CN100570489C - 光刻设备及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光刻设备，它包括：照射系统，它提供辐射束；折射光栅，它将辐射束分裂成多个子辐射束；单独可控单元阵列，它配置成使多个所述子辐射束射向所述单独可控单元阵列中相关联的单独可控单元，使辐射束图案化；以及投射系统，它将图案化的辐射束投射到衬底的目标部分。所述照射系统提供至少另一个辐射束，把所述辐射束和所述至少另一个辐射束射向所述折射光栅，并且将它们各自分裂成子辐射束，以及把所述辐射束和所述至少另一个辐射束以彼此相关的角度射向所述折射光栅，使得从每一个辐射束导出的子辐射束中至少一个是叠合的。本发明还提供了一种器件制造方法。

Description

光刻设备及器件制造方法

技术领域

本发明涉及光刻设备以及器件制造方法。

背景技术

光刻设备就是将所需图案加在衬底的目标部分上的设备。光刻设备可以用在例如集成电路(IC)、平板显示和其他含精细结构的器件的制造。传统光刻设备中的图案形成装置(也称为掩模或掩模原版)可用于产生与IC(或其他器件)的一个单层相对应的电路图案。所述图案可以成像在涂有一层辐射敏感材料(例如光刻胶)的衬底(例如硅晶圆或玻璃板)的目标部分(例如包含一个或多个芯片的部分)上。图案形成装置可以包含单独可控单元阵列来代替掩模产生电路图案。

一般来说，一个衬底含有若干个要依步曝光的相邻的目标部分。已知的光刻设备有称之为步进型和扫描型的，在步进型中通过一步步进将整个图案曝光一个目标部分上，从而使各目标部分受到照射；在扫描型中通过投影束在给定方向(“扫描”方向)扫描图案，与所述方向平行或反平行地同步扫描衬底，从而使各目标部分受到照射。

使用单独可控单元阵列的装置可以利用称为”像素网格成像”的方案将辐射投射到衬底。在这种方案中，微透镜阵列用于将来自单独可控单元阵列中的每一个单独可控单元的辐射聚焦成衬底上的斑点。当辐射被投射到衬底上时，衬底被恒速扫描。因此，当把辐射射向微透镜阵列的透镜时，辐射的条带被投射到衬底上。

衬底扫描方向上的条带的长度和位置由所述单独可控单元阵列控制，所述单独可控单元阵列确定什么时候把辐射射向透镜，什么时候不把辐射射向透镜。这样配置所述系统，使得微透镜阵列中与不同透镜相关联的不同斑点可以把彼此相邻的辐射条带投射到衬底上。因此，可以由多个具有适当长度、处在合适位置的这种相邻条带组成图案化特征。

但是，照射源被成像在衬底上。因此，由微透镜阵列的每一个透镜投射在衬底上的斑点依赖于照射源的形状。这又意味着所产生的图像的质量依赖于照射源的形状。此外，有效照射源的形状可以在图像域上变化。例如，有效照射源的形状可以由于光学部件的像差或由于斑纹而变化。因此，最好是，对整个单独可控单元阵列的照射是均匀并且没有诸如斑纹的变化。

因此，需要的是降低由照射源的形状变化引起的图像质量变化的系统和方法。

发明内容

根据本发明实施例，提出一种包括照射系统、折射光栅、单独可控单元阵列、衬底台和投射系统的光刻设备。所述照射系统提供辐射束。所述折射光栅将辐射束分成多个子辐射束。所述可控单元阵列使所述辐射束在其截面上具有图案。把多个所述子辐射束射向所述单独可控单元阵列中相关联的单独可控单元。所述衬底台支撑衬底。所述投射系统将图案化的辐射束投射到衬底的目标部分。

根据本发明的另一个实施例，提出一种器件制造方法，所述方法包括以下步骤：提供衬底；利用照射系统提供辐射束；利用折射光栅将辐射束分裂成多个子辐射束；把多个所述子辐射束射向单独可控单元阵列中相关联的单独可控单元；利用所述单独可控单元阵列使所述辐射束在其截面上具有图案；以及将图案化的辐射束投射到衬底的目标部分。

下面参照附图详细说明本发明更多的实施例、特征和优点，以及本发明各种实施例的结构和操作。

附图说明

包括在本说明书中并构成本说明书一部分的附图图解说明本发明，并与说明书一起解释本发明的原理，使本领域专业人士能制作并使用本发明。

图1描述本发明一个实施例的光刻设备。

图2描述本发明的一个实施例中用于照射衬底的方案细节。

图3说明折射光栅的工作原理。

图4描述本发明一个实施例的折射光栅。

图5描述本发明一个实施例的另一个方案。

图6描述图5所示的方案的修改方案。

图7描述图5所示方案的另一个修改方案。

现在将参照附图说明本发明。附图中相同标号表示同一或功能类似的部件。

具体实施方式

综述和术语

尽管本文可能特别提到集成电路(IC)制造中光刻设备的使用，但应理解此文所述的光刻设备也可以有其它应用，例如集成光学系统制造、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、薄膜磁头等的制造。专业人士将会理解，在这些可选择应用的环境中，术语”晶圆”或”芯片”的任何使用都可以视为分别与更广义的术语”衬底”或”目标部分”同义。这里所说的衬底可以在曝光前后，在轨道(例如，一般在衬底上涂光刻胶层并将曝光的光刻胶显影的工具)或在度量或检测的工具上处理加工。在适用的场合，这里公开的内容也可应用于这样和其它衬底处理工具。而且，所述衬底可以经过一步以上的加工，例如在制造多层IC时，使得这里使用的术语衬底也可指已含有多个加工层的衬底。

本文所用的术语”单独可控单元阵列”应广义地理解为指任何这样的装置，所述装置可以赋予入射辐射束以图案化的截面，从而可在衬底目标部分形成所需图案。”光阀”和”空间光调制器”(SLM)术语也可用在这样的语境中。这种图案形成装置的例子将在下面讨论。

可编程镜面阵列可包含具有粘弹性控制层和反射面的矩阵可寻址表面。这种装置的基本原理在于，例如反射面选址区域将入射光反射为衍射光，而未选址区域将入射光反射为非衍射光。使用适当的空间滤光器，将非衍射光从反射辐射束中滤去，只留下衍射光到达衬底。以这种方式，辐射束按照矩阵可寻址表面上的选址图案而图案化。

将会理解，作为一种选择方案，滤光器可以滤去衍射光而留下非衍射光到达衬底。衍射光微机电系统(MEMS)器件阵列也能以相应的方式使用。每个衍射光MEMS器件可以包括多个可以相互相对地变形的反射带，构成将入射光反射为衍射光的光栅。

又一可供选择的实施例包括采用矩阵排列的微镜的可编程镜面阵列，通过施加合适的局部化电场或使用压电执行装置可以使各微镜面单独相对于轴倾斜。镜面又是矩阵可寻址的，使得选址镜面以不同于未被选址镜面的方向反射入射的辐射束，以这种方式反射辐射束就按矩阵可寻址镜面的选址图案被图案化。所需要的矩阵选址可用适当的电子装置执行。

在上述两种情况中，单独可控单元阵列可以包括一个或多个可编程镜面阵列。有关镜面阵列更多的信息可以在例如美国专利5,296,891和5,523,193以及PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096中找到，上述专利文献被全面参照而结合于本申请。

可编程LCD阵列也可以使用。这种结构的例子在美国专利5,229,872中给出，所述专利文献被全面参照而结合于本申请。

应当了解，例如使用特征预偏移、光学邻近校正特征、相位变化技术和多步曝光技术，在单独可控单元阵列上”显示”的图案与最后转移到衬底的一层或衬底上的图案可以大不相同。类似地，在衬底上最后形成的图案可能并不对应于在单独可控单元阵列上任一时刻所形成的图案。这可能是这样情况，其中衬底每个部分上形成的最终图案是在一定时段内或经过给定次数的曝光后形成的，而在这过程中单独可控单元阵列上的图案和/或衬底的相对位置已变化。

尽管文中可能特别提到IC制造中光刻设备的使用，但应理解此文所述的光刻设备也可以有其他应用，例如DNA芯片、MEMS、MOEMS、集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、薄膜磁头等的制造。专业人士将会理解在这些可选择应用的环境中，术语”晶圆”或”芯片”的任何使用可以视为分别与更广义的术语”衬底”或”目标部分”同义。这是所说的衬底可以是经处理加工的、曝光之前或曝光之后的，例如在轨道(一般在衬底上涂光刻胶和将经曝光的光刻胶显影的工具)或在度量或检测的工具上。在适用的场合，这里公开的内容也可应用于这样那样的其他衬底处理工具。而且，所述衬底可以经过一步以上的加工，例如在制造多层IC时，因此，这里使用的”衬底”一词也可指已含有多个加工层的衬底。

此处所用的术语”辐射”和”辐射束”涵盖各种类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如波长λ约为365、248、193、157或126nm)和远紫外(EUV)辐射(例如波长范围约为5-20nm)以及粒子辐射束，例如离子辐射束或电子辐射束。

文中所用术语”投射系统”应该广义地理解为涵盖各种类型投射系统，包括折射光学系统、反射光学系统和折反射光学系统，只要适合于例如所使用的曝光辐射或例如浸没液体的使用或者真空的使用等其他条件。这里任何用法的术语”透镜”可以视为与更广义的术语”投射系统”同义。

照射系统也可以包括各种类型光学部件，包括折射、反射和折反射光学部件，用于投射辐射束的导向、成形或控制，这些部件，例如”透镜”，也可以(如下文提及)是组合的或单个的。

光刻设备可以具有两个(双级)或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的类型。在这种”多级”机器中增加的工作台可以并行地使用，即在一个或多个台上进行准备步骤，同时在一个或多个其他台进行曝光。

光刻设备也可以是这种类型：其中衬底浸入具有较高折射率的液体(例如水)，于是液体被注入投射系统的最后单元和衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备的其他部分，例如淹膜和投射系统的第一元件之间。众所周知，浸没技术在现有技术中已用于增加投射系统的数值孔径。

而且，光刻设备可以设有液体处理池，以使液体和衬底的受辐射部分能够交互作用(例如要在衬底上有选择地吸附化合物或要有选择地修改衬底的表面结构)。光刻投影装置

图1表示依据本发明实施例的光刻投影装置100。装置100至少包括辐射系统102、单独可控单元阵列104、载物台106(例如衬底台)和投射系统(“透镜”)108。

辐射系统102可用于提供辐射(例如UV辐射)投影束110，在特定情况辐射系统也包含辐射源112。

单独可控单元阵列104(例如可编程镜面阵列)可用于将图案加在辐射束110上。一般说，单独可控单元阵列104的位置可以相对于投射系统108固定的。然而，在另一结构中，单独可控单元阵列104可以与定位装置(未图示)相连，从而可使阵列相对于投射系统108精确定位。如这里所述，单独可控单元阵列104为反射型(例如具有单独可控单元的反射阵列)。

载物台106可设有衬底夹持器(未专门示出)来固定衬底114(例如涂有光刻胶的硅晶圆或玻璃基板)，载物台106可以与定位装置116相连，以将衬底114相对于投射系统108精确定位。

投射系统108(包括石英和/或CaF₂透镜系统或由这些材料制成的透镜单元的折反射系统或镜面系统)可以用于将从分光器118接收已图案化的辐射束投射在衬底114的目标部分120(例如一个或多个芯片)。投射系统108可以将单独可控单元阵列104的像投射在衬底114上。另一种方式是，投射系统108可以投射次级源的像，对次级源来说单独可控单元阵列104单元作为快门起作用。投射系统108也可以包括微透镜阵列(MLA)，以构成次级源并将微光点投射在衬底114上。

源112(例如受激准分子激光器)可以产生辐射束122。辐射束122射入照射系统(照射器)124，或者直接射入或者穿过例如辐射束扩展器126的调节装置之后射入。照射器124可以包括调节装置128，以设定辐射束122的强度分布的外和/或内辐向范围(一般分别称为σ-外和σ-内)。此外，照射器124一般包括各种其他单元，例如集成器130和聚光器132。这样，照射在单独可控单元阵列104上的投影束110在其截面上具有所要求的均匀度和强度分布。

应当指出，图1中源112可以装在光刻投影装置100的箱体内(当源112是汞灯时就是这种情况)。在可供选择的实施例中，源112也可以远离光刻投影装置100。在这种情况下，辐射束122将被导入装置100(例如借助适当的导向镜面)。当源112是受激准分子激光器时往往就是后一情况。应当了解，这两种情况都在本发明考虑范围内。

辐射束110在用分光器118的导向后，随后射在单独可控单元阵列104上。辐射束100受到单独可控单元阵列104的反射，穿过投射系统108，投射系统将辐射束100聚焦在衬底114的目标部分120上。

借助于定位装置116(和任选的在底座136上的干涉测量装置134，它接收经由分光器140来的干涉辐射束138)，衬底台106可以精确地移动，从而将不同目标部分120放置在辐射束110的路径上。使用时，单独可控单元阵列104的定位装置例如在扫描时可用于精确地修正单独可控单元阵列104相对于辐射束100路径的位置。一般说，载物台106的移动借助于长行程组件(粗调定位)和短行程组件(细调定位)实现，这两个组件在图1中没有画出。类似的系统也可用于定位单独可控单元阵列104。应当了解，辐射束110可选择/附加为可移动，而载物台106和/或单独可控单元阵列104可具有固定的位置，以提供所需要的相对移动。

在本实施例的一个可选结构中，衬底台106可为固定的，而衬底114在衬底台106上可移动。若如此，衬底台106在其平的上表面上有大量开口，气体通过开口送入，以提供能支持衬底114的气垫。传统上将这称为气体支承结构。使用可以将衬底114相对辐射束100的路径精确定位的一个或多个执行器(未图示)，在衬底台106上移动衬底114。或者，通过有选择地开启和关闭气体通过开口的通道，可以在衬底台106上移动衬底114。

尽管这里将本发明的光刻设备100描述成用来将衬底上的光刻胶曝光，但应当了解，本发明并不限于这种应用，装置100也可在无光刻胶的光刻中投射经图案化的投影束110。

所描述的装置100以下列四种优选方式使用：

1.步进方式：在一步步进(即单次”闪光”)中将单独可控单元阵列104上整个图案投射在目标部分120上。衬底台106沿x和/或y方向移动至不同位置，使各个目标部分120被图案化的投影束110照射。

2.扫描方式：除了给定目标部分120不是在单次”闪光”中曝光以外，其他基本上与步进方式相同。不同的是，单独可控单元阵列104在给定方向(所谓”扫描方向”，例如y方向)以速度v移动，以扫描单独可控单元阵列104，产生图案化辐射束110。并行地，衬底台106同时沿相同方向或相反方向以速度V＝Mv(式中M是投射系统108的放大率)移动。这样，可以曝光较大的目标部分120，而不损害分辨率。

3.脉冲方式：单独可控单元阵列104保持基本静止，使用脉冲辐射系统102将整个图案投射在衬底114的目标部分120上。衬底台106以基本恒定的速度移动，这样使经图案化的辐射束110跨越衬底106进行线扫描。在辐射系统102的脉冲之间按需要更新单独可控单元阵列104上图案，脉冲被定时，以使依次的目标部分120在衬底114上按所需要位置被曝光。结果，图案化的辐射束110可以跨越衬底114扫描，对衬底114上的一条图案进行曝光。所述过程不断重复，直至整个衬底114被逐行曝光。

4.连续扫描方式：基本与脉冲方式相同，不同之处在于使用基本不变的辐射源102，随着图案化的投影束110扫描越过衬底114和曝光衬底，单独可控单元阵列114上的图案被更新。

也可以使用上述方式的组合和/或变化或者完全不同的方式。

用于图案形成和曝光的示范性照射和投射

图2描述本发明一个实施例的光刻系统100的一部分。由照射系统102提供的辐射束110射向折射光栅11，折射光栅将辐射束110分成多个子辐射束10a、10b、10c。透镜或透镜组12用于将子辐射束10a、10b、10c投射到单独可控单元阵列13。每一个子辐射束10a、10b、10c被聚焦在单独可控单元阵列13中的一个或一个以上的单独可控单元上。在每一瞬间单独可控单元被调整到所需图案，从而对子辐射束10a、10b、10c进行调制。

例如，单独可控单元阵列13可以调制子辐射束10a、10b、10c的强度。已调制的子辐射束14a、14b、14c由透镜或透镜组12射向第二透镜或透镜组15，第二透镜或透镜组又将已调制的子辐射束14a、14b、14c射向聚焦单元阵列(例如，微透镜阵列)。聚焦元件阵列16将已调制的子辐射束14a、14b、14c聚焦在衬底17上。这样，折射光栅11将照射源102的辐射110分裂并有效地提供改善了形状的均匀性和强度的多个辐射源。而且由于在辐射束110被分裂成子辐射束10a、10b、10c过程中没有浪费辐射，从而改善了照射系统102的有效性。

应该理解，虽然图2所示的方案使用单透镜或透镜组12将子辐射束10a、10b、10c聚焦在单独可控单元阵列13上，并将单独可控单元阵列13的辐射14a、14b、14c射向第二透镜或或透镜组15，但是，所述特殊方案不必与本发明一起应用。在其它例子中，分离的透镜或透镜组可以用来将辐射10a、10b、10c提供给单独可控单元阵列13并接收单独可控单元阵列13的辐射14a、14b、14c。在这样的方案中，第二透镜或透镜组15可能是多余的。

在另一个例子中，单个聚焦元件可以用于代替第一透镜或透镜组12将子辐射束10a、10b、10c的每一个聚焦到单独可控单元阵列13上。

同样，在另一个例子中，单个透镜或透镜组可以用于引导单个已调制的子辐射束14a、14b、14c并将它们投射到衬底17上。

还将会理解，可以使用一种折中方案，在所述方案中透镜或透镜组用于子辐射束10a、10b、10c或已调制的子辐射束14a、14b、14c的均衡中。

将会理解，虽然图2示出了被分裂成三个子辐射束10a、10b、10c的辐射束110，但是使用折射光栅11能够产生任何数目的子辐射束。也将会理解，如下所述折射光栅13可以设置成将辐射束110分裂成指向一个以上方向的子辐射束10a、10b、10c。例如，折射光栅13可以设置成产生子辐射束阵列。具体地说，折射光栅可以，例如设置成产生256×256个子辐射束的阵列。

示范性折射光栅

图3示出了本发明一个实施例的折射光栅的特性。在所述实施例中，折射光栅20包括多个柱面透镜21(例如，包括一个或一个以上构成圆柱体的一部分的表面)。柱面透镜21一个接一个排成行，使得它们的延长轴方向(例如，与沿细长透镜的长度方向保持不变的透镜截面垂直的轴)相互平行。正如图3所示的截面那样，每一个柱面透镜将辐射聚焦成一条线，并与柱面透镜的延长轴(例如，图3只示出截面中的一点)平行。聚焦线排成一行22，所述行与柱面透镜21排成的行平行。例如，聚焦线22的行可以用与衍射光栅中的隙缝行对应的方式起作用。折射光栅20的作用与多条平行隙缝构成的衍射光栅相似，即提供一系列最大强度的线或实际上将辐射束分裂成子辐射束。但是，由于入射在折射光栅20上的所有辐射都被引导到子辐射束中，所以折射光栅20的作用更加有效，而且使用衍射光栅多数辐射(例如，入射在隙缝之间衍射光栅上的辐射)都被吸收。

如图3所示，在一个例子中，柱面透镜21具有在其一侧的构成柱面体一部分的表面并且柱面透镜21在相反的一侧是平面。在另一个例子中，每一个柱面透镜21是一个完整的柱面体。

一般地说，弯曲的柱面透镜部分将确定由每一个透镜产生的辐射束的发散度，即透镜的数值孔径NA。这又确定由折射光栅20产生的子辐射束的扩展。因此，选择透镜的形状可以用于选择子辐射束的分布。

在一个例子中，折射光栅20使用的柱面透镜21的弯曲部分为截面中的椭圆部分。在另一个例子中，透镜的截面可以是完全椭圆。

本说明书中随后关于柱面透镜21的引用涉及本发明的折射光栅20中使用的透镜，因而可以包括具有包含椭圆的一部分的截面的透镜，或者可以象下述那样对其进行修改。

图4描述本发明一个实施例的折射光栅31。设置柱面透镜的第一阵列30，后者具有设置在第一方向上相互平行的透镜的延长轴。如上所述，入射辐射34穿过第一阵列30并被分成辐射带。这些带入射在柱面透镜的第二阵列32上，这样设置第二阵列，使得其组分柱面透镜的延长轴与柱面透镜的第一阵列30的延长轴垂直。柱面透镜的第二阵列32将与被第一阵列30分裂的辐射方向垂直的方向上的辐射分裂。因此，组合折射光栅31将辐射束34分裂成子辐射束阵列35。在一个例子中，如果子辐射束35投射到平面36上，则产生光斑阵列37。如上所述，在实践中，可以把折射光栅31设置成产生256×256子辐射束阵列35，以便提供可以投射到衬底(未示出)上的256×256光斑阵列。

虽然图4示出了与组合折射光栅31结合使用的两个分离的柱面透镜阵列30和32，但是将会理解，也可以使用单个组合元件。例如，每一个阵列的透镜可以构成在单块玻璃板的相对的两侧。另外，也可以在玻璃板的同一侧上构成必不可少的特征。在这种情况下，所需柱面透镜的曲线剖面可以建立在玻璃板的第一侧上，同时，透镜特征设置成与第一方向平行。接着，第二组透镜的剖面建立在玻璃板的同一侧上，但是在与第一方向垂直的方向上。在任何一种情况下，辐射都连续有效地穿过第一和第二透镜阵列。

在一个例子中，由折射光栅31产生的子辐射束35的数目可以通过选择柱面透镜阵列30、32的柱面透镜的数值孔径NA(例如，通过选择所需透镜的形状)、柱面透镜阵列30、32的间距ρ(例如，柱面透镜的聚焦线之间的距离)和柱面透镜阵列30、32的大小来控制。如上所述，子辐射束35的分布可以通过选择透镜30、32的形状来控制。柱面透镜阵列的大小也决定跨越子辐射束35的辐射强度分布。与衍射光栅的情况一样，跨越子辐射束35的辐射强度可以随折射光栅31的总尺寸变化。例如，用足够大的折射光栅31，对于所有子辐射束35就能获得实际相等的辐射强度。在另一个例子中，可以通过调整照射折射光栅31的辐射34的强度分布来调整子辐射束35的强度分布。在又一个例子中，可以这样配置系统，使得子辐射束35中的辐射强度朝一个或一个以上的子辐射束阵列的边缘减小。

在一个例子中，由于光刻设备可以具有多个将图案化的辐射束或已调制的斑点阵列同时投射到衬底上的所谓的”光引擎”，所以减小一些子辐射束35的强度是有利的。例如，每一个光引擎可以具有独立的照射系统、单独可控单元阵列和投射系统的组合。在所述例子中，需要对由每一个光引擎投射到衬底上的图案进行精确校正，以避免在图案中产生不连续性。所需的校正精度可以通过两个光引擎产生的重叠图案(通常称为”缝合”)来降低。但是，在所述例子中，需要降低由重叠区域的每一个光引擎产生的图案的强度。这可以用辐射衰减器实现。但是，利用本发明，这可以通过配置折射光栅31，使得用于在衬底上产生辐射斑点的子辐射束35在重叠区域上的强度固有地降低来实现。考虑在衰减器中没有辐射被吸收的情况，由辐射源产生的辐射应用效率获得了改善。这也可以避免热效应引起的各种问题，这种热效应是由衰减器吸收辐射而被加热产生的。

在一个例子中，也可以通过提供柱面透镜阵列30、33中柱面透镜的截面的较小变化来调整跨越子辐射束阵列35的强度分布。

在另一个例子中，柱面透镜截面的小变化可以用于补偿透镜制造中的容差。例如，可以通过提供其中所有透镜都具有特殊形状的折射光栅31来提供跨越子辐射束35的均匀的辐射分布。但是，如果所有透镜都相同，但不具有最合适的形状，那么跨越子辐射束的辐射强度将会有些变化。这样，就需仔细考虑以保证各个透镜相互之间变化不大，使得最合适的透镜形状变化的影响达到平均值，以便改善跨越子辐射束35的辐射强度分布的均匀性。

在光刻投射设备中，单个辐射源不能提供足够功率使衬底有效曝光。因此，常常需要将两个或两个以上的辐射源组合输出。

图5描述本发明一个实施例的另一个方案。如果把辐射束以倾斜的角度射向折射光栅，则折射光栅仍然在相对于入射辐射束的角度范围内产生多个子辐射束。产生的子辐射束之间的角间距保持相同。因此，只要入射在折射光栅上的辐射束之间的角度等于子辐射束之间的角间距的整数倍，那么，每一个辐射束产生的子辐射束将是一致的。

在图5中，把两个辐射束40、41射向到折射光栅42。辐射束40、41之间的角间距43等于子辐射束45、46、47、48、49之间的角间距44。因此，每一个子辐射束45、46、47、48、49都包括来自第一辐射束40的组分和来自第二辐射束41的组分。因此，即使第一和第二辐射束40、41之间的强度存在变化，在子辐射束45、46、47、48、49的强度之间也不会出现变化，并且所有单独可控单元50都接收实际等于照射强度的辐射强度。

将会理解，在一个例子中，可以组合相当大数目的光束，并且在使用图4所示折射光栅(例如，产生子辐射束阵列的折射光栅)的情况下，可以在一个以上的平面上组合各光束。

根据每一个光束产生的子辐射束的数目和辐射束之间的角间距(例如，子辐射束之间的角间距的整数倍的数)，阵列边缘上的一个或一个以上的子辐射束可以不包括来自所述辐射束之一的辐射。

例如，在图5所示的方案中，如果每一个辐射束产生5个子辐射束，那么子辐射束45、46、47、48、49都将包括第一辐射束40的组分。但是，由于其角度，第二辐射束41只将辐射提供给子辐射束46、47、48、49和超出子辐射束49外的一个子辐射束(图5中未示出)。换句话说，子辐射束45不包括辐射束41的组分。如上所述，常常需要降低在衬底上提供辐射斑点的子辐射束的强度，斑点处于与光引擎相邻的重叠区域内。这样的外围子辐射束强度的降低可由辐射束的组合来实现，使得外围子辐射束包括比某些阵列部分中的子辐射束少的辐射束组分。

为了提供子辐射束的每一个辐射组分的精确重叠，在一个例子中，辐射束之间的角间距应该是精确的。由每一个辐射源提供的辐射束开始可以是平行的。

图6描述了图5方案的修改方案。所述方案示出了用于将至少两个平行辐射束51、52，以所需的角间距54投射到折射光栅53上的配置。在所述实施例中，这可以通过将辐射束51、52引导导恰当选择的单透镜或透镜组55中来实现，这样设置所述单透镜或透镜组55，以便将折射光栅53设置在透镜或透镜组55的焦点上。为了使辐射束51、52本身不会聚焦在折射光栅53上的点，辐射束51、52被投射到透镜或透镜组55上时，每一个辐射束都是散开的。如图6所示，这可以借助于与辐射束51、52相关联的附加透镜或透镜组56、57来实现。

图7描述了图5所示的方案的另一个修改方案。也把第一和第二辐射束61、62射向透镜或透镜组65，所述透镜或透镜组将辐射束投射到安装在透镜或透镜组65的焦点上的折射光栅63上。但是，在图7的方案中，辐射束61、62开始是不平行的。如图所示，第一辐射束61开始与第二辐射束62垂直。但是，反射器68安装在第一辐射束61的辐射束路径上，将第一辐射束反射到透镜或透镜组65上，使得在辐射束61、62入射在透镜或透镜组65的点上第一辐射束的初始辐射与第二辐射束62的初始辐射平行。

反射器68最好安装在透镜或透镜组65的焦点上，透镜或透镜组65用于保证第一辐射束61入射在透镜或透镜组65上时第一辐射束61是散开的。在这种情况下，反射器68的尺寸相对于第一辐射束61的截面尺寸非常小。

将会理解，利用反射器可以将一个以上的辐射束射向透镜或透镜组65。因此，可以用这种方法将大量的辐射束射向透镜或透镜组65。而且，其它光学元件(例如，棱镜)可以用于将辐射束射向由折射光栅63组合的透镜或透镜组65上。

与图6所示的方案比较，图7所示方案的优点在于，辐射束61、62可以在辐射束入射在透镜或透镜组65的点上重叠。由于与折射光栅63的尺寸和照射在折射光栅63上的辐射束比较所需的角间距64可以很小，这是有益的。因此，在如图6所示的方案中，辐射束不能在透镜或透镜组55上重叠，透镜或透镜组55与折射光栅53之间的间距就变得太大了。

对于非常小的角间距(例如本发明应用所需要的)，图6所示的非重叠方案就不适宜。例如，如果所需的角间距为100微弧度并且在折射光栅上的辐射束的直径为20mm，那么，透镜或透镜组与折射光栅之间所需的间距为200mm。

而且，不仅是图7所示的方案比图6所示方案具有相当大的空间效应，而且可以降低所需辐射束的调整精度。

将会理解，可以使用其它方案以合适的角度将辐射束射向折射光栅，以便组合它们。

结论

虽然以上描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，只是以举例的方式介绍这些实施例，并不构成限制。本领域专业人士显然清楚可以做出形式和细节上的变化而并不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明的广度和范围应该不受上述任何示范性实施例的限制，而应按照后附的权利说明书及其等价物确定。

Claims (11)

1.一种光刻设备，它包括：

照射系统，它提供辐射束；

折射光栅，它将辐射束分裂成多个子辐射束；

单独可控单元阵列，它配置成使多个所述子辐射束射向所述单独可控单元阵列中相关联的单独可控单元，使辐射束图案化；以及

投射系统，它将图案化的辐射束投射到衬底的目标部分，

其中：

所述照射系统提供至少另一个辐射束，

把所述辐射束和所述至少另一个辐射束射向所述折射光栅，并且将它们各自分裂成子辐射束，以及

把所述辐射束和所述至少另一个辐射束以彼此相关的角度射向所述折射光栅，使得从每一个辐射束导出的子辐射束中至少一个是叠合的。

2.如权利要求1所述的光刻设备，其中所述折射光栅包括：

第一和第二细长透镜阵列，

其中，辐射束连续地穿过第一和第二细长透镜阵列；

其中，所述第一和第二细长透镜阵列中的每一个细长透镜具有与它的延长轴垂直的恒定的截面，

其中，这样设置所述第一细长透镜阵列的细长透镜，使得它们的延长轴相互平行，以及

其中，这样设置所述第二细长透镜阵列的细长透镜，使得它们的延长轴与第一细长透镜阵列的延长轴垂直。

3.如权利要求2所述的光刻设备，其中，至少一个细长透镜的所述截面包括这样的部分，所述部分大体上为圆的至少一部分。

4.如权利要求2所述的光刻设备，其中，在所述第一和第二细长透镜阵列中的至少一个中，所述细长透镜的截面基本上相同。

5.如权利要求2所述的光刻设备，其中，所述子辐射束的强度分布由以下各项中的至少一项提供：

所述第一或第二细长透镜阵列的至少一个中的所述细长透镜的形状；

所述第一或第二细长透镜阵列的至少一个的宽度；

所述第一和第二细长透镜阵列的至少一个中的所述细长透镜之间的间距；

入射在所述折射光栅上的辐射束的辐射强度分布；以及

设置在所述折射光栅和所述单独可控单元阵列之间的一个或一个以上的衰减器。

6.如权利要求1所述的光刻设备，其中，每一个子辐射束聚焦在一个或一个以上所述单独可控单元上。

7.如权利要求1所述的光刻设备，其中，单个透镜或透镜组用于将所有所述子辐射束聚焦在所述单独可控单元阵列上。

8.如权利要求7所述的光刻设备，其中还包括：

聚焦元件阵列，它将来自所述单独可控单元阵列的辐射聚焦成所述衬底上的多个斑点。

9.如权利要求8所述的光刻设备，其中，所述单个透镜或透镜组还将来自所述单独可控单元阵列的所述辐射射向所述聚焦元件阵列。

10.如权利要求1所述的光刻设备，其中，由所述照射系统提供的所述辐射束和所述至少另一个辐射束相互平行并且由透镜或透镜组以相关的角度射向所述折射光栅。

11.一种器件制造方法，它包括：

利用折射光栅将辐射束分裂成多个子辐射束；

将多个所述子辐射束射向单独可控单元阵列中相关联的单独可控单元上；

利用所述单独可控单元阵列将多个所述子辐射束中每一个相应的子辐射束图案化；以及

将所述图案化的辐射束投射到衬底上的目标部分，

其中：

照射系统提供至少另一个辐射束，

把所述辐射束和所述至少另一个辐射束射向所述折射光栅，并且将它们各自分裂成子辐射束，以及

把所述辐射束和所述至少另一个辐射束以彼此相关的角度射向所述折射光栅，使得从每一个辐射束导出的子辐射束中至少一个是叠合的。

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