CN106030415A - 用于投射光刻的照明光学单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于投射光刻的照明光学单元。在此，第一传输光学单元用于引导从光源发出的照明光。照明预定分面反射镜布置在第一传输光学单元下游且包含多个照明预定分面。该分面反射镜借助所照明的照明预定分面的布置而产生物场的预定照明。这造成了对照明光学单元的照明光瞳的照明，其预先确定物场中的照明角度分布。照明光瞳具有偏离圆形形式的包络线。照明光瞳划分为子光瞳区域(30)，其以逐列(Z)和/或逐行(S)方式布置。这产生了照明光学单元与设置在其下游的投射光学单元的尽可能完全填充的出瞳，以在像场中成像物场。

Description

用于投射光刻的照明光学单元
相关申请的交叉引用
优先权申请DE 10 2014 203 187.7的内容作为引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种微光刻照明光学单元。而且，本发明涉及一种包括这种照明光学单元的光学***、一种包括这种照明光学单元的照明***、一种包括这种光学***的投射曝光设备、一种用于制造微结构或纳米结构部件的方法以及一种由该方法制造的部件。
背景技术
包括传输光学单元和布置在其下游的照明预定分面反射镜的照明光学单元从WO2010/099807 A1和US2006/0132747中已知。照明光学单元(其中，照明预定分面反射镜或对应的折射部件布置在光瞳平面中)从WO 2005/015314A2,US 5,963,305and US 7,095,560中已知。US 2013/0128251 A1公开了具有变形投射光学单元的投射曝光设备。DE 102011 113 521 A1公开了微光刻投射曝光设备。DE 10 2008 009 600 A1公开了用在微光刻投射曝光设备中的分面反射镜以及装备了分面反射镜的微光刻投射曝光设备。DE 199 31848 A1公开了用于减少EUV照明***中的蜂窝状纵横比的像散部件。
发明内容
本发明之目的是开发一种一开始阐述类型的照明光学单元，使得这导致用于将物场成像于像场中的下游投射光学单元的出瞳被尽可能完整地填充。
根据本发明，该目的通过包括如权利要求1所述的特征的照明光学单元来实现。
认识到的是，照明光瞳中的子光瞳区域的逐列和/或逐行布置导致在预定光瞳区域内不仅紧密地填充具有偏离圆形形式的包络线(envelope)的照明光瞳而且还紧密地填充用于成像物场的下游投射光学单元的出瞳的可能性。在物***移上集成，尤其可实现完整填充的光瞳，且在预定容差内甚至可实现均匀完整填充的光瞳。
照明光学单元的照明光瞳的包络线是定界出具有最大范围的照明光学单元的照明光瞳的轮廓。具有最大范围的照明光学单元的照明光瞳是这样的照明光瞳，利用该照明光瞳，使用照明光学单元在物场中产生照明角度分布的最大照明角度带宽。就具有不同照明角度分布的不同照明设定可由照明光学单元产生而言，具有最大可生成面积的照明光瞳是具有最大范围的照明光瞳。在均匀光瞳填充的情况下，具有最大面积的这种光瞳还称作常规照明设定。
就照明光学单元包含光瞳分面反射镜而言，光瞳分面反射镜的最大照射区域(impingement region)的包络线对应于照明光瞳的包络线。子光瞳区域可以逐列或逐行的方式存在于光栅布置中。此光栅布置的列可沿跨越照明光瞳的两个维度之一延伸，且光栅布置的行可沿跨越照明光瞳的这些光瞳维度的另一个延伸。此光栅布置的列和行还可相对跨越照明光瞳的维度旋转，例如45度。跨越照明光瞳的这些维度之一平行于物***移方向延伸，在投射微光刻过程中被照明的物体在投射曝光过程中将沿该方向移位。就照明光学单元用于扫描照明投射曝光设备中而言，物***移方向为扫描方向。照明预定分面反射镜和第一传输光学单元的布置可使得照明光学单元的照明光瞳的照明(其预定物场中的照明分布)导致偏离圆形形式的包络线。替代地或补充地，偏离圆形形式的照明光瞳的包络线还可由设置于照明预定分面反射镜下游的另一传输光学单元产生。
要被照明的物体可布置在由照明光学单元照明的物场中。在投射曝光过程中，此物体可沿物***移方向位移。物场由物场坐标x和y展开，其中y坐标平行于物***移方向延伸。具有最大范围的照明光瞳的包络线的x/y纵横比可大于1特别是可大于1.1、可大于1.2、可大于1.25、可大于1.5、可大于1.75、且可例如等于2。
如权利要求2所述的包含光瞳分面反射镜的照明光学单元的实施例已证实了其价值。设置于照明光学单元的场平面的场分面反射镜可为第一传输光学单元的一部分。这种场分面反射镜的场分面可划分为多个单独反射镜，特别是多个MEMS反射镜。在照明光学单元的光瞳分面反射镜的情况下，光瞳分面的布置对应于子光瞳区域的布置。因此，光瞳分面的布置将接着以对应的逐列和/或逐行方式呈现。在其部分，这些光瞳分面可由多个单独反射镜组成，例如多个MEMS反射镜。因此，可优化针对下游投射光学单元整体使用的光展量(etendue)。
如权利要求3所述的照明光学单元构成具有光瞳分面反射镜的实施例的替代例。该替代例还称作分面反射镜，其中照明预定分面反射镜条设置为与照明光学单元的光瞳平面相距一距离。
如权利要求4所述的照明光瞳的构造允许补偿下游投射光学单元的变形效应。最大和最小范围之间的比例(其对应前述包络线的x/y纵横比)可至少为1.2、可至少为1.4、可至少为1.5、可至少为1.7、可至少为2、可至少为2.5、可至少为3、可至少为3.5、可至少为4且甚至可更大。照明光学单元的传输光学单元和照明预定分面反射镜可设置成使得在两个光瞳维度中的子光瞳区域彼此具有相同的间距。或者，照明光学单元的传输光学单元和照明预定分面反射镜可设置成使得子光瞳区域在具有最大范围的光瞳维度中比在具有最小范围的光瞳维度中彼此间隔得更远。
如权利要求5所述的子光瞳区域的偏移布置使得照明光瞳中的子光瞳区域更加紧凑。该布置的其中一列的子光瞳区域可布置成相对于该布置的邻近列的子光瞳区域彼此偏移在一列内彼此邻近的子光瞳区域的间隔的一半。举例来说，接着可产生子光瞳区域的旋转笛卡尔布置或子光瞳区域的六边形布置，取决于在一行和在一列内的子光瞳区域的间隔，即，取决于这类逐列和逐行布置的网格常数(grid constant)。
邻近列的子光瞳区域在垂直于列范圆的方向中可部分地彼此重迭，这进一步增加了照明光瞳中的子光瞳区域的布置的紧凑度。对应的描述适用于可能的行重迭。
子光瞳区域的不同于1的纵横比(即使在权利要求6所述的照明光瞳中)可用于投射光学单元的变形效应的预补偿，其布置在照明光学单元的下游。子光瞳区域的纵横比可预设为使得例如圆形的子光瞳区域接着出现在投射光学单元的出瞳中，作为该投射光学单元的后续变形效应的结果。子光瞳区域的最大范围与最小范围之间的比例可至少为1.2、可至少为1.4、可至少为1.5、可至少为1.7、可至少为2、可至少为2.5、可至少为3、可至少为3.5、可至少为4且甚至可更大。特别地，子光瞳区域可具有椭圆形实施例。纵横比可归因于光源或可由传输光学单元造成，例如通过在照明光学单元内的变形成像。子光瞳区域的具有最大范围的子光瞳维度可平行于具有照明光瞳的包络线的最大范围的光瞳维度延伸。
如权利要求7所述的传输分面可单块地实施或实施为单独MEMS反射镜的群组。传输分面或传输分面群组可实施为柱形光学单元。这可有助于照明光学单元的期望变形图像。
当传输分面反射镜是照明光学单元的变形成像的一部分时，如权利要求8所述的传输分面反射镜的包络线的纵横比是有利的。最大场维度可平行于最小光瞳维度延伸。最小场维度可平行于最大光瞳维度延伸。
如权利要求9所述的集光器(collector)被认为特别适合用于预先确定照明光学单元的变形成像效应。这省去了照明光学单元的额外部件。这种集光器的变形成像可产生偏离旋转对称的子光瞳区域，特别是椭圆形子光瞳区域。集光器可包含集光器子单元，其在照明光的光束路径中产生光源的次级中间图像。集光器可包含至少一个另外的集光器子单元，其在照明光瞳的光瞳平面中产生另一中间图像。次级中间图像可以是旋转对称的。集光器可包含由NI反射镜和/或由GI反射镜实现的集光器子单元或集光器部件。集光器子单元中的至少一个可构造为Wolter集光器单元。举例来说，Wolter光学单元在US 2003/0043455Al中及其所指定的引文中公开。集光器还可产生偏离旋转对称的光源的中间图像作为第一中间图像。那么，这种中间图像可通过传输光学单元的其它部件成像在照明光瞳的光瞳平面中。
如权利要求10所述的另一传输光学单元增加了在设计照明光学单元的光学部件时的自由度数量。另一传输光学单元可实现为变形光学单元。或者，可以借助另一传输光学单元使光源的已非旋转对称的图像成像。另一传输光学单元可由旋转对称的望远镜光学单元实现。或者，传输光学单元可包含至少一个柱形部件。
如权利要求11所述的光学***、如权利要求12所述的照明***、如权利要求13所述的投射曝光设备、如权利要求14所述的生产方法以及如权利要求15所述的微结构或纳米结构部件的优点对应于前文中参照照明光学单元所讨论的优点。
附图说明
下文将基于附图来更详细地解释本发明的示例性实施例。附图中：
图1十分示意性地示出用于EUV微光刻的投射曝光的子午截面，该投射曝光设备包括光源、照明光学单元和投射光学单元；
图2同样以子午截面示意性地示出在图1的照明光学单元内的照明光的所选单独光线的光束路径，其从中间焦点行进至设置于投射光学单元的物平面中的掩模母版；
图3显示由照明光学单元产生的子光瞳区域的布置，其位于投射光学单元的出射侧光瞳平面的出瞳中；
图4显示位于照明光学单元的照明光瞳的光瞳平面中的子光瞳区域布置，其属于图3的子光瞳区域布置；
图5和图6显示对应于图3和图4的用于投射曝光设备的另一照明设定的子光瞳布置，其中描绘了子光瞳区域的替代堆叠(packing)；
图7和图8显示对应于图3和图4的用于投射曝光设备的另一照明设定的子光瞳布置，其中不同于图3到图6的照明设定，照明光学单元的照明预定分面反射镜并没有设置在照明光学单元的光瞳平面中，以产生图7和图8的布置；
图9和图10显示对应于图3和图4的用于投射曝光设备的另一照明设定的子光瞳布置，其中描绘了子光瞳区域的替代堆叠；
图11和图12显示对应于图3和图4的用于投射曝光设备的另一照明设定的子光瞳布置，其中描绘了具有逐列偏移的子光瞳区域的替代堆叠；
图13和图14显示对应于图3和图4的用于投射曝光设备的另一照明设定的子光瞳布置，其中描绘了子光瞳区域的替代堆叠；
图14a和图14b显示对应于图3和图4的投射曝光设备的另一照明设定的子光瞳布置，其中描绘了通过将照明光瞳中的子光瞳区域的笛卡尔坐标xy网格旋转45°而产生的子光瞳区域的替代堆叠；
图15和图16显示对应于图3和图4的用于投射曝光设备的另一照明设定的子光瞳布置，其中描绘了子光瞳区域的替代堆叠，其中不同于图3到图14，子光瞳区域在照明光学单元的照明光瞳中偏离圆形形式(即非旋转对称)，且在投射光学单元的出瞳中为圆形(即在该处为旋转对称)；
图17显示作为传输光学单元的一部分的集光器的实施例，其用于经由第一分面反射镜将照明光引导至照明光学单元的照明预定分面反射镜；
图18以类似于图1的描述显示了用于EUV微光刻的投射曝光设备的另一实施例，该投射曝光设备包含照明光学单元和投射光学单元，投射光学单元包含用于产生位于照明光学单元的第一分面反射镜上游的光源椭圆中间图像的第一传输光学单元；
图19以图表显示出通过照明光学单元的光瞳成像和场成像的成像比例对照明光学单元的一个实施例的光瞳分面反射镜的光瞳分面焦距的依赖性；
图20以类似于图18的描述显示了包含照明光学单元的另一实施例的投射曝光设备，该照明光学单元包括位于照明预定分面反射镜下游的另一传输光学单元，用于产生照明光学单元的照明光瞳，照明预定分面反射镜预先确定物场中的照明角度分布，并具有偏离圆形形式的包络线，其中，另一传输光学单元实现为具有旋转对称成像效应的望远镜光学单元；
图21和图22以类似于图20的描述显示了包含照明光学单元的其它实施例的投射曝光设备，其中另一传输光学单元实现为变形光学单元；
图23a/b十分示意性地显示出照明光学单元的另一实施例的透镜部分，其包含照明光学单元的未布置在照明光瞳中的照明预定分面反射镜以及柱形光学单元形式的下游传输光学单元；其中
图23a显示穿过照明预定分面反射镜的一部分和布置在要照明的掩模母版下游的光束路径中的照明光瞳之间的照明光学单元的一部分的包含物***移方向的纵向剖面(yz剖面)，并且
图23b显示出垂直于此形成的对应纵向剖面(xz剖面)；
图24以类似于图18的描述显示了包含照明光学单元的另一实施例的投射曝光设备，其具有根据图23的光学效应；
图25和图26以类似于图3和图4的描述显示了另一照明设定(最大光瞳填充)的照明子光瞳的布置，其具有位于投射光学单元的出瞳中的椭圆形子光瞳区域以及位于照明光学单元的照明光瞳中的圆形子光瞳区域；
图27和图28以类似于图25和图26的描述显示了子光瞳区域的另一堆叠布置，其具有位于投射光学单元的出瞳中的椭圆形子光瞳区域以及位于照明光学单元的照明光瞳中的圆形子光瞳区域；
图29和图30以类似于图7和图28的描述显示了子光瞳区域的另一光栅布置；
图31和图32以类似于图29和图30的描述显示了子光瞳区域的另一布置，其中不同于图25到图29的布置，照明光学单元包含了未布置在照明光学单元的光瞳平面中的照明预定分面反射镜，以产生图31和图32的布置；
图33和图34以类似于图31和图32的描述显示了具有逐列偏移的子光瞳区域的另一布置；
图35和图36以类似于图27和图28的描述显示了子光瞳区域的布置，其在投射光学单元的出瞳中实施为圆形且在照明光学单元的照明光瞳中实施为椭圆形；
图37示出成像光学单元的实施例的子午截面，其可用作图1的投射曝光设备中的投射透镜，其实现为物侧变形光学单元，其中描绘了主光线以及两个所选场点的上方和下方彗形光线的成像光束路径；以及
图38显示从图37中的观看方向XXXVIII看见的图37的成像光学单元的视图。
具体实施方式
在图1中以子午截面并十分示意性示出的微光刻投射曝光设备1包含用于照明光3的光源2。光源为EUV光源，产生波长范围在5nm和30nm之间的光。在此，该光源可以是LPP(激光产生等离子体)光源、DPP(放电产生等离子体)光源或基于同步加速器的光源，如自由电子激光器(FEL)。
传输光学单元4用于引导从光源2发出的照明光3。该传输光学单元包含集光器5(在图1中仅针对其反射效果显示)和传输分面反射镜6(其还称作第一分面反射镜并将详细说明如下)。照明光3的中间焦点5a布置在集光器5和传输分面反射镜6之间。在中间焦点5a的区域中，照明光3的数值孔径为例如NA＝0.182。照明预定分面反射镜7(其同样在下面更详细地说明)布置在传输分面反射镜6的下游，因此也在传输光学单元4的下游。如同样在下面更详细说明的，在照明光学单元11的一个实施例中，照明预定分面反射镜7可布置在照明光学单元11的光瞳平面中或其区域中，而在照明光学单元11的另一实施例中，照明预定分面反射镜7还可布置为与照明光学单元11的光瞳平面相距一距离。
掩模母版12布置在投射曝光设备1的下游投射光学单元10的物平面9中，其在照明光3的光束路径中设置在照明预定分面反射镜7的下游。投射光学单元10及下文所述其它实施例的投射光学单元是投射透镜。
下面使用笛卡尔xyz坐标系来简化位置关系的描述。在图1中，x方向垂直于附图平面延伸，并延伸进附图平面中。在图1中，y方向向右延伸。在图1中，z方向向下延伸。附图中使用的坐标系分别具有相互平行延伸的x轴。这些坐标系的z轴范围在相应考虑的附图中跟随照明光3的相应主方向。
光学部件5至7为投射曝光设备1的照明光学单元11的构件。照明光学单元11用于以限定方式照明物平面9中的掩模母版12上的物场8。物场8具有弧形或部分圆形形式，并由两个互相平行的圆弧与两个直边边缘定界，两个直边边缘在y方向上延伸长度y0且在x方向上具有间隔x0。纵横比x0/y0为13比1。图1的插图显示物场8的平面图，其未按比例绘制。边缘形式8a为弧形。在替代性且同样可行的物场8的情况下，其边缘形式是矩形。
在图1中仅局部且十分示意性示出投射光学单元10。显示了投射光学单元10的物场侧数值孔径13与像场侧数值孔径14。投射光学单元10的用于在这些光学部件15、16之间引导照明光3的其它光学部件(图1中未示出)位于投射光学单元10中所示的光学部件15、16之间，其例如可实现为反射EUV照明光3的反射镜。
投射光学单元10使物场8成像在晶片19(其与掩模母版12一样由未详细描述的保持器承载)上的像平面18的像场17中。掩模母版保持器和晶片保持器可借助适当的位移驱动器在x方向和y方向上移动。在图1中，晶处保持器的安装空间需求以矩形框20示出。安装空间需求20为矩形，其在x、y和z方向中的范围取决于其中容纳的部件。例如，从像场17的中心开始，安装空间需求20在x方向和y方向上具有1m的范围。从像平面18开始，安装空间需求20还在z方向上具有例如1m的范围。照明光3在照明光学单元11和投射光学单元10中必须被引导为使得其在各情况下被引导通过安装空间需求20。
传输分面反射镜6具有多个传输分面21。传输分面反射镜6可构造为MEMS反射镜。在这些传输分面21中，根据图2的子午截面示意性示出一列共九个传输分面21，这些分面在图2中从左到右表示为211至219。事实上，传输分面反射镜6具有基本上更多个传输分面21。传输分面21分组成未做任何更详细描述的多个传输分面群组。
总体上，传输分面反射镜6具有被照明光3照射的区域，并可具有小于1的x/y纵横比。该纵横比的数值y/x可为至少1.1、甚至更大。
在具有布置在光瞳平面中的照明预定分面反射镜7的照明光学单元的一个实施例中，传输分面群组的x/y纵横比至少具有与物场8的x/y纵横比相同的尺寸。在所示实施例中，传输分面群组的x/y纵横比大于物场8的x/y纵横比。传输分面群组具有类似于物场8的边缘形式的局部圆形弯曲群组边缘形式。有关传输分面反射镜6的设计的进一步细节可参考WO 2010/099 807 A。
通过分组传输分面21而形成的传输分面群组或对应于这些分面群组的单体分面可在x方向上具有70毫米、在y方向上具有约4毫米的范围。
举例来说，每个传输分面群组布置在16行中，其布置为在x方向彼此偏移且分别由在y方向上相邻布置的7列传输分面21组成。传输分面21中的每个为矩形。
传输分面群组中的每个引导照明光3的一部分以部分或完全照明物场8。
传输分面21是可在至少两个倾斜位置切换的微反射镜。传输分面21可实现为绕着两个相互垂直的旋转轴倾斜的微反射镜。传输分面21可排列成使得照明预定分面反射镜7以预定边缘形式以及传输分面21与照明预定分面反射镜7的照明预定分面25之间的预定关联性来照明。关于照明预定分面反射镜7与投射光学单元10的实施例的相关细节可参考WO20101099807 A。照明预定分面25是可在至少两个倾斜位置之间切换的微反射镜。照明预定分面25可实现为连续地且独立地绕两个相互垂直的倾斜轴倾斜的微反射镜，即可置于多个不同的倾斜位置，特别是当照明预定分面反射镜7布置成与照明光学单元的光瞳平面相距一距离时。
图2示出传输分面21与照明预定分面25之间预定关联性的示例。与传输分面211至219相关联的照明预定分面25具有对应于该关联性的指数(index)。由于该关联性，照明分面25从左向右以顺序256、258、253、254、251、257、255、252及259被照明。
分面21、25的指数6、8和3关联于三个照明通道VI、VIII及III，其从第一照明方向照明三个物场点26、27、28(在图2中从左至右编号)。分面21、25的指数4、1和7关联于另外三个照明通道IV、I、VII，其从第二照明方向照明三个物场点26至28。分面21、25的指数5、2和9关联于另外三个照明通道V、II、IX，其从第三照明方向照明三个物场点26至28。
照明方向被分配给：
-照明通道VI、VIII、III，
-照明通道IV、I、VII以及
-照明通道V、II、IX
各照明方向分别相同。因此，传输分面21被分配给照明预定分面25使得物场8的远心照明产生附图所示的照明示例。
物场8以镜面反射镜的方式由传输分面反射镜6和照明预定分面反射镜7照明。镜面反射镜的原理从US 2006/0132747 Al中可知。
投射光学单元10具有930毫米的物/像偏移dOIS。后者定义为物场8中心点与像场17中心点上法线穿过物平面9的交叉点之间的距离。具有投射光学单元10的投射曝光设备1具有1280毫米的中间焦点/图像偏移D。该中间焦点/图像偏移D定义为像场17中心点与中间焦点5a的法线在像平面18上的交叉点之间的距离。具有投射光学单元10的投射曝光设备l具有1250毫米的照明光束/图像偏移E。该照明光束/图像偏移E定义为图像场17中心点与照明光束3穿过像平面18的交叉区域之间的距离。
投射光学单元10具有包含偏离圆形形式的包络线的入瞳。类似地，投射光学单元10实现为变形光学单元，使得该入瞳被转换为像场侧出瞳，其包络线为旋转对称的。投射光学单元10的出瞳所在的光瞳平面在图1中在29a处示意性地显示。
图3示出投射光学单元10的出瞳的旋转对称(特别是圆形)包络线的示例。在该包络线29内，照明光3可被引导为投射光学单元10中的成像光。示出在其中引导照明光3的子光瞳区域30。换言之，子光瞳区域30代表照明光学单元11的照明通道。子光瞳区域30分组以形成四极照明设定形式的极31，以曝光晶片19。根据图3的极31具有大致扇形形式，并分别覆盖约45度的圆周角。该四极照明设定的单独极31呈现为子光瞳区域30的光栅状布置群组的包络线。在这些群组中，子光瞳区域30以逐列和逐行的方式布置。
图4显示照明光学单元11的照明光瞳中的子光瞳区域30的布置，沿着照明光3的光束路径再往下为图3的子光瞳区域30的布置。
照明光学单元的照明光瞳所在的光瞳平面在图1中在32处示意性示出。该照明光瞳平面32与图1实施例中的照明预定分面反射镜7的布置平面相距一距离。
在替代照明光学单元中，照明光瞳平面32与照明预定分面反射镜的布置平面重合。在该情况下，照明预定分面反射镜7为光瞳分面反射镜。在该情况下，照明预定分面25实现为光瞳分面。在此，这可涉及单体光瞳分面或细分为多个微反射镜的反射镜群组。作为照明光学单元的一部分的光瞳分面反射镜在例如US 6452661、US6195201和DE102009047316Al中公开。
图4的照明光瞳由照明光学单元10的变型产生，其中照明预定分面反射镜7实施为光瞳分面反射镜。
图4的照明光学单元11的照明光瞳适用于投射光学单元10的入瞳，且根据该适用性而具有偏离圆形形式的包络线33。
照明光学单元11的照明光瞳的包络线33是定界照明光学单元11的具有最大范围的照明光瞳的轮廓。具有最大范围的照明光学单元11的照明光瞳是这样的照明光瞳，利用该照明光瞳，使用照明光学单元11产生物场8中的照明角度分布的最大照明角度带宽。就具有不同照明角度分布的不同照明设定可由照明光学单元11产生而言，具有最大可生成面积的照明光瞳是具有最大范围的照明光瞳。在均匀光瞳填充的情况下，具有最大面积的光瞳还称作常规照明设定。
在图4的实施例中，包络线33具有椭圆形形式。根据该适用性，相较于图3的出瞳的形式，极31还在y方向上压缩。在图4的照明光瞳中，子光瞳区域30为圆形且呈现为光源2的图像。在具有旋转对称使用的光发射表面的光源2的情况下，这相应地在非变形成像的情况下在照明光学单元11的照明光瞳中产生圆形形式的子光瞳区域30。
变形投射光学单元10将导致子光瞳区域30在投射光学单元的出瞳中椭圆地扭曲，并在y方向上的范围大于在x方向上的范围，如图3所示。
照明光瞳的包络线33在第一光瞳维度(即x方向)中具有最大范围A，且在第二光瞳维度(即y方向)中具有最小范围B。包络线33的范围A/B(即x/y纵横比)的比例对应于投射光学单元的变形成像尺度的比例。在投射光学单元10中，这些成像尺度在yz平面中为1/8的缩小成像尺度βy且在xz平面中为1/4的缩减成像尺度βx。所产生的是βx/βy＝A/B＝2。在1.05和5之间、特别是在1.2和3之间的范围内的其它比例也是可能的。
在图4的照明光瞳内的子光瞳区域30的布置使得子光瞳区域30在具有最大范围A的光瞳维度中比在具有最小范围B的光瞳维度中彼此间隔得更远。该距离比例在投射光学单元10的出瞳内适用约1.1的比例(参照图3)。
在照明光瞳中的子光瞳区域30的布置是具有列Z和行S的光栅布置。在该情况下，相邻列Zi、Zj之间的距离大致对应于子光瞳区域30的范围。相邻行之间的距离为单独子光瞳区域30范围的倍数。
相邻列Zi、Zj的子光瞳区域30布置成彼此偏移相邻子光瞳区域30的列间距aij的一半。
图5和图6显示出子光瞳区域30的另一布置，首先在投射光学单元10的出瞳中(参照图5)，接着在照明光学单元11的照明光瞳中(其适用于投射光学单元10的入瞳)(参照图6)。对应于前文中关于图3和图4已作出解释的部件和结构元件及功能将大致以相同参考符号表示且不再详细讨论。这同样适用于后续分别显示子光瞳区域30的布置的附图对，首先在投射光学单元10的出瞳中，接着在照明光学单元11的照明光瞳中(其适用于投射光学单元10的入瞳)。
根据图5和图6的子光瞳区域30的布置还由具有实现为光瞳分面反射镜的照明预定分面反射镜的照明光学单元产生。根据图6的光瞳分面为矩形。边缘长度的纵横比对应于投射透镜的成像尺度的比例。
在投射光学单元10的出瞳中呈现四极照明设定的变型，其不同于图3中极31的包络线形式的设定。图5的极31大致上为方形，其中极31的径向外部边界跟随包络线29的形式。
在图5和图6的布置中，子光瞳区域30以矩形光栅的形式布置。该子光瞳区域布置的列间隔大致上对应于图6的照明光瞳中的子光瞳区域30的范围。行间距为其倍数。
图7和图8显示出在投射光学单元10的出瞳中(参考图7)以及在照明光学单元11的照明光瞳中(参考图8)的子光瞳区域30的布置，在原则上对应于图5和图6的四极照明设定的情况下。图7和图8的子光瞳区域30的布置由未布置在光瞳平面中的照明预定分面反射镜7产生。照明通道的重迭出现在光瞳平面中，因此子光瞳区域30在y方向上彼此合并。接着，在y方向上的子光瞳区域30的列间隔小于单独子光瞳区域30的范围。子光瞳区域的行间隔与子光瞳区域在x方向上的范围大致具有相同尺寸。照明预定分面反射镜7的分面25在图8中为矩形，类似于图6的光瞳分面。边缘长度的纵横比对应于投射透镜的成像尺度的比例。
图9和图10显示出在另一四极照明设定情况下的子光瞳区域30的另一布置变型。相较于图3的设定，在图9的设定中的极31以切口扇形的形式定界，因此与图3相比，四极照明出现了更大的最小照明角度。
在照明光瞳中(参考图10)，子光瞳区域30以相邻列Zi、Zj的间隔布置，该间隔对应于相邻行Si、Sj的间隔。再一次，相邻列Zi、Zj的子光瞳区域30分别布置为彼此偏移一列中的相邻子光瞳区域30的间距aij的一半。子光瞳区域30可以六边形网格布置。在该情况下，照明预定分面反射镜7的分面25是圆形或六边形，适用于等离子体的形式，即光源2的形式。
图11和图12显示出子光瞳区域30的另一布置，其对应于图5和图6的布置，其中，子光瞳区域布置的相邻行之间的距离减小。极31在投射光学单元10的出瞳中具有约为方形边缘的轮廓。
图13和图14显示出子光瞳区域30的布置，其对应图11及图12的布置，在该情况下，光栅布置的列之一的子光瞳区域30布置为相对光栅布置的相邻列的子光瞳区域彼此偏移一列内的彼此相邻的子光瞳区域30的间距aij的一半。在投射光学单元10的变形成像效应所造成的在y方向中的压缩后，这将导致子光瞳区城非常紧密的压缩，甚至在出瞳(参照图13)中也如此。
照明预定分面反射镜7的分面25并非实现为单体或宏观的分面，而可由微反射镜群组接合成。在该情况下，若微反射镜分别以子单元组合，这些虚拟分面的逐列或逐行位移是不可能的。由于因子单元间转换而出现的间隙，上述的位移将失效，因为虚拟分面无法延伸超过子单元。特别针对照明预定分面反射镜7的分面25的技术实施，在相对无旋转对称边缘的照明光瞳(例如椭圆照明光瞳)的主轴旋转的笛卡尔网格上承担这些子单元是有利的、且因此对虚拟分面25的布置也是有利的。关于垂直和平行扫描方向的光瞳的坐标x和y，这对应于该布置的其中一行Si的子光瞳区域相对于该布置的相邻行Sj的子光瞳区域30彼此偏移一行内的彼此相邻的子光瞳区域30的间隔bij的一半。因此，可在出瞳中产生与上述位移几乎相同的效果。这在图14a和14b中示出。
这些附图首先显示投射光学单元10的出瞳的照明的变型(图14a)，并接着显示照明光学单元11的相关照明光瞳的照明的变型(图14b)，其分别针对具有以可能的最互补方式填充的光瞳的照明设定。图14a和14b的描述基本上对应于例如图3和图4的光瞳描述。
图14b显示根据子光瞳区域30的布置的虚拟照明预定分面25的布置，这基于具有布置在照明光瞳中的照明预定分面反射镜7的照明光学单元11的布置。照明预定分面25相对笛卡尔xy网格旋转45度。
图14a显示在变形成像至投射光学单元10的出瞳中的子光瞳区域30布置之后出现的效应。照明光瞳中的圆形子光瞳区域30的笛卡尔旋转布置变成在出瞳中的椭圆子光瞳区域30的近似六边形布置。
图15和16显示子光瞳区域30的布置，其对应于图13和14，差别在于，照明光瞳中的子光瞳区域30(参考图16)分别具有偏离圆形形式的形式，即在第一子光瞳维度(图16中的x方向)中具有最大范围且在第二子光瞳维度(图16中的y方向)中具有最小范围。
子光瞳区域30是具有轴比2的椭圆形，其中椭圆的长轴平行于x方向延伸且短轴平行于y方向延伸。图16的照明光瞳中的椭圆子光瞳区域30成为例如对应椭圆光源2的图像。在照明光瞳中为椭圆的子光瞳区域30的取向被选择为使得圆形子光瞳区域30出现在投射光学单元10的出瞳中，作为投射光学单元10的变形效应的结果。
或者，在图16方式中为椭圆的子光瞳区域还可经由例如旋转对称的光源2的变形成像而出现。
图17显示集光器34的示例，其可用于代替图1的集光器5，与第一分面反射镜6一起形成传输光学单元4以将照明光引导至光瞳平面32。对应于前文中关于图1至图16(特别是图1和图2)已作出解释的部件将以相同参考标号表示且不再详细讨论。
包含集光器34的传输光学单元4具有变形效应，使得图16类型的椭圆子光瞳区域30在光瞳平面32的照明光瞳中产生。第一分面反射镜6在图17中示意性地以传输描绘。明显地，第一分面反射镜6的光学效应相应地在反射中实现。
集光器34包含在照明光3的光束路径中的第一椭球面反射镜35，椭球面反射镜相对于集光器34的中心光轴OA是旋转对称的。
椭球面反射镜35将从光源2发出的使用光转移至中间焦点5a。因此，椭球面反射镜35为第一集光器子单元，其在照明光3的光束路径中产生光源2的二级中间图像。在图17的实施例中，中间图像5a具有光源2的对称性。在光源2为旋转对称的情况下，这还适用于中间影像5a。
在照明光3的光束路径中，椭球面反射镜35之后是另一个集光器子单元36，其实现为嵌套集光器(nested collector)，且在其功能方面、在任何情况下在其主平面方面，其对应于Wolter集光器。图17使用虚线描绘出在yz截面中的光束路径，即在对应于图l的子午截面的平面中的光束路径。图17中使用点划线示出在与yz截面垂直的xz截面中的照明光3的光束路径。
集光器子单元36划分为具有关于光轴OA旋转对称的反射表面轮廓的双曲线外壳37和椭圆外壳38。
这些椭圆外壳分别在yz截面(参考图17的外壳截面38y)和xz截面(参考图17的外壳截面38x)中描绘出。因此，yz截面仅切割外壳截面38y，xz截面仅切割外壳截面38x。相应椭圆外壳38(在其绕光轴的持续范围中彼此链接)在图17中具有相同的上标指数，如指数“1”。外壳截面38x1和38yl是具有不同曲率半径和不同圆锥常数的锥形截面，它们沿着绕光轴的周向方向持续地彼此合并。如此，产生了集光器子单元36的彼此嵌套布置的全部八个椭圆外壳38。
椭圆外壳38xi的偏转反射效应(即，理论上，折射率)大于相应关联外壳38yi的偏转反射效应。所产生的为集光器子单元36和第一分面反射镜6之间的照明光3的光束路径，如图17所描绘的，其中，由椭圆外壳38x反射的照明光3的光线彼此收敛地传播，由椭圆外壳38y反射的照明光3的光线彼此平行地传播。
在yz平面中，第一分面反射镜6的传输分面21具有成像效应，并与椭圆外壳38y一起在yz平面中产生光源2的另一图像。该图像在光瞳平面32中产生。那么，针对每个照明通道在光瞳平面32中产生子光瞳范围30。在xz平面中，第一分面反射镜6的传输分面不具有成像效应，因此照明光3由传输分面21在xz平面中反射，如同其由平面反射镜反射那样，在图17的示意传输描述中，这不会导致照明光3的点划线光线(在xz方向传播)的方向改变。因此，仍维持在椭圆外壳38x的成像效应的情况下，同样地在光瞳平面32中成像中间图像5a。
整体而言，图17的布置的第一分面反射镜6的传输分面21实现为柱形反射镜，其在yz平面中具有凹曲率。由于第一分面反射镜6在照明区域(其y范围比x范围大)上被照明，所以光源的图像在光瞳平面32中产生，即，例如图16所示的子光瞳区域(其y范围比x范围小)。
图18显示投射曝光设备1的另一实施例。取代了绘示于子午截面中具有六个反射镜Ml至M6的投射光学单元10，可使用变形投射光学单元的实施例，如US 2013/0128251 Al所描述。
在光源2下游的光束路径中，图18的投射曝光装置1的照明光学单元11包含集光器39和下游传输反射镜40，两者形成变形光学单元，并从在该实施例中为旋转对称的光源2在中间焦点5a处产生椭圆中间图像。因此，在yz平面中从集光器39到第一分面反射镜6的光束路径由实线描绘，而在xz平面中从集光器39到第一分面反射镜6的光束路径由虚线描绘。
传输光学部件39、40的光学效应使得在中间焦点5a处的中间图像不是旋转对称的，并在x方向具有比在y方向更大的范围。在中间焦点5a处的中间图像可为椭圆形的。那么，具有对应于该中间图像的x/y纵横比的子光瞳区域30的照明光瞳借助第一分面反射镜6和照明预定分面反射镜7产生。这还可用于根据例如图16的布置在照明光瞳中产生子光瞳区域30的布置。在图18的照明光学单元11中，第一分面反射镜6的传输分面21不需要旋转不对称的折射率或任何明显偏离旋转对称的折射率。由于第一分面反射镜6的传输分面21没有被照明光3垂直照射，所以有利地，以复环面或椭圆方式来实施这些分面21。
在图18的示例性实施例中，传输反射镜40描绘为NI反射镜，即由照明光3以在0度到30度之间的入射角照射的反射镜。或者，传输反射镜40还可实现为掠入射反射镜(GI反射镜)，即由照明光3以在60度到90度之间的入射角照射的反射镜。
相反地，前文中参考图17描述的集光器子单元36的反射镜(特别是椭圆外壳38)可实现为NI反射镜。
图18的照明光学单元11包含位于集光器39下游的一共三个NI反射镜部件，即传输反射镜40、第一分面反射镜6和照明预定分面反射镜7。与前文所解释的照明光学单元不同，这需要图18的照明光学单元11中的光源2与投射光学单元10布置在像平面18的相同侧。
下文中，将基于图19和20描述用于投射曝光设备1的照明光学单元11的另一实施例。对应于前文中关于图1到图18(特别是关于图18)已作出解释的部件将以相同参考标号表示且不再详细讨论。
从光源2开始，图20的照明光学单元11包含旋转对称的集光器41(其功能对应图1实施例中的集光器5的功能)及在其下游的第一分面反射镜6和照明预定分面反射镜7。光源2在中间焦点5a处的图像为旋转对称的。使用传输分面反射镜6和照明预定分面反射镜7，将产生根据上述实施例的具有偏离圆形形式的包络线的照明光瞳。在图20的照明光学单元11中，照明预定分面反射镜7布置在与光瞳平面32共轭的光瞳平面中。照明预定分面反射镜7的范围(那么其充当光瞳分面反射镜)在x方向中为在y方向中的两倍大。
具有两个传输反射镜43、44的另一传输光学单元42布置在照明预定分面反射镜7和物场8之间。传输光学单元42首先与照明预定分面反射镜7一起将传输分面反射镜6的传输分面群组成像在物场8上，接着将光瞳平面32a成像在投射光学单元10的入瞳(布置在光瞳平面32中)上。该光瞳平面32可设置在照明光3的光束路径中的物场8的上游(即在第二传输反射镜44与物场8之间)、或设置于成像光的光束路径中的物场8的下游(由掩模母版12反射)。两个变型都在图20中示意性地描绘出。因此，传输光学单元42将光瞳平面32a成像于投射光学单元10的入瞳平面32上，那么照明光瞳之一将作为子光瞳区域30的叠加产生，如在前文中有关子光瞳区域30的各种布置变型的讨论所作的解释。
针对结合场和光瞳成像，可实现某些成像尺度对(在图19的图表中说明)，其中涉及了传输光学单元42。在各情况下，绘制了成像尺度β，其为光瞳分面反射镜7的光瞳分面的焦距的函数。两个上部分支βZP和βZF表示在传输光学单元42产生中间图像的情况下，光瞳成像(βZP)和场成像(βZF)的成像尺度的相依性。两个下部分支βP和βF表示传输光学单元42并未产生中间图像的情况，其将于下文中作更详细的讨论并实现于图20的投射光学单元11中。在此，βP表示光瞳成像的成像尺度，βF表示场成像的成像尺度。
图20的照明光学单元11的尺寸做成在与770毫米区域中的光瞳分面的焦距结合后，实现针对光瞳成像的成像尺度βP-1以及针对场成像的成像尺度约-1.75。第一传输反射镜具有约为-1100毫米的焦距，第二传输反射镜44具有绝对值为约1000毫米的略小焦距。照明光3所照射的光瞳分面反射镜7的使用区域在x方向中具有约500毫米的范围，在y方向中具有约250毫米的范围。
图21显示用于投射曝光装置1的照明光学单元11的另一实施例。对应前文中关于图1到图20已作出解释的部件和结构元件及功能将大致以相同参考标号表示且不再详细讨论。
在图21的照明光学单元11中，照明预定分面反射镜7为圆形(即其xy纵横比为1)，并又实现为光瞳分面反射镜7。光瞳分面反射镜7下游的传输光学单元42实现为变形光学单元，并产生照明光学单元11的照明光瞳，其包络线33偏离来自仍以旋转对称包络线存在于光瞳平面32a中的圆形形式，如前文中在各子光瞳区域布置的上下文所作的解释。
图21的变形传输光学单元42又实现为具有两个传输反射镜，在由照明光照射的顺序中，它们由参考标号45和46表示。与约1010毫米和670毫米的光瞳分面反射镜7的光瞳分面的焦距一起，该传输光学单元42将在xy平面中产生约1.2的成像尺度βF，并在yz平面产生约2.4的成像尺度βF。同时，传输光学单元42分别以-1.5和-0.75的成像尺度在xz平面和在yz平面成像圆形的光瞳分面反射镜，并因而提供所需的椭圆入瞳。
传输反射镜45、46的焦距在xz平面中为-12.6m和1214mm，在yz平面中为-461mm和889mm。
在图21的照明光学单元11中，光瞳分面反射镜7上的照射区域具有184毫米的总半径。因此，光瞳分面反射镜7上的照射区域的直径明显小于图20的光瞳分面反射镜7中的照射区域的最大范围。这将导致传输分面21的较小的切换角度(switching angle)。这简化了这些分面21的技术实施。
传输分面21分组形成的传输分面群组、或者对应这些分面群组的单体分面在图21的照明光学单元11中在x方向上具有100mm的范围，在y方向上具有3毫米的范围。
图22显示对应于图21的照明光学单元11的另一实施例，其包含对应于图21的传输光学单元42的传输光学单元47的不同设计。传输光学单元47的传输反射镜45、46分别匹配约2010毫米和1020毫米的光瞳分面反射镜7的光瞳分面的焦距，以及再次为像场及光瞳而无中间图像。这造成分别为-1.3和-0.65的光瞳成像的成像尺度βP、以及分别为-1.0和-2.0的场成像的成像尺度βF。
光瞳分面反射镜7在图22的照明光学单元11中也是圆形，其中光瞳分面反射镜7的照射区域具有211毫米的半径。
通过将传输分面21进行分组形成的传输分面群组或对应于这些群组的单体场分面在x方向中的尺寸为120毫米，在y方向中的尺寸略小于4毫米。
设置在照明预定分面反射镜7下游的传输光学单元还可用于降低针对传输分面21所需的切换角度，特别是当该照明预定分面反射镜未设置在光瞳平面中，即当其实现为镜面反射镜时。
图23a显示出穿过照明预定分面反射镜7和光瞳平面32之间的照明光学单元11的一部分的yz截面，光瞳平面在该情况下设置在照明光3的光束路径中的掩模母版12的下游，照明光瞳产生在该部分中。
图23b示出对应的xz截面。
在与上面解释的与图17相当的示意传输透镜截面中，描绘了照明光3的光束路径的构造。
照明光瞳内的子光瞳范围30的程度由以下关系式产生：
Δk＝l(l/zEP-1/zSR)
Δk为照明角度的变化的测量值，因此是属于相应考虑的照明通道的相应子光瞳区域30的范围的测量零上。在此，1表示物场8在相应考虑维度x或y中的范围。zEP描述照明光瞳与物平面9之间在z方向上的距离，即沿着照明光3的光束路径。该距离在yz平面中与在xz平面中不同。zSR描述照明预定分面反射镜7在z方向中与物平面9的距离。
若在yz平面中考虑上述方程式，即在包含物***移方向y的平面中，则l表示扫描长度(在扫描方向上的物场尺寸)。那么，Δk量化子光瞳区域30的长度，其在y方向中在扫描过程期间以整合的方式出现。由于扫描过程，相应子光瞳范围30因此沿扫描方向以棒状方式变形，这是子光瞳区域30还称作棒状物的原因。
在变形投射光学单元10的情况下以扫描整合方式可实现的是，照明光瞳完全由子光瞳区域30填充，全部或是在预定照明极(参照例如图4中的极31)，即以扫描整合的方式，掩模母版12上的点被照明光瞳内或预定极内来自每一照明方向的照明光照射。以投射曝光设备的扫描几何形状，通过zSR与zEP的距离条件的适当匹配，可在预定的容差内以扫描整合方式获得均匀完整填充的光瞳。
柱面镜48(表示设置在照明预定分面反射镜7下游的传输光学单元)设置在照明预定分面反射镜7和掩模母版8之间。柱面镜48只在xz平面具有成像效果，因此如图23b所示，这将导致照明预定分面反射镜7的虚拟放大。照明预定分面反射镜7的虚拟放大图像显示在图23b的49。因此，由于柱面镜48，照明预定分面反射镜7关于其x范围会有足寸降低，如图23b中用双头箭头49所示。结果，传输分面21所需的切换角度将降低。再次，由于图23的照明光学单元的不同成像效果，椭圆子光瞳区域30首先在yz平面、接着在xz平面中出现在照明光瞳平面中。这些接着转换为在投射光学单元10的出瞳中的圆形子光瞳区域30，如前文针对在图15和16的上下文中的示例所作的解释。
光瞳平面32不需要在xz平面和yz平面中具有相同的z坐标。这还表示在图23中，其中掩模母版12和光瞳平面32之间的距离在图23a中比在图23b中大。
作为图23所描述的传输分面21分倾斜角度要求的降低的替代，需要较大的分面21切换角度的照明预定分面反射镜7的纵横比可由包含针对不同的大切换角度和精度而设计的两个倾斜轴的传输分面21来确定。举例来说，这些各向异性倾斜角度特征可通过具有不同硬度的弹簧绞链、具有不同定位力或各向异性阻尼的定位电机来达成。
图24显示包含具有这种柱面镜48的投射光学单元11的示例性实施例的投射曝光设备1的变型例。从集光器41开始，图24的投射光学单元11再次包含奇数个反射部件，即传输分面反射镜6、照明预定分面反射镜7及柱面镜48。因此，以类似于图18的照明光学单元的方式，在图24的照明光学单元中，光源也与投射光学单元10设置在像平面18的同一侧。
图25到图36显示照明光学单元11的照明光瞳以及投射光学单元10的出瞳的照明变型，其分别针对具有尽可能完整填充的光瞳的照明设定。图25到图36的描述原则上对应于图3到图16的光瞳描述。
图25显示具有圆形包络线29的在投射光学单元10的出瞳中的椭圆子光瞳区域30的实施例。子光瞳区域30是具有约1/2的x/y纵横比的椭圆形。相关的照明光瞳(参照图26)具有x/y纵横比为2的包络线33以及圆形子光瞳区域30。照明光瞳中的整体照射的区域为椭圆形。
在出瞳中(图25)，子光瞳区域30的光栅布置在x和y方向中具有相同的网格常数。
图27和28对应于图25及图26，不同之处在于，在投射光学单元10的出瞳和在照明光学单元11的照明光瞳中的子光瞳区域30的堆积叠密度(packing density)增加。
图29和30显示子光瞳区域30的布置，其中光栅布置的行之一的子光瞳区域30相对于光栅布置的相邻行的子光瞳区域布置彼此偏移一行内的彼此相邻的子光瞳区域30的间隔的一半。此外，因为相邻列之间的间隔小于子光瞳区域30的y范围，所以相邻列的子光瞳区域30将部分重迭。这导致对透镜出瞳中的照明子光瞳布置的对称性破坏的减少，因此投射曝光设备的成像特性对方向的依赖性较小(参照图29)。
图31和32显示对应于图27及图28的子光瞳区域布置，其中不同于图25到29，照明预定分面反射镜7并未设置在光瞳平面中，而是与其相距一距离。这再次导致子光瞳区域30在y维度的汇合(confluence)。
图33和34显示出当使用与光瞳平面相距一距离的照明预定设定定反射镜时，子光瞳区域布置的情况，其中与图29和30相当，子光瞳区域30首先以偏移方式并接着以紧密堆叠的方式布置。这实际上将导致对投射光学单元10的出瞳的完全填充，而无未照射区域。
再次与图15和16相当，图35和36显示出因投射光学单元10的变形效应，在照明光瞳中的椭圆子光瞳区域(参照图36)以及在投射光学单元10的出瞳中的圆形子光瞳区域30的情况。
图37和38显示出投射光学单元50的另一实施例的光学设计，其可用于投射曝光设备1来取代投射光学单元10。图37和38分别所示的是三个单独光线的光束路径，其在图37和38中从在y方向上彼此隔开的物场点发出。图中所示的是主光线51，即穿过在投射光学单元50的光瞳平面中的光瞳中心的单独光线，并描绘出了在各情况下这些物场点的上部和下部彗形光线52。图37显示投射光学单元50的子午截面。图38显示投射光学单元50的矢状面。
从物场8开始，主光线51包括与物平面9的法线之间的角度CRAO5.1°。
物平面9平行于像平面18。
投射光学单元50的像侧数值孔径为0.55。
图2的投射光学单元50一共有八个反射镜，在从物场8发出的单独光线15的光束路径的顺序中，它们依序编号为M1到M8。这种成像光学单元还可具有不同数量的反射镜，例如四个反射镜或六个反射镜。
在物侧，投射光学单元50实现为变形光学单元。在图37的yz截面中，投射光学单元50具有降低的成像尺度βy 1/8。在与其垂直的xz平面中(参照图38)，投射光学单元50具有降低的成像尺度βx 1/4。
与旋转对称出瞳结合，这些不同的成像尺度βx和βy将导致在yz平面中的物侧数值孔径的尺寸是在xz平面中的一半，比较图37和38即可看出。结果，有利地，在yz平面中可获得5.1度的小主光线角度CRAO。
相关变形投射透镜的优点在US 2013/0128251 Al中进行讨论，其整体内容作为引用并入本文。
投射光学单元50的变形效应分布给反射镜M1到M8的所有光学表面。
图37和38描绘出反射镜M1到M8的计算反射表面。从图37和38的描述可看出，只使用了这些计算反射表面的一部分。只有该实际使用的反射表面区域会实际存在于真实反射镜M1到M8中。这些使用的反射表面由反射镜主体以已知方式承载。
在投射光学单元50中，反射镜M1、M4、M7和M8实现为用于正入射的反射镜，即成像光3以小于45度的入射角入射至反射镜上。因此，投射光学单元50一共有四个反射镜M1、M4、M7和M8用于正入射。
反射镜M2、M3、M5和M6是用于照明光3的掠入射的反射镜，即照明光3以大于60度的入射角入射到反射镜上。成像光3的单独光线15在反射镜M2、M3和M5、M6上的掠入射的典型入射角位在80度的区域。整体而言，投射光学单元50包含正好四个反射镜M2、M3、M5和M6用于掠入射。
反射镜M2和M3形成直接相继设置在成像光3的光束路径中的反射镜对。反射镜M5和M6也形成直接相继设置在成像光3的光束路径中的反射镜对。
一方面的反射镜对M2、M3和另一方面的M5、M6反射成像光3，使得单独光线在这两个反射镜对的相应反射镜M2、M3或M5、M6上的反射角加起来。因此，相应反射镜对M2、M3和M5、M6的相应第二反射镜M3和M6放大了相应第一反射镜M2、M5对相应单独光线施加的偏转效应。反射镜对M2、M3和M5、M6的反射镜的布置分别对应于DE 102009045096 Al中对照明光学单元的描述。
用于掠入射的反射镜M2、M3、M5和M6分别具有非常大的半径绝对值，即与平坦表面的偏差比较小。因此，用于掠入射的这些反射镜M2、M3、M5和M6几乎没有折射率，即几乎没有像凹或凸面反射镜那样的整体光束形成效应，而是有助于特定且特别是局部的像差校正。
反射镜Ml到M8具有涂层，其优化反射镜Ml到M8针对成像光3的反射率。其可以是钌涂层、钼涂层或最上层由钌制成的钼涂层。在用于掠入射的反射镜M2、M3、M5和M6中，可使用具有例如钼或钌形成的夹层的涂层。这些高度反射层(特别是用于正入射的反射镜Ml、M4、M7和M8)可实现为多层状的层，其中连续层可由不同的材料制造。还可使用交替材料层。典型的多层状的层可包含50个双层，其分别由钼层和硅层制成。
反射镜M8(即在像场8之前在成像光束路径中的最后一个反射镜)具有用于成像光3的通道口54，成像光从倒数第三个反射镜M6反射至倒数第二个反射镜M7以通过通道口。反射镜M8以反射方式环绕通道口54使用。所有其它反射镜M1到M7并不包含通道口，以反射方式在不具有间隙的连续区域中使用。
反射镜M1到M8实现为无法由旋转对称函数描述的自由形式表面。投射光学单元50的其它实施例也是可能的，其中反射镜M1至M8中的至少一个实现为旋转对称的非球面。所有反射镜Ml到M8均实现为这类非球面也是可能的。
自由形式表面可由以下自由形式表面方程式(方程式1)描述：
Z P H = c x x 2 + c Y y 2 1 + 1 - ( ( 1 + k x ) ( c x x ) 2 - ( 1 + k y ) ( c y y ) 2 + C 1 x + C 2 y + C 3 x 2 + C 4 x y + C 5 y 2 + C 6 x 3 + ... + C 9 y 3 + C 10 x 4 + ... + C 12 x 2 y 2 + ... + C 14 y 4 + C 15 x 5 + ... + C 20 y 5 + C 21 x 6 + ... + C 24 x 3 y 3 + ... + C 27 y 6 + ...
以下内容适用于该方程式(1)的参数：
ZPH是自由形式表面在点x、y的垂度，其中x2+y2＝r2。在此，r为与自由形式表面方程式的参考轴(x＝0；y＝0)的距离。
在自由形式表面方程式(1)中，C1、C2、C3…表示以x和y幂次展开的自由形式表面级数的系数。
在锥形底部区域的情况理，cx、cy是对应于相应非球面的顶点曲率的常数。因此，适用cx＝1/Rx和cy＝1/Ry。kx和ky均对应于相应非球面的圆锥常数。因此，方程式(1)描述了双锥自由形式表面。
替代可能的自由形式表面可由旋转对称的参考表面产生。针对微光刻投射曝光设备的投射光学单元的反射镜的反射表面，这种自由形式表面己公开于US 2007-0058269Al。
或者，自由形式表面还可借助二维样条曲面来描述。这种的示例是贝兹曲线或非均匀有理B样条(NURBS)。举例来说，二维样条曲面可由xy平面中的点的网格和相关z值来描述、或者由这些点和与其相关的斜率来描述。取决于样条曲面的相应类型，可使用例如关于其连续性和可微分性具有特定特征的多项式或函数借助网格点之间的内插来获得完整的表面。这种的示例是解析函数。
投射光学单元50的反射镜M1到M8的反射表面的光学设计数据可从以下的表格收集。这些光学设计数据在各种情况下从像平面18开始，即在像平面18和物平面9之间的成像光3的反向传播方向描述相应投射光学单元。
这些表格中的第一个描述了光学部件的光学表面的顶点半径(半径＝R＝Ry)。
第二个表格描述了单位为毫米的反射镜M1到M8的圆锥常数kx和ky、可能偏离数值R(＝Ry)的顶点半径Rx以及自由形式表面系数Cn。
第三个表格仍描述幅度，沿着该幅度，相应反射镜从参考表面开始，在y方向上离心(DCY)，在z方向上位移(DCZ)和倾斜(TLA、TLC)。这对应于当实现自由形式表面设计方法时的平行位移和倾斜。本文中，位移发生在y方向及z方向并以毫米为单位，且倾斜关于x轴及z轴发生。在此，倾斜角度以度来描述。首先发生离心，接着为倾斜。离心过程中的参考表面在各情况下为指定光学设计数据的第一表面。针对物场8也描述了在y方向和z方向上的离心。
第四表格描述了反射镜M8到M1的传输数据，即其针对居中地入射于相应反射镜上的照明光线的入射角的反射率。整体传输指定为入射强度在投射光学单元中的所有反射镜反射后所剩余的比例因子。
表面 半径＝Ry 厚度 操作模式
像平面 0 0
M8 -1023.649 0 REFL
M7 690.912 0 REFL
M6 10074.889 0 REFL
M5 72950.754 0 REFL
M4 -4292.992 0 REFL
M3 -21913.738 0 REFL
M2 7573.476 0 REFL
光阑 0 0
M1 -1898.455 0 REFL
物平面 0 0
用于图37/38的表1
用于图37/38的表2a
用于图37/38的表2b
用于图37/38的表2c
用于图37/38的表3a
用于图37/38的表3b
用于图37/38的表4
投射光学单元50的整体反射率为10.17％。
非球面反射镜的旋转对称轴一般相对于像平面9的法线倾斜，如表格中的倾斜数值所清楚表示。
物场8具有2倍13mm的x范围和1.20毫米的y范围。投射光学单元50针对13.5纳米的照明光3的操作波长而优化。
投射光学单元50具有正好八个反射镜M1至M8。一方面的反射镜M2和M3、另一方面的M5和M6实施为用于掠入射的反射镜且在各情况下布置为在成像光束路径中直接在彼此后面的反射镜对。投射光学单元50具有正好四个用于掠入射的反射镜，即反射镜M2、M3、M5和M6。反射镜Ml、M4、M7和M8实施为用以正入射的反射镜。
在投射光学单元50中，光阑53布置在反射镜M1和M2之间的光束路径中，接近反射镜M2上的掠入射。光阑53布置在照明或成像光3的光束路径中的第一光瞳平面区域中的反射镜Ml和M2之间。此第一光瞳平面53相对于中心场点的主光线51倾斜，即其包含与该主光线不呈90度的角度。成像光3的整体光束可从该第一光瞳平面区域中的反射镜Ml和M2之间的所有侧面获得，因此实施为孔径光阑的光阑53布置于此。替代地或附加地，光阑可直接布置在反射镜M2的表面。
在xz平面中(参考图38)，投射光学单元50的入瞳位于照明光的光束路径中的物场8的前方2740毫米。在yz平面中，入瞳位于投射光学单元50的成像光束路径中的物场8的下游5430毫米。因此，从物场8发出的主光线51范围在图37的子午截面和在图38的视图中皆为会聚的。
在xz截面中(参考图38)，光阑53可位于相较其在yz平面中的位置在z方向上移动的一位置。
在物场8和像场17之间的z距离(即投射光学单元50的结构长度)为约1850毫米。
物体/图像偏移(dOIS)(即中心物场点和中心像场点之间的y间距)为约2400毫米。
反射镜M7和像场17之间的自由工作距离为83毫米。
在投射光学单元34中，波前像差的RMS值至多为7.22mλ，平均为6.65mλ。
最大畸变值在x方向上至多为0.10纳米且在y方向上至多为0.10纳米。在x方向中的远心值在像场侧至多为1.58mrad，在y方向中的远心值在像场侧至多为0.15mrad。
投射光学单元50的其它反射镜数据显示在下面的表格中。
用于图37/38的表5
在yz平面(图37)中的反射镜M5上的反射区域的光束路径中以及在xz平面(图38)中的反射镜M6和M7之间的成像光束路径区域中有中间图像53a。
投射光学单元50的另一光瞳平面布置在反射镜M7和M8上的成像光3的反射区域中。
反射镜M7和M8区域中的孔径光阑可一方面针对x维度、另一方面针对y维度而布置分布在成像光束路径中的两个位置，举例来说，可有孔径光阑主要用于提供反射镜M8上的沿y维度的限制以及孔径光阑主要用以提供反射镜M7上的沿x维度的限制。
反射镜M8为遮栏的且包含通道口54供照明光在反射镜M6和M7之间的成像光束路径中通行。由于通道口54，小于20％的投射光学单元50的数值孔径被遮栏。因此，在投射光学单元50的***光瞳中，由于遮栏而未被照明的表面小于整体***光瞳的表面的0.202。***光瞳内未照明表面在x方向中可具有不同于在y方向中的范围。此外，***光瞳中无法被照明的表面可相对于***光瞳的中心在x方向和/或在y方向中离心。
在成像光束路径中只有最后的反射镜M8包含用于成像光3的通道口54。所有其它的反射镜M1至M7具有连续的反射表面。反射镜M8的反射表面环绕其通道口54。
反射镜M1、M3、M4、M6和M8的半径为负值，即其原则上为凹面镜。其它反射镜M2、M5和M7的半径为正值，即其原则上为凸面镜。用于掠入射的反射镜M2、M3、M5和M6具有很大的半径而且与平坦反射表面仅有小偏差。
在投射曝光设备1的协助下，首先提供掩模母版12和晶片19以产生微结构部件，特别是高度整合的半导体部件(例如内存芯片)。接着，以投射曝光设备1的投射光学单元将掩模母版8上的结构投射至晶片19上的光敏层。接着，借助显影光敏层而在晶片19上产生微结构并由此产生微结构或纳米结构部件。

Claims (15)

1.一种用于投射光刻的照明光学单元(11)，用于照明物场(8)，
-包含第一传输光学单元(4)，用于引导从光源(2)发出的照明光(3)；
-包含照明预定分面反射镜(7)，其布置在该第一传输光学单元(4)的下游并包含多个照明预定分面(25)，所述分面反射镜借助被照明的照明预定分面(25)的布置产生该物场(8)的预定照明；
-包含照明光学单元(11)的布置，使得这导致对照明光学单元(11)的具有最大范围的照明光瞳的照明，其具有偏离圆形形式的包络线(33)并预先确定该物场(8)中的照明角度分布；
-其中，该照明光瞳划分为以逐列(Z)和/或逐行(S)方式布置的多个子光瞳区域(30)。
2.如权利要求1所述的照明光学单元，其特征在于，该照明预定分面反射镜(7)构造为光瞳分面反射镜(7)，其包含多个光瞳分面且布置在该照明光学单元的光瞳平面(32)中或与其共轭的平面(32a)中，光瞳分面预先确定该照明光瞳中的子光瞳区域(30)。
3.如权利要求1所述的照明光学单元，其特征在于，该物场(8)的预定照明借助如下方式被预先确定为该物场(8)的场形式和照明角度分布的预定照明：
-该照明预定分面反射镜(7)的可照明边缘形式；以及
-照明预定分面(25)的单独倾斜角。
4.如权利要求1至3中任一项所述的照明光学单元，其特征在于这样的布置，使得该照明光瞳的包络线(33)在第一光瞳维度(x)中具有最大范围(A)并在第二光瞳维度(y)中具有最小范围(B)，其中该最大范围和该最小范围之间的比例为至少1.1。
5.如权利要求1至4中任一项所述的照明光学单元，其特征在于，该布置的行之一(Si)的子光瞳区域(30)相对于该布置的相邻行(Sj)的子光瞳区域(30)彼此偏移一行内的彼此相邻的子光瞳区域(30)的间距(bij)的一半。
6.如权利要求1至5中任一项所述的照明光学单元，其特征在于，该照明光瞳中的子光瞳区域(30)在第一子光瞳维度(x)中具有最大范围，并在第二子光瞳维度(y)中具有最小范围，其中该最大范围和该最小范围之间的比例为至少1.1。
7.如权利要求1至6中任一项所述的照明光学单元，其特征在于，该第一传输光学单元包含具有多个传输分面的传输分面反射镜(6)。
8.如权利要求7所述的照明光学单元，其特征在于，该传输分面反射镜的包络线在第一场维度(y)中具有最大范围，并在第二场维度(x)中具有最小范围，其中该最大范围和该最小范围之间的比例为至少1.1。
9.如权利要求1至8中任一项所述的照明光学单元，其特征在于，该传输光学单元(4)包含集光器(24)，该集光器在该照明光学单元(11)的照明光瞳上产生该光源(2)的变形图像。
10.如权利要求1至9中任一项所述的照明光学单元，其特征在于另一传输光学单元(42；47；48)，其布置在该照明预定分面反射镜的下游，用于产生照明光瞳。
11.一种光学***，包含如权利要求1至10中任一项所述的照明光学单元以及用于将物场(8)成像在像场(17)中的投射光学单元(10)。
12.一种照明***，包含如权利要求1至10中任一项所述的照明光学单元以及光源(2)。
13.一种微光刻曝光设备，包含如权利要求11所述的光学***以及光源(2)。
14.一种用于制造微结构部件的方法，包含以下方法步骤：
-提供掩模母版(8)；
-提供晶片(19)，其具有对照明光(3)敏感的涂层；
-借助如权利要求13所述的投射曝光设备将该掩模母版(8)的至少一部分投射至该晶片(19)上；以及
-将该晶片(19)上的曝光于该照明光(3)的光敏层显影。
15.一种根据权利要求14所述的方法制造的部件。
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