线性依赖性的曲线图。在这个实施例中，定义透射分布，从而相比沿-x方向的距中心(x＝0)的距离的增加，随着沿+x方向的距中心的距离的增加，吸收更快地增加。利用透射率的这样的分布，可以校正光瞳椭圆率，其具有如图5所示的对称的场依赖性。然而，应当注意到，这样的非对称分布可以相同地用于图19中所示的实施例中。

为了解释两个透射滤波器766，766’的功能，将参考图25和27。在对应于图20的表示中，图25示出光束84、85、87，其分别地会聚到掩模平面58的掩模点82、86、89处。在每一情况中，表示当扫描过程期间掩模点82和86的照明开始时的布局。

如通过比较图25和27可以建立的，光束84、85、87同时穿过透射滤波器766和766’的相同部分。在下面，首先考虑位于被照明区域16的外侧边缘处的掩模点82。会聚在掩模点82上的光束84在透射滤波器766上被照明的场的左上角中穿过第一透射滤波器766。在第二透射滤波器766’上，也是如此，即，光束穿过在透射滤波器766上被照明的场的左上角。这是上述由场平面即掩模平面56分离透射滤波器766、766’的结果。

借助于图26、28以及29中所示的曲线图，影响光瞳椭圆率的方式将是清楚的。当光束84穿过第一透射滤波器766时，其经历具有在A₁与A₂之间的吸收系数的吸收，如在图26中左边所示。当光束84穿过第二透射滤波器766’时，其经历具有在A₃与A₄之间的吸收系数的吸收，作为上述的内部倒转的结果。这在图28中示出的曲线图示出，其中当穿过两个透射滤波器766、766’时光束84所经历的吸收分布被叠置(参看虚线)。叠置两个吸收分布导致由实线表示的曲线，其关于由点划线表示的线799对称。

因此，光束84将通过两个透射滤波器766、766’的组合衰减，以如穿过单个透射滤波器相同的，该单个透射滤波器具有图28中由实线所示的且关于线799是对称的吸收分布。对方式任何光束是对称的该吸收分布的作用在于，穿过水平扇区H1、H2的光线比穿过垂直扇区V1、V2的光线被更强的衰减。因此，光瞳椭圆率依照等式(1)来增加，使得光瞳椭圆率E可以接近值1(可选择地，在光瞳平面中利用额外的透射滤波器)。此外，由于对称的吸收分布，同时保留作为光束的能量中心光线(形心光线)的主光线以及从而保留远心特性。

在该实施例中，由于第一滤波器区域788、788’的透射率沿X方向变化，校正效应也是依赖场的。例如，由于在平面779的邻近处，透射率仅相对弱的被改变，所以分配给位于线779上的掩模点86的光束85仅经历光瞳椭圆率的较小的校正。

分配给右上角处的掩模点81的光束87将以不同的方式被改变，如果相比较光束84而言。由于透射滤波器766、766’的吸收系数A，相比-x值的增加，随着+x值的增加更迅速地增加，所以当光束87穿过滤波器元件766、766’两者时，其经历的总的透射将也沿x方向更强的变化。这在图29中示出，图29是与对于光线84的图28中所示的相似的曲线图。

由于到达掩模点上的总的辐射量由两个透射滤波器766、766’依赖场地影响，应当采取额外的措施，以便保留辐射量。可以设想，例如使用可调整的场光阑，如上面结合图10所解释的。

图30是依照再一实施例的投射曝光设备810的示意性图示，就功能而言，与图24所示的实施例等同。唯一的差异在于，透射滤波器866、866’两者布置于照明系统12与投射物镜20之间。为此，透射滤波器866、866’附连框架97，该框架97也支持包含结构18的掩模14。在这个实施例中，透射滤波器866、866’布置于距施加到掩模14的结构18的相等的距离处，从而掩模14夹在滤波器之间。因而，可以分配通常设置以保护掩模不受灰尘以及其它的环境影响的薄膜。

透射滤波器866、866’位于照明系统12以及投射物镜20之外的布置具有优点：透射滤波器866、866’可以在已有的设备中改型翻新。仅是支持掩模14的框架97需要被改变，使得其也可以容纳两个透射滤波器866、866’。

通过示例的方式，已经给出了优选实施例的上述描述。从所给的公开中，本领域的技术人员将不仅仅理解本发明及其意欲的优点，也将找到所公开的结构和方法的明显的各种变化和改变。因此，申请人要求覆盖落在本发明的精神和范围之内的所有这样的变化和改变，本发明的精神和范围如在所附权利要求以及其中的等价物所限定。

Claims

1、微光刻投射曝光设备(10)的照明系统，其中，在曝光光敏层(22)的期间，沿扫描方向(Y)移动掩模(14)，该照明系统包括：

(a)光瞳平面(42、60)，

(b)场平面(52、58)，

(c)透射滤波器(66；166；266；366；466；566；666；666’；766，766’；866，866’)，其在至少两个位置处具有不同的透射率，

其中

(d)透射滤波器(66；166；266；366；466；566；666；666’；766，766’；866，866’)放置于光瞳平面(42，60)和场平面(52、58)之间。

2、如权利要求1所述的照明系统，其中，曝光期间，在透射滤波器(66；166；266；366；466；566；666；666’；766，766’；866，866’)上照明光场，相比于垂直于所述扫描方向(Y)的方向，该光场在平行于所述扫描方向(Y)的方向上具有更短的尺寸。

3、如权利要求2所述的照明系统，其中，透射滤波器(66；166；266；366；466；566；666；666’)位于距离所述光瞳平面(42，60)和所述场平面(52、58)的一距离处，使得一束光线以小于L_x/2大于L_y/30的最大直径穿过透射滤波器(66；166；266；366；466；566；666；666’；766，766’；866，866’)，光线中的全部都穿过所述场平面中的一点，其中L_x是垂直于所述扫描方向(Y)的光场的长度，以及L_y是沿扫描方向(Y)的光场的长度。

4、如权利要求3所述的照明系统，其中，所述束的最大直径小于L_x/4大于L_y/15。

5、如权利要求4所述的照明系统，其中，所述束的最大直径小于L_x/8大于L_y/7。

6、如前述权利要求之一所述的照明系统，包括沿所述光轴(OA)连续地改变所述透射滤波器(66；166；266；366；466；566)的位置的操纵器(98)。

7、如前述权利要求之一所述的照明系统，其中，所述透射滤波器被更换支架所支持。

8、如权利要求7所述的照明系统，其中，所述照明系统包括至少两个更换支架，用于支持所述透射滤波器，所述透射滤波器位于沿所述光轴的不同位置处。

9、如前述权利要求之一所述的照明系统，其中，所述场平面是掩模平面(58)，在所述曝光期间，在该掩模平面(58)中移动所述掩模(16)。

10、如前述权利要求之一所述的照明系统，其中，所述透射滤波器(66；166；266；366；466；566；666；666’；766，766’；866，866’)包括至少一个第一滤波器区域(78a，78b；178a，178b；278a，278b；378a，378b；378a’，378b’；478a，478b；578a，578b；678；678’)，其具有垂直于所述扫描方向(Y)变化的透射率。

11、如权利要求10所述的照明系统，其中，所述光场具有两个相对的第一边缘，其沿所述扫描方向(Y)界定所述光场，以及所述光场具有两个相对的第二边缘，其垂直于所述扫描方向来界定所述光场。

12、如权利要求11所述的照明系统，其中，所述第一滤波器区域(78a，78b；178a，178b；278a，278b；378a，378b；378a’，378b’；478a，478b；578a，578b；678；678’；778)至少延伸到所述第一边缘中的一者。

13、如权利要求10至12之一所述的照明系统，其中，所述第一滤波器区域(78a，78b；178a，178b；478a，478b；578a，578b；678；678’；778)的透射率垂直于所述扫描方向(Y)连续地变化。

14、如权利要求10至13之一所述的照明系统，其中，所述第一滤波器区域(78a，78b；178a，178b；278a，278b；378a，378b；378a’，378b’；478a，478b；678；678’；778)的透射率平行于所述扫描方向是不变的。

15、如权利要求10至14之一所述的照明系统，其中，所述第一滤波器区域(78a，78b；278a，278b；378a，378b；378a’，378b’；478a，478b；578a，578b；678；678’)中的透射率具有关于对称平面(79；279，679)镜像对称的空间分布，该对称平面平行于所述扫描方向(Y)延伸并包含所述照明系统(12)的光轴(OA)。

16、如权利要求15所述的照明系统，其中，所述第一滤波器区域(78a，78b；178a，178b；278a，278b；378a，378b；378a’，378b’；478a，478b；578a，578b；678；678’；778)的透射率随距所述第二边缘的距离的减少而连续地减少。

17、如权利要求10至16之一所述的照明系统，其中，所述透射滤波器包括垂直于所述扫描方向(Y)具有所述透射率的空间分布的第二滤波器区域，该空间分布从性质上与所述第一滤波器区域(78a，78b；478a，478b；578a，578b)的透射率的空间分布相反。

18、如权利要求12至17之一所述的照明系统，其中，所述第二滤波器区域(80；580)邻近所述第一滤波器区域(78a，78b；478a，478b；578a，578b)，但不邻近所述第一边缘。

19、如权利要求10至18之一所述的照明系统，其中，所述第一滤波器区域(478a，478b)被设计为可在所述扫描方向(Y)中相对于所述光场可移动的子元件。

20、如权利要求10至19之一所述的照明系统，其中，所述透射滤波器包括两个第一滤波器区域(78a，78b；178a，178b；278a，278b；378a，378b；378a’，378b’；478a，478b；578a，578b)，其中的每一个都具有垂直于所述扫描方向(Y)变化的透射率。

21、如权利要求20所述的照明系统，其中，两个第一滤波器区域(78a，78b；178a，178b；278a，278b；378a，378b；378a’，378b’；478a，478b；578a，578b)的透射率的空间分布是相同的。

22、如权利要求20或21所述的照明系统，其中，所述两个第一滤波器区域(478a，478b)被设计为可沿所述扫描方向(Y)、相对于所述光场可移动的子元件。

23、如权利要求1至9之一所述的照明系统，其中，所述照明系统具有两个透射滤波器(666，666’)，该两个透射滤波器具有关于平行于所述扫描方向(Y)延伸的对称轴(679)镜像对称的所述透射率的空间分布，以及所述透射滤波器通过奇数个光瞳平面(42，60)彼此分离。

24、如权利要求23所述的照明系统，其中，所述两个透射滤波器布置在光学上彼此共轭的平面中。

25、如权利要求23或24所述的照明系统，其中，所述两个透射滤波器(666，666’)的透射率垂直于所述扫描方向(Y)变化。

26、如权利要求23至25之一所述的照明系统，其中，所述两个透射滤波器(666，666’)的透射率平行于所述扫描方向(Y)不变。

27、如权利要求23至26之一所述的照明系统，其中，所述两个透射滤波器(666，666’)的透射率随着距所述光轴(OA)的距离的增加、垂直于所述扫描方向(Y)非线性地减少。

28、如权利要求23至27之一所述的照明系统，其中，所述两个透射滤波器(666，666’)具有所述透射率的相同的空间分布。

29、如前述权利要求之一所述的照明系统，其中，所述透射滤波器具有第一滤波器区域(78a，78b；278a，278b；478a，478b；578a，578b；678；678’)，在其内部，所述透射率关于对称平面(79，579)镜像对称，所述对称平面(79，579)平行于所述扫描方向(Y)延伸以及其包含所述照明系统(12)的所述光轴(OA)。

30、如权利要求29所述的照明系统，其中，所述滤波器区域(78a，78b；478a，478b；578a，578b；678；678’)中的所述透射率连续地变化。

31、如权利要求29或30所述的照明系统，其中，所述透射率进一步关于另一对称平面镜像对称，该另一对称平面垂直于所述扫描方向(Y)延伸并平行于所述照明系统的所述光轴(OA)。

32、校正照明角度分布具体地为光瞳椭圆率的方法，所述照明角度分布由微光刻投射曝光设备的照明系统(12)在所述掩模平面(58)中产生，所述方法包括下面的步骤：

垂直于所述照明系统(12)的光轴(OA)移动至少一个滤波器区域(478a，478b)，其布置于所述照明系统的场平面(52、58)以及光瞳平面(42、60)之间。

33、如权利要求32所述的方法，其中，所述移动是在所述照明角度分布的预设改变之后执行的。

34、如权利要求33所述的方法，其中，沿所述照明系统(12)的所述光轴(OA)移动光学元件(44、46)，以使得改变所述照明角度分布的预设。

35、如权利要求33或34所述的方法，其中，在所述光束路径中插入光栅元件(30)，以便改变所述照明角度分布的预设。

36、微光刻投射曝光设备(10)，包括

a)多个光瞳平面(42、60)，

b)多个场平面(52，58)，

c)两个透射滤波器(666；666’；766，766’；866，866’)，其中

-所述透射滤波器(666；666’；766，766’；866，866’)具有相同或者仅比例因数不同的透射率空间分布，

-所述透射滤波器(666，666’；766，766’；866，866’)彼此分离了

--n个光瞳平面(42、60)以及n+1或n-1个场平面(52，58)，其中n是奇数，或者

--m个场平面(52，58)以及m+1或m-1个光瞳平面(42、60)，其中，m是不同于零的偶数。

37、如权利要求36所述的设备，其中，所述透射滤波器(666；666’)彼此分离了n个光瞳平面(60)以及n+1或n-1个场平面，其中n是奇数，以及其中，所述两个透射滤波器(666；666’)具有关于对称平面(679)镜像对称的透射率空间分布。

38、如权利要求36或37所述的设备，其中，所述透射滤波器(666；666’)彼此分离了一个光瞳平面(60)，该光瞳平面(60)包含在将场阑(54)成像到掩模平面(58)上的物镜(56)中。

39、如权利要求36或37所述的设备，其中，所述透射滤波器(766，766’；)866，866’)仅由掩模平面(58)分离。

40、如权利要求39所述的设备，包括支架(97)，其支持所述透射滤波器(866，866’)以及要被成像的掩模(14)。

41、如权利要求36至40之一所述的设备，其中，所述两个透射滤波器(666；666’；766，766’；866，866’)布置于平面中，在所述平面，朝向场平面中的点会聚的光束具有相等的直径。

42、如权利要求36至41之一所述的设备，其中，所述设备(10)被配置为，在曝光操作期间沿扫描方向(Y)移动掩模(14)。

43、如权利要求42所述的设备，其中，所述两个透射滤波器(666；666’；766，766’；866，866’)的透射率仅垂直于所述扫描方向(Y)变化。

44、如权利要求42或43所述的设备，其中，所述两个透射滤波器(666；666’)具有透射率空间分布，该透射率空间分布关于平行于所述扫描方向延伸的对称轴(679)镜像对称。

45、如权利要求43或44所述的设备，其中，所述两个透射滤波器(666；666’；766，766’；866，866’)的透射率随着距所述设备的光轴(OA)的距离增加，垂直于所述扫描方向(Y)非线性地减少。

46、一种微光刻投射曝光设备(10)，包括

a)多个光瞳平面(42、60)，

b)多个场平面(52，58)，

c)两个透射滤波器(666；666’；766，766’；866，866’)，其

-具有透射率空间分布，其是这样确定的，使得所述两个透射滤波器的组合对两束光的椭圆率具有不同的效应，但都不对远心有影响，这两束光穿过两个透射滤波器(666；666’；766，766’；866，866’)并朝场平面中的不同点会聚，以及所述透射滤波器

-分离了

--n个光瞳平面以及n+1或n-1个场平面，其中n是奇数，或者

--m个场平面以及m+1或m-1个光瞳平面，其中，m是不同于零的偶数。