CN102341754A - 照射系统、光刻设备以及形成照射模式的方法 - Google Patents

照射系统、光刻设备以及形成照射模式的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种光刻设备的照射系统，所述照射系统具有多个反射元件，反射元件布置成接收来自辐射源的辐射，反射元件在不同取向之间是可移动的。在不同的取向中，反射元件引导辐射朝向照射系统的光瞳平面内的反射部件处的不同部位，由此形成不同的照射模式。每个反射元件在将辐射引导朝向光瞳平面处的第一部位的第一取向和将辐射引导朝向光瞳平面处的第二部位的第二取向之间是可移动的，反射元件的第一取向和第二取向由端部限位件限定。

Description

照射系统、光刻设备以及形成照射模式的方法
技术领域
本发明涉及一种照射系统、一种包括所述照射系统的光刻设备以及一种形成照射模式的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成与所述IC的单层相对应的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；和所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。
光刻技术被广泛地看作制造IC或其他器件和/或结构的关键步骤之一。然而，随着使用光刻技术形成的特征的尺寸不断变小，光刻技术变成对于实现要制造的最小化IC或其他装置和/或结构更为关键的因素。
图案印刷的限制的理论上的估计由用于分辨率的瑞利准则给出，如下式(1)所示：
CD = k 1 * λ NA - - - ( 1 )
其中λ是所用辐射的波长，NA是用于印刷图案的投影系统的数值孔径，k1是依赖工艺的调节因子(也称为瑞利常数)，以及CD是印刷的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。由等式(1)可以知道，可以以三种方式获得特征的最小可印刷尺寸的减小：减小曝光波长λ、增大数值孔径NA或减小k1的值。
为了缩短曝光波长并因此减小最小可印刷尺寸，已经提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射是具有在5-20nm范围内的波长，例如在13-14nm范围内的波长的电磁辐射。还提出可以使用具有小于10nm的波长的EUV辐射，例如在5-10nm范围内，例如6.7nm或6.8nm的波长。这种辐射被称为极紫外辐射或软x射线辐射。可能的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源或基于由电子存储环产生的同步加速辐射的源。
可以使用等离子体产生EUV辐射。用于产生EUV辐射的辐射系统可以包括用于激发燃料以产生等离子体的激光器，和用于包含等离子体的源收集器模块。通过引导激光束到燃料，例如合适材料(例如锡)的颗粒或合适气体或蒸汽(例如氙气或锂蒸汽)的束，可以产生等离子体。最终的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其使用辐射收集器收集。辐射收集器可以是镜像的正入射辐射收集器，其接收辐射并将辐射聚焦成束。源收集器模块可以包括布置用以提供真空环境以支持等离子体的室或包围结构。这种辐射系统通常称为激光产生等离子体(LPP)源。
光刻设备通常包括照射系统。照射系统接收来自源的辐射(例如受激激光器或极紫外辐射源)，并提供辐射束(有时称为“投影”束)，其入射至图案形成装置。通过图案形成装置图案化辐射束，然后通过投影系统投影至衬底上。
在光刻技术的现有技术中已经知道，通过提供具有合适的照射模式的辐射束可以改善投影到衬底上的图案形成装置的图像。照射模式是在照射系统的以照射系统的光轴或轴线为中心的光瞳平面内辐射束的空间强度分布。在图案形成装置的平面处(照射系统的场平面)这种空间强度分布与入射辐射的入射角的分布(称为辐射的角度强度分布)对应。期望的照射模式可以是例如在光瞳平面内具有中心辐射部分的传统的照射模式，或在光瞳平面内具有一个或多个分离的离轴照射部分的离轴照射模式。因此，光刻设备的照射系统通常包括布置用以引导、成形和控制照射系统内的辐射束的强度分布调整设备，使得可以实现选定的照射模式。
现有技术描述了多种强度分布调整设备，其布置用以控制照射束，以便实现想要的照射模式。例如，变焦距-轴棱镜装置(变焦距透镜和轴棱镜的组合)可以用以形成环形照射模式，由此在光瞳平面内的环形强度分布的内部半径和外部半径是可控制的。内部半径和外部半径的大小通常分别由σinner和σouter表示。这些数值分别表示内部半径和外部半径相对于与投影系统的数值孔径相对应的半径的比值。可变焦-展像装置通常包括多个折射光学部件，它们是可独立移动的。因此，可变焦-展像装置不适用于EUV辐射(例如，在13.5nm的辐射或具有5-20nm之间波长的辐射)，因为在这些波长处的辐射在其通过折射材料时被强烈地吸收。
空间滤波器可以用于产生照射模式。例如，具有与双极照射模式对应的两个相反的、离轴开口的空间滤波器可以设置在照射系统的光瞳平面内，以便产生双极照射模式。当需要不同的照射模式时，通过不同的空间滤波器可以去除并替换空间滤波器。然而，空间滤波器阻塞辐射束的相当多的部分，由此当辐射束入射到图案形成装置上的时候减小了辐射束的强度。已知的EUV源难以提供足以允许光刻设备有效地操作的强度的EUV辐射。因此，不希望在辐射束形成照射模式的时候阻塞相当大一部分的辐射束。
发明内容
需要提供一种光刻设备，其克服或减轻上述设备的一个或多个缺点。
根据本发明的第一方面，提供一种照射系统，所述照射系统具有多个反射元件，所述反射元件在将辐射引导朝向光瞳平面内的不同部位的不同取向之间是可移动的，由此形成不同的照射模式，其中每个反射元件在将辐射引导朝向光瞳平面处的第一相关部位的相应的第一取向和将辐射引导朝向光瞳平面处的第二相关部位的相应的第二取向之间是可移动的，反射元件的相应的第一取向和相应的第二取向由端部限位件限定。
根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，包括照射系统，所述照射系统具有多个反射元件，所述反射元件在将辐射引导朝向光瞳平面内的不同部位的不同取向之间是可移动的，由此形成不同的照射模式，其中每个反射元件在将辐射引导朝向光瞳平面处的第一相关部位的相应的第一取向和将辐射引导朝向光瞳平面处的第二相关部位的相应的第二取向之间是可移动的，反射元件的相应的第一取向和相应的第二取向由端部限位件限定。
根据本发明的一方面，提供一种在照射系统中形成照射模式的方法，所述方法包括：将多个反射元件移动至由端部限位件限定的相应的第一取向，在光瞳平面处相关的第一部位处引导辐射以形成第一照射模式，随后移动多个反射元件的至少一部分至由端部限位件限定的相应的第二取向，并且在光瞳平面处相关的第二部位处引导辐射以形成第二照射模式。
根据本发明的一方面，提供一种照射系统，包括第一和第二反射部件，第一反射部件构造并布置成接收来自辐射源的辐射并将辐射反射朝向第二反射部件，第二反射部件构造并布置成通过朝向用于图案形成装置的照射区域反射入射辐射而用作第二辐射源，第一反射部件具有多个初级反射元件，其中每个初级反射元件在朝向第二反射部件处第一相关部位反射辐射的相应的第一取向和朝向第二反射部件处第二相关部位反射辐射的相应的第二取向之间是可移动的，反射元件的第一取向和第二取向通过端部限位件限定。
根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，包括照射系统，所述照射系统包括第一和第二反射部件，第一反射部件构造并布置成接收来自辐射源的辐射并将辐射反射朝向第二反射部件，第二反射部件构造并布置成通过朝向用于图案形成装置的照射区域反射入射辐射而用作次级辐射源，第一反射部件具有多个初级反射元件，其中每个初级反射元件在朝向第二反射部件处第一相关部位反射辐射的相应的第一取向和朝向第二反射部件处第二相关部位反射辐射的相应的第二取向之间是可移动的，反射元件的第一取向和第二取向通过端部限位件限定。
附图说明
以下将参考所附的附图、仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，其中：
图1示意地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。
图2a示意地示出图1中的光刻设备的一部分，其具体包括放电产生的等离子体源；
图2b示意地示出图1中的光刻设备的一部分，其具体包括激光产生的等离子体源；
图3和4示出光刻设备的照射系统的可移动反射元件的操作；
图5和6示出光刻设备的照射系统的可移动反射元件的操作以及最终的照射模式，和；
图7示出光瞳平面的第一象限；
图8示出使用本发明的一个实施例可获得的5个照射模式；
图9示出用于反射元件的安装件；
图10示出在本发明的替换的实施例中光瞳平面的第一象限；
图11示出使用本发明的替换的实施例可获得的7个照射模式，和
图12示出使用本发明的一个实施例可获得的近似双极照射模式。
具体实施例
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的包括源收集器模块SO的光刻设备100。所述设备包括：
-照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如极紫外(EUV)辐射)；
-支撑结构MT(例如掩模台)，构造用于支撑图案形成装置MA(例如掩模或掩模版)，并与配置用以精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；
-衬底台WT(例如晶片台)，构造用于保持衬底W(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)，并与配置用以精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
-投影系统(例如反射式投影系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。
术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
与照射系统类似，投影系统可以包括多种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件、或其他类型的光学部件，或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用真空之类的其他因素所适合的。期望对于EUV辐射使用真空，因为其他气体会吸收太多的辐射。因此，借助真空壁和真空泵可以将真空环境提供给整个束路径。
如这里所示的，设备是反射型的(例如，采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
参照图1，照射器IL接收来自源收集器模块SO的极紫外辐射束。用以产生EUV光的方法包括但不必限于，将材料转换至具有至少一个元素(例如氙、锂或锡)的等离子体状态，其中具有在EUV范围中的一个或多个发射线。在一种这样的方法中，通常称为激光产生的等离子体(“LPP”)，通过用激光束照射例如具有所需的线发射元素的材料的液滴、束流或簇等燃料，可以产生所需的等离子体。源收集器模块SO可以是包括激光器的EUV辐射系统的一部分(在图1中未示出)，用于提供激发燃料的激光束。最终的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其使用设置在源收集器模块中的辐射收集器进行收集。激光器和源收集器模块可以是分离的实体，例如当使用CO2激光器提供激光束用于燃料激发。
在这种情况下，激光器不被看作形成光刻设备的一部分，并且借助包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统将辐射束从激光器传递至源收集器模块。在其他情况下，源可以是源收集器模块的组成部分，例如当源是放电产生等离子体EUV产生装置，通常称为DPP源。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少前述外部和/或内部径向范围(分别具有值σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如多小平面的场(facetted field)和光瞳反射镜装置。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，当照射到图案形成装置时，在其横截面中具有所需的均匀性和角强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经被图案形成装置(例如掩模)MA反射之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器PS2(例如，干涉仪器件、线性编码器、或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器PS1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。
2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
如上所述，照射系统IL包括强度分布调整设备。强度分布调整设备布置用以调整辐射束在照射系统的光瞳平面处的空间强度分布，以便控制照射在图案形成装置上的辐射束的角强度分布。强度分布调整设备可以用以选择位于照射系统的光瞳平面处的不同的照射模式。照射模式的选择可以例如依赖于将要从图案形成装置MA投影至衬底W上的图案的性质。在辐射束入射到图案形成装置(例如掩模)MA上之前，照射系统光瞳平面处的辐射束的空间强度分布被转换为角强度分布。应该认识到，照射系统的光瞳平面和图案形成装置MA(图案形成装置位于场平面内)之间存在傅里叶关系。照射系统的光瞳平面是图案形成装置MA所处的物平面的傅里叶变换平面，并且与投影系统的光瞳平面共轭。
图2a更详细地示出设备100，包括源收集器模块SO、照射系统IL以及投影系统PS。源收集器模块SO构造并布置成使得在源收集器模块SO的包围结构220内保持真空环境。通过放电产生等离子体源可以形成EUV辐射发射等离子体210。EUV辐射可以由例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽等气体或蒸汽形成，其中产生极高温等离子体210以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。通过例如放电引起至少部分电离的等离子体，由此产生所述极高温等离子体210。为了充分产生辐射，需要例如10Pa分压的氙、锂、锡蒸汽或任何其他合适的气体或蒸汽。在一个实施例中，受激的锡(Sn)等离子体被提供以产生EUV辐射。
由热等离子体210发射的辐射从源室211经由可选的定位在源室211内的开口内或后面的气体阻挡件或污染物阱230(在某些情况下被称为污染物阻挡件或箔片阱)传递至收集器室212内。污染物阱230可以包括通道结构。污染物阱230还可以包括气体阻挡件或气体阻挡件和通道结构的组合。此处示出的污染物阱或污染物阻挡件230至少包括通道结构，如现有技术中已知的。
收集器室211可以包括辐射收集器CO，其可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。穿过收集器CO的辐射可以被由光栅光谱滤光器240反射，以在虚源点IF内聚焦。虚源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器模块布置使得中间焦点IF位于包围结构220中的开口221处或附近。虚源点IF是辐射发射等离子体210的像。
随后，辐射穿过照射系统IL，照射系统可以包括多小平面的场反射镜装置22(下文也称为第一反射部件22)和多小平面的光瞳反射镜装置24(下文也称为第二反射部件24)，布置用以在图案形成装置MA处提供辐射束B的想要的角分布，以及在图案形成装置MA处提供想要的辐射强度的均匀性。辐射束B在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA反射之后形成图案化束26，并且图案化束26通过投影系统PS经由反射元件28、30成像到由晶片台或衬底台WT保持的衬底W上。
在照射光学单元IL和投影系统PS中通常存在比图示的更多的元件。可选地，可以设置光栅光谱滤光片240，这依赖于光刻设备的类型。此外，还可以存在比图中示出的反射镜更多的反射镜，例如在投影系统PS中可以存在比图2a中示出的还要多1-6个的附加反射元件。
如图2a所示，控制器光学元件CO被示出为具有掠入射反射器253、254以及255的嵌套式收集器(仅作为收集器的一个示例(或收集器反射镜))。掠入射反射器253、254以及255围绕光轴O轴向对称地设置，并且这种类型的收集器光学元件CO优选与放电产生等离子体源(通常称为DPP源)组合使用。
替换地，源收集器模块SO可以是LPP辐射系统的一部分，如图2b所示。激光器LA布置成淀积激光能量至例如氙(Xe)、锂(Li)或锡(Sn)等燃料中，从而产生具有几十电子伏特(eV)的电子温度的高度电离的等离子体210。在这些离子的去激活和再结合期间产生的能量辐射从等离子体发射，通过附近的垂直入射收集器光学元件CO收集并被聚焦到包围结构220中的开口221上。
虽然本申请详述了光刻设备在制造ICs中的应用，但是应该理解到，这里描述的光刻设备可以有其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
虽然上面详述了本发明的实施例在光学光刻中的应用，应该注意到，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的这种计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。
图3示意地详细示出包括第一和第二反射部件的光刻设备的一部分。第一反射部件22包括多个初级反射元件，包括初级反射元件22a、22b、22c以及22d。第二反射部件24包括多个次级反射元件，包括次级反射元件24a、24b、24c、24d以及24a′、24b′、24c′、24d′。下文中初级和次级反射元件也分别称为多小平面的场反射镜和多小平面的光瞳反射镜。初级反射元件22a-d配置成朝向次级反射元件24a-d、a′-d′引导(反射)辐射。虽然仅示出四个初级反射元件22a-d，但是可以设置任意数量的初级反射元件。初级反射元件可以以二维阵列(或一些其他二维布置)布置。虽然仅示出八个次级反射元件24a-d、a′-d′，但是可以设置(通常是初级反射元件的数量的倍数的数量)任意数量的次级反射元件。次级反射元件可以以二维阵列(或一些其他二维布置)布置。
初级反射元件22a-d具有可调节的取向，并且可以用以引导辐射朝向选定的次级反射元件24a-d、a′-d′。
第二反射部件24与照射系统IL的光瞳平面P一致或者设置在照射系统IL的光瞳平面P附近。因此第二反射部件24用作虚辐射源(通常也称为二级辐射源)，其引导辐射到图案形成装置MA上。在第二反射部件24和图案形成装置MA之间可以设置其他反射镜(未示出)。后面的反射镜可以是反射镜的系统，并且可以布置成将初级反射元件22a-d成像到在使用时由衬底台MT保持图案形成装置MA所在的平面。
第二反射部件24处的辐射束B的空间强度分布限定辐射束的照射模式。因为初级反射元件22a-d具有可调节的取向，它们可以用以在光瞳平面P处形成不同的空间强度分布，由此提供不同的照射模式。
在使用时，辐射束B入射到第一反射部件22的初级反射元件22a-d。每个初级反射元件22a-d朝向第二反射部件24的不同的次级反射元件24a-d、a′-d′反射辐射子束。第一子束Ba被第一初级反射元件22a引导至第一次级反射元件24a。第二、第三和第四子束Bb、Bc以及Bd通过第二、第三和第四初级反射元件22b、22c和22d分别引导至第二、第三和第四次级反射元件24b、24c和24d。
子束Ba-d被次级反射元件24a-d反射朝向图案形成装置MA。子束可以一起看作形成单个辐射束B，其照射掩模MA上的照射区域E。照射区域E的形状由初级反射元件22a-d的形状确定。在扫描光刻设备中，照射区域E可以例如是矩形或弯曲的带形，其在扫描方向上的宽度比垂直于扫描方向的方向上的宽度窄。
每个初级反射元件22a-d在第二反射部件24的不同的次级反射元件24a-d、a′-d′处形成中间焦点IF的像。在实际应用中，中间焦点IF将是等离子体源的像，该像具有有限的直径(例如4-6mm)。随后，每个初级反射元件22a-d将形成虚源点IF的像，其在次级反射元件24a-d、a′-d′处具有有限的直径(例如3-5mm)。每一个次级反射元件24a-d、a′-d′可以布置并构造为单个多小平面的光瞳反射镜，其直径大于前面提到的图像直径(以避免辐射落入次级反射元件之间并由此发生损失)。为了容易显示，中间焦点IF和中间焦点IF的像在图中被示出为点。
初级反射元件和次级反射元件可以具有不等于零的光功率。例如，每个初级反射元件22a-d可以在被照射的次级反射元件处或其附近形成小于虚源点IF的虚源点IF的缩小的图像。次级反射元件24a-d、a′-d′中的每一个可以在衬底曝光期间图案形成装置所在的场平面处或附近形成初级反射元件22a-d中的一个的像。这些图像基本上重叠并一起形成照射区域E。
初级反射元件22a-d的取向确定在光瞳平面P处形成的照射模式。例如，初级反射元件22a-d可以取向成使得辐射子束指向最内侧的四个次级反射元件24c、24d、24a′、24b′。这将提供可以被看作传统照射模式(盘式形状)的一维等价物的照射模式。这种传统的照射模式其特征在于光瞳平面内的强度分布具有以光轴O为中心的相对高强度的、由相对低或甚至零强度的部分围绕的部分，并且因此在下文中被称为传统的“同轴”照射模式。在替换的示例中，初级反射元件22a-d可以被取向成使得辐射子束指向在第二反射部件24的左手末端处的两个次级反射元件24a-b，和在第二反射部件的右手末端处的两个次级反射元件24c′-d′。这将提供可以看作例如环形照射模式的一维等价物的照射模式。这种照射模式的特征在于光瞳平面内的强度分布具有以光轴O为中心的相对低的或甚至零强度的、被具有相对高强度的至少一部分的区域围绕的一部分，并因此在下文中称为“离轴”照射模式。
每个初级反射元件，例如元件22a-d中的任一个被配置使得其可以在两个预定取向，即，第一取向和第二取向中的一个上。第一取向使得初级反射元件朝向包括在第二反射部件24上的第一所需部位(location)内的选定的次级反射元件反射辐射子束。第二取向使得初级反射元件朝向包括在第二反射部件24上的第二所需部位内的选定的次级反射元件反射辐射子束。此外，每个初级反射元件，例如图3中示出的多小平面的场反射镜22a-d中任一个，在其相关的第一取向和第二取向之间是可移动的。
为了说明在其第一取向上的多小平面的场反射镜在使用时照射从多个次级反射元件中具体选定的具体预选定的次级反射元件，在下文中称为第一“相关”次级反射元件。类似地，参考第二“相关”次级反射元件，其是当多小平面的场反射镜位于其第二取向时照射的元件。类似地，前面提到的第一和第二所需部位在下文中也称为第一和第二“相关”部位。
图4使用第一反射部件22的第一初级反射元件22a作为示例示出初级反射元件在第一和第二取向之间的移动。当第一初级反射元件22a位于第一取向时，其引导辐射子束Ba朝向第二反射部件24的第一次级反射元件24a。当第一初级反射元件22a位于第二取向时，其引导辐射子束Ba′(以虚线示出)朝向第二反射部件24的第二次级反射元件24a′。图4中没有明确地示出相应的第一和第二部位。在图4中，第一和第二部位可以假定为与第一和第二次级反射元件24a和24a′占据的部位分别一致。然而，第一和第二部位可以是光瞳平面P内的分离的区域，并且可以每一个包括多个次级反射元件，如下文中讨论的那样。
一组初级反射元件(例如元件22a-d的组)的每个初级反射元件可以布置成引导辐射子束至与每个初级反射元件22a-d相关的第一和第二部位，第一和第二部位相对于接收来自不属于初级反射元件的所述组(例如元件22a-d的组)的其他初级反射元件的辐射子束所在的部位是不同的且是唯一的。通过适当地配置每个初级反射元件22a-d，辐射可以指向第二反射部件24处的所需部位以便形成与所需照射模式相符的空间强度分布。
虽然图3和4仅示出四个初级反射元件22a-d，但是第一反射部件22可以包括多个更多的初级反射元件。第一反射部件22可以包括例如达到100、多达200或多达400个初级反射元件。第一反射部件22可以包括例如在100-800范围内任意数量的初级反射元件。反射元件可以是反射镜。第一反射部件22可以包括1024(例如32x32)个反射镜的阵列，或4096(例如64x64)个反射镜的阵列，或任何合适数量的反射镜的阵列。初级反射元件可以以两维栅格状构造的方式布置。初级反射元件可以布置在跨经辐射束的平面内。
第一反射部件22可以包括初级反射元件的一个或多个阵列。例如，初级反射元件可以布置或分组以形成多个阵列，每个阵列例如具有32x32个反射镜。在本文中，术语“阵列”可以表示单个阵列或一组阵列。
次级反射元件24a-d、a′-d′可以安装使得次级反射元件的取向相对于第二反射部件的安装表面是固定的。
图5和6示意地示出重新引导辐射、以便改变在光瞳平面P处的空间强度分布并由此获得想要的照射模式的原则。图5b和6b的图平面与图5a和6a中示出的光瞳平面P一致。在图5b和6b中示出笛卡尔坐标，以便便于解释附图。示出的笛卡尔坐标不是为了限制使用本发明可以获得的空间强度分布的取向。空间强度分布的径向范围由σinner(内侧径向范围)和σouter(外侧径向范围)限定。内侧和外侧径向范围可以是圆形的、或可以是具有其他形状。
如上面所述的，辐射束在光瞳平面P内的空间强度分布(因此照射模式)由初级反射元件(例如元件22a-d)的取向确定。例如，可以通过根据需要选定并随后移动初级反射元件22a-d中每一个至其第一取向或其第二取向来提供和控制照射模式。
在该示例中，有16个初级反射元件，其中仅4个在图5a和6a中示出(初级反射元件22a-d)。当初级反射元件22a-d位于其各自的第一取向时，辐射子束Ba、Bb、Bc以及Bd被反射朝向相关的第一部位724a、724b、724c以及724d，如图5b所示。这些部位分别包括次级反射元件24a、24b、24c以及24d，如图5a和6a所示。参照图5b，第一部位724a-d位于图的顶部或其附近。其他初级反射元件(未示出)也位于其第一取向，并且引导辐射子束至相邻第一部位组73、74和75，它们在图的顶部处或附近，并且位于图5b的底部或附近。用点线给接收辐射子束所在的部位画上阴影。从图5b可以看到，当初级反射元件22a-d位于其第一取向并且其他初级反射元件(未示出)也位于其第一取向时，形成双极照射模式，其中两极在y方向上是分离的。
当初级反射元件22a-d位于其第二取向时，辐射子束被反射朝向相关的第二部位724a′、724b′、724c′以及724d′，如图6b所示。这些部位分别包括次级反射元件24a′、24b′、24c′以及24d′，如图5a和6a所示。参照图6b，第二部位724a′-d′位于图的右手边或附近。前述的其他初级反射元件也位于其第二取向，并且引导辐射子束至相邻第二部位组76、77和78，它们位于图的右手边或附近，和位于图的左手边或附近。接收辐射子束所在的部位用点线画出阴影。从图6b可以看到，当初级反射元件22a-d和其他初级反射元件位于其第二取向，形成双极照射模式，其中两极在x方向上是分离的。
从y方向双极照射模式转换成x方向双极照射模式包括将每个初级反射元件22a-d从第一取向移动至第二取向。类似地，从x方向双极照射模式转换成y方向双极照射模式包括将每个初级反射元件22a-d从第二取向移动至第一取向。
其他照射模式的形成可以包括将部分初级反射元件22a-d移动至其第一取向，并将部分移动至其第二取向，如下文中介绍的。与每个初级反射元件和每个初级反射元件的相应的第一取向和第二取向相关的第一和第二部位可以选择为以便最大化可以形成的有用的照射模式的数量。
通过围绕预定轴线旋转初级反射元件，它们可以在第一取向和第二取向之间移动。可以使用致动器移动初级反射元件。
一个或多个初级反射元件可以配置成被驱动以围绕相同的预定轴线旋转。一个或多个其他初级反射元件可以配置成被驱动以围绕其他预定轴线旋转。
在一个实施例中，初级反射元件包括致动器，所述致动器布置以在第一取向和第二取向之间移动初级反射元件。致动器可以例如是马达。第一和第二取向可以通过端部限位件限定。第一端部限位件可以包括机械设备，其阻止初级反射元件移动超过第一取向。第二端部限位件可以包括机械设备，其阻止初级反射元件移动超过第二取向。下文中进一步描述包括端部限位件的初级反射元件的合适的安装。
因为初级反射元件的移动通过端部限位件来限制，初级反射元件可以在不需要监测初级反射元件的位置的情况下(例如，不需要使用位置监测传感器和反馈系统)精确地移动至第一取向或第二取向。初级反射元件可以充分精确地取向，以致于它们可以形成在将图案形成装置的图案光刻投影到衬底上的过程中使用的足够品质的照射模式。
提供至致动器的驱动器信号可以是二进制信号。不需要使用更复杂的信号，例如可变模拟电压或可变数字电压，因为致动器仅需要移动初级反射元件至第一端部限位件或至第二端部限位件。使用二进制(两个值的)驱动器信号用于致动器，而不是更复杂的系统，允许使用比其他情况下更简单的控制系统。
上面参照图5和6描述的设备包括16个初级反射元件和32个位于第二反射部件24上的部位。在实际应用中，可以提供更多的初级反射元件。然而，16个初级反射元件是足以允许示出可以获得几种不同照射模式的方法的数量。使用与第二反射部件24上的32个部位分别相关的16个初级反射元件可以获得下面的照射模式：环形、c型四分(c-quad)、类星体、双极-y和双极-x。通过配置16个初级反射元件可以形成这些照射模式，以便适当地引导辐射朝向在照射系统的光瞳平面处32个相关部位中的16个想要的选择部位。可以认识到，第二反射部件24上的部位可以有效地被指定并示出为照射系统的光瞳平面处的部位，因为第二反射部件24的多小平面的光瞳反射镜的反射表面设置在光瞳平面处或附近。为了简单，此处下文中没有区分第二反射部件上的“部位”和照射系统的光瞳平面处的“部位”。
图7示出照射系统中光瞳平面的第一象限Q1，包括布置在沿圆周围绕与光瞳平面相交的光轴O的环形形状内的多个部位。照射系统配置成产生5个不同的想要的照射模式。该象限的部位724a-d、724a′-d′可以接收来自相应的第一反射元件22a-d的辐射子束Ba、Bb、Bc以及Bd。照射部位的内侧径向范围用σinner标记。照射部位的外侧径向范围用σouter标记。为了简单，在图7中假定每个部位可以仅与一个次级反射元件相关联。在图7中，部位724a-d、724a′-d′分别与次级反射元件24a-d、以及次级反射元件24a′-d相关联。
然而，应该认识到，替换地，多个次级反射元件可以与每个部位相关联。例如，在10到20个之间的次级反射元件可以设置在每个部位处。在这种情况下，初级反射元件的数量由此设定数量范围。例如，如果在给定照射部位处存在10个次级反射元件，则存在10个初级反射元件布置成引导辐射至该部位(每个初级反射元件布置成引导辐射至该部位内的不同的次级反射元件)。在下面的说明书中，在使用术语“初级反射元件”的情形中，这可以包含多个初级反射元件，其配置成一致地移动。
跨经光瞳平面的照射部位的相对表面面积，即通过与投影透镜的数值孔径对应的光瞳面积而被标准化的构成部位的表面面积，等于(σouter 2-σinner 2)/2。因此，限定为所用光瞳面积的倒数的集光率X表示为X＝2/(σouter 2-σinner 2)。
在图7示出的象限Q1内，存在8个部位，包括相应的8个二级反射装置24a-d、24a′-d′(与跨经整个光瞳平面的32个部位对应)。每个部位的尺寸和形状形成为被通过初级反射元件反射的辐射子束照射。每个初级反射元件配置成以便分别地照射来自相同象限的不同部分的两个不同部位。更具体地，每个初级反射元件配置成在第一取向和第二取向之间移动，以便引导辐射，由此照射在相同象限内的第一相关部位或第二相关部位，因此照射第一相关次级反射元件或第二相关次级反射元件。
虽然多对部位724a、724a’，724b、724b’，724c、724c’以及724d、724d′设置在图7中的相同的象限Q1内，但是这并不是必须的。例如，第一部位可以设置在一个象限内，相应的第二部位可以设置在不同的象限内。如果一对部位的第一和第二部位之间的间隔增大，则初级反射元件所需的用于引导辐射子束至那些部位的旋转量将也会增大。这些部位的位置可以选择成使得初级反射元件的所需旋转被最小化，或者没有初级反射元件需要被旋转超过预定的最大旋转。这些部位的位置使得可以获得所需照射模式组(例如，如下面参照图8介绍的)。
第一初级反射元件22a(见图5和6)配置成在沿第一取向定向时照射象限Q1的第一相关部位724a，并且在沿第二取向定向时照射象限的第二相关部位724a′。第二初级反射元件22b配置成当沿第一取向定向时照射第一相关部位724b并且在沿第二取向定向时照射第二相关部位724b′。第三初级反射元件22c配置成当沿第一取向定向时照射第一相关部位724c并且在沿第二取向定向时照射第二相关部位724c′。第四初级反射元件22d配置成当沿第一取向定向时照射第一相关部位724d并且在沿第二取向定向时照射第二相关部位724d′。
部位以及相关的初级反射元件的等价布置可以应用于其他象限(未示出)。
每个初级反射元件可以通过围绕预定轴线旋转而在第一取向和第二取向之间移动。多个初级反射元件可以配置并布置成围绕相同的轴线是可旋转的。例如，与光瞳平面的相同象限内的多对相邻部位相关的多对初级反射元件可以配置成以便围绕相同的轴线旋转。在示出的示例中，与一对相邻部位724a和724b相关的第一和第二初级反射元件22a、22b配置成围绕第一轴线AA旋转，并且与一对相邻部位724c和724d相关的第三和第四初级反射元件22c、22d配置成围绕第二轴线BB旋转。第一轴线AA相对于象限Q1内的x轴线以56.25°布置，第二轴线BB相对于象限Q1内的x轴线以33.75°布置。虽然第一和第二轴线AA、BB在图7的平面内被示出，但是这仅是为了便于表述。这些轴线在第一反射部件22的平面处或其附近，并且更具体地，位于包含多对初级反射元件22a、b以及22c、d的枢轴点的平面处或其附近。第一和第二轴线AA、BB通过照射系统的光轴O。
附加地或替换地，在光瞳平面的相反的象限内与对应的部位相关的初级反射元件可以配置成围绕相同的轴线旋转。例如，与第一象限Q1相关的初级反射元件22a、b和与第三象限相关的对应的初级反射元件配置成围绕第一轴线AA旋转。同样，与第一象限Q1相关的初级反射元件22c、d和与第三象限相关的对应的初级反射元件配置成围绕第二轴线BB旋转。
与第二象限相关的初级反射元件以及与第四象限相关的初级反射元件可以围绕第三轴线旋转(例如，相对于x轴线以123.75°布置)。附加地，与第二象限相关的初级反射元件和与第四象限相关的初级反射元件可以围绕第四轴线旋转(例如，相对于x轴线以146.25°布置)。这些象限在图7中没有示出。
初级反射元件可以配置成围绕相同的轴线沿相同的方向或沿相反的方向旋转。
当初级反射元件分组一起围绕相同的轴线旋转并沿相同的方向旋转时，可以简化布置成在其第一和第二取向之间移动初级反射元件的致动器。例如，分组以围绕相同轴线旋转的与初级反射元件相关的致动器可以布置成一致地移动那些初级反射元件。因此，在存在四个预定旋转轴线的实施例中，可以存在四个致动器。
图8示出如何使用所需的设备(即，使用16个初级反射元件和4个旋转轴线)在照射系统的光瞳平面处形成五个不同的照射模式。照射模式如下：环形照射模式(图8a)、双极-x照射模式(图8b)、双极-y照射模式(图8c、)、类星体照射模式(图8d)以及c型四分照射模式(图8e)。
为了形成环形照射模式，如图8a所示，与第一象限相关的初级反射元件22a-d被取向成使得部位724b、724d、724a′以及724c′被照射。这可以通过围绕第一轴线AA旋转第一初级反射元件22a至其第二取向、围绕第一轴线AA旋转第二初级反射元件22b至其第一取向、围绕第二轴线BB旋转第三初级反射元件22c至其第二取向以及围绕第二轴线BB旋转第四初级反射元件22d至其第一取向来实现。与第二、第三以及第四象限的部位相关的初级反射元件类似地取向。
为了形成双极-x照射模式，如图8b所示(也如图6b所示)，与第一象限相关的初级反射元件被取向成使得部位724b′、724a′、724d′以及724c′被照射。这可以通过围绕第一轴线AA旋转第一初级反射元件22a至其第二取向、围绕第一轴线AA旋转第二初级反射元件22b至其第二取向、围绕第二轴线BB旋转第三初级反射元件22c至其第二取向以及围绕第二轴线BB旋转第四初级反射元件22d至其第二取向来实现。与第二、第三以及第四象限的部位相关的初级反射元件类似地取向。
为了形成双极-y照射模式，如图8c所示(也如图5b所示)，与第一象限相关的初级反射元件被取向成使得部位724a、724b、724c以及724d被照射。这可以通过围绕第一轴线AA旋转第一初级反射元件22a至其第一取向、围绕第一轴线AA旋转第二初级反射元件22b至其第一取向、围绕第二轴线BB旋转第三初级反射元件22c至其第一取向以及围绕第二轴线BB旋转第四初级反射元件22d至其第一取向来实现。与第二、第三以及第四象限的部位相关的初级反射元件类似地取向。
为了形成类星体照射模式，如图8d所示，与第一象限相关的初级反射元件被取向成使得部位724c、724d、724b′以及724a′被照射。这可以通过围绕第一轴线AA旋转第一初级反射元件22a至其第二取向、围绕第一轴线AA旋转第二初级反射元件22b至其第二取向、围绕第二轴线BB旋转第三初级反射元件22c至其第一取向以及围绕第二轴线BB旋转第四初级反射元件22d至其第一取向来实现。与第二、第三以及第四象限的部位相关的初级反射元件类似地取向。
为了形成c型四分照射模式，如图8e所示，与第一象限相关的初级反射元件被取向成使得部位724a、724b、724d′以及724c′被照射。这可以通过围绕第一轴线AA旋转第一初级反射元件22a至其第一取向、围绕第一轴线AA旋转第二初级反射元件22b至其第一取向、围绕第二轴线BB旋转第三初级反射元件22c至其第二取向以及围绕第二轴线BB旋转第四初级反射元件22d至其第二取向来实现。与第二、第三以及第四象限的部位相关的初级反射元件类似地取向。在上面的示例的任一个中，可以认识到，部位的照射(在第二反射部件上)包括引导辐射子束至对应的次级反射元件。
在上面图8示出的照射模式的说明中，已经提到与第二、第三和第四象限的部位相关的初级反射元件与第一象限类似地取向或定向。下文介绍实现照射模式的方式。从图8已经看到，双极、类星体以及c型四分模式是关于x和y轴线对称的。然而，图8a中的环形模式不是关于x和y轴对称的，但是它是旋转对称的(90°或其倍数的旋转)。
根据本发明的一方面，可以认识到，当所需的照射模式不共享相同的对称时，这些部位的位置可以布置成使得每对位置具有相关的位置对，并且这两对关于平分象限的线SS对称(见图7)。例如，第一对部位24a、24a’与第三对部位24c、24c’相关。这两对关于线SS是对称的。第二对部位24b、24b’与第四对部位24d、d′相关。这两对也关于线SS对称。相同的约束条件应用于其他象限。
第二象限是第一象限的镜像。第三和第四象限是第一和第二象限的镜像。以这种方式定位这些部位允许实现在图8中示出的所有的照射模式。当将要形成图8b-d中示出的照射模式中任一种时，每个象限的对应的初级反射元件的取向是相同的。当将要形成图8a中示出的环形模式，第一和第三象限的初级反射元件的取向与那些应用至第二和第四象限的初级反射元件的相反。
初级反射元件可以设置在安装件上，安装件允许围绕两个轴线旋转。在图9中示出可以使用的安装件40。在图9中示出笛卡尔坐标，以便帮助描述安装件。初级反射元件22a被保持在安装件40上。安装件40包括沿x方向延伸的两个杠杆臂41a、41b和沿y方向延伸的两个杠杆臂42a、42b。支柱43沿z方向延伸并且经由片簧将杠杆臂41a、41b，42a、42b的内侧端部连接在一起。第一对杠杆臂41a、41b的外侧端部通过第一杆44连接，第一杆44在外侧端部之间保持恒定的间隔。第二对杠杆臂42a、42b的外侧端部通过第二杆45连接，第二杆45在外侧端部之间保持恒定的间隔。
第一对杠杆臂41a、41b配置成围绕第一轴线旋转初级反射元件22a。端部限位件46a、46b限制第一对杠杆臂41a、41b的移动范围。端部限位件46a、46b形成两个预定位置，最低的杠杆臂41可以在两个预定位置之间移动。两个预定位置是高位置(称为H1)和低位置(称为L1)。当最低杠杆臂41b处于高位置H1，其与上端部限位件46a接触。当最低杠杆臂41b处于低位置L1，其与低端部限位件46b接触。
在最高杠杆臂41a和最低杠杆臂41b之间由第一杆44提供的连接将最高和最低杠杆臂的移动关联在一起。因此最高的杠杆臂41的移动由端部限位件46a、46b限制。因为初级反射元件22a连接至最高杠杆臂41a，这意味着初级反射元件22a围绕第一轴线的旋转由端部限位件46a、46b限制。初级反射元件22a围绕第一轴线的旋转因此被限制到最低杠杆臂41b与上端部限位件46a接触的取向，以及最低杠杆臂41b与下端部限位件46b接触的取向。
第二对杠杆臂42a、42b配置成围绕与第一轴线正交的第二轴线旋转初级反射元件22a。端部限位件47a、47b被用于限制第二对杠杆臂42a、42b的移动。第二对杠杆臂在两个高位置(H1)和较低位置(L1)之间移动。初级反射元件22a围绕第二轴线的旋转因此被限制到最低杠杆臂42b与上端部限位件47a接触的取向，以及最低杠杆臂42b与下端部限位件47b接触的取向。
如果两对杠杆臂41a、41b，42a、42b沿相同的方向移动相同的程度，则获得初级反射元件22a围绕x轴线的旋转。如果这些对杠杆臂41a、41b，42a、42b沿相反的方向移动相同的程度，则获得初级反射元件22a围绕y轴线的旋转。
柔性杆50从位于第一对杠杆臂41a、41b限定的平面内的刚性臂51延伸。等价的柔性杆(未示出)从位于第二对杠杆臂42a、42b限定的平面内的刚性臂(未示出)延伸。柔性杆被用于限定安装件的枢轴点。枢轴点位于柔性杆跨过的位置。
安装件40的结构允许初级反射元件22a的四种可能的第一取向，其对应这些对杠杆臂41a、41b，42a、42b的四个可能的第一位置。类似地，安装件40的结构允许初级反射元件22a的四种对应的第二取向，其对应这些对杠杆臂41a、41b、42a、42b的四个可能的第二位置。这些取向如下：
第一取向：H1，H2  H1，L2  L1，H2  L1，L2
第二取向：L1，L2  L1，H2  H1，L2  H1，H2
在每一种情况下，特定的第二取向仅与一个第一取向对应。因此，初级反射元件22a可以仅在两个取向之间移动。致动器(未示出)可以用以从上面的组选择第一和第二取向的特定组合。致动器可以例如配置成在H1，H2位置和L1，L2位置之间移动这些对杠杆臂41a、41b、42a、42b。在图9的情形中，这可以通过沿相同方向一起移动两对杠杆臂41a、41b、42a、42b的致动器来实现。替换地，致动器可以配置成在H1，L2位置和L1，H2位置之间移动这些对杠杆臂。在图9的情形中，这可以通过沿相反方向移动两对杠杆臂的致动器来实现。
这些对杠杆臂41a、41b、42a、42b的第一和第二位置的精确的位置(和因此初级反射元件22a的取向)由端部限位件46a、46b、47a、47b的位置确定。例如，朝向下端部限位件46a、47b移动上端部限位件46a、47a将改变这些对杠杆臂41a、41b、42a、42b在H1、H2位置时的位置(和因此改变初级反射元件22a的取向)。因此，端部限位件允许精确地确定初级反射元件的第一和第二取向。端部限位件也允许精确地选择初级反射元件22a的旋转轴线。
在光瞳平面P处被照射的部位(见图3-6)将根据初级反射元件22a的取向而变化。因此，在第一取向和第二取向之间移动初级反射元件22a允许以上述的方式选择不同的照射模式。
如果使用图9中的安装件旋转四个初级反射元件22a-d中的每一个，则杠杆臂的位置可以如下：
Figure BDA0000087881540000231
通过调节端部限位件46a、46b、47a、47b、50的位置可以调节第一初级反射元件22a的旋转轴线。端部限位件可以定位成例如使得第一初级反射元件的旋转轴线与图7中的轴线AA一致。类似地，端部限位件可以定位成例如使得第三初级反射元件22c的旋转轴线与图7中的轴线BB一致。
杠杆臂41a、41b、42a、42b可以通过致动器驱动(未示出)。致动器可以例如是马达。每对杠杆臂41a、41b、42a、42b可以通过不同的专用的致动器驱动。因此，可以使用八个致动器驱动杠杆臂以旋转与图7中的象限Q1的部位724a-d、724a′-d′相关的四个初级反射元件22a-d。
替换地，两对杠杆臂41a、41b、42a、42b可以通过单个致动器驱动，其可以例如配置成提供两个直的且反向的运动。在这种情况下，可以使用四个马达驱动杠杆臂以旋转与图7中的象限Q1的部位724a-d、724a′-d′相关的四个初级反射元件22a-d。
代替第一初级反射元件22a可以使用多个初级反射元件。在这种情况下，多个初级反射元件中的每一个可以设置在安装件40上。可以通过布置使得多个初级反射元件一致地移动的致动器驱动安装件40。相同的布置可以应用至其他初级反射元件22b-d。
致动器可以比现有技术中使用的致动器简单，因为致动器仅需要驱动初级反射元件至两个位置。现有技术中使用的致动器驱动反射元件至大量的位置，并因此需要更加精确的控制。因为致动器仅需要驱动初级反射元件至两个位置，因此不需要感测系统确定初级反射元件的取向。而且，可以用二进制信号控制反射元件的位置，而不用使用多值(模拟)信号。
致动器可以例如是压电致动器、静电致动器、双金属致动器或马达。
图9中示出的安装件仅是示例。可以使用其他合适的安装件。
可以比传统技术中反射元件的阵列更一起靠近地布置初级反射元件。这是因为每个初级反射元件仅在两个位置之间移动，并因此不需要允许其移动至其他不同位置的围绕其周边的间隔。初级反射元件的这种较靠近的布置减小了光刻设备中的辐射的损失。这是因为辐射通过其中的初级反射元件之间的间距可以较小。
在上述的实施例中，由辐射子束照射的部位都具有相同的内侧径向范围(σinner)和外侧径向范围(σouter)(例如，它们都位于单一的环中)。这例如在图7中示出，其中象限Q1的所有部位724a-d，724a′-d′用相同的内侧和外侧径向范围示出。此外，初级反射元件的旋转轴线全部通过象限的原点(即，照射系统的光轴)。
在替换的实施例中，可以例如设置由辐射子束照射的部位为以盘形区域和环形区域的方式布置，两个区域以照射系统的光轴为中心，环形区域靠近盘形区域。图10示出具有这种部位布置的光瞳平面的第一象限Q1。在象限Q1中存在24个部位A1、A2至L1、L2(跨过整个光瞳平面的96个部位)。12个初级反射元件A至L(未示出)配置成照射象限Q1的相关的24个部位(48个初级反射元件配置成照射所有的部位)。
多个次级反射元件可以设置在每个部位处。例如，在每个部位可以设置10到20个次级反射元件之间。在这种情况下，初级反射元件的数量由此设置数量范围。例如，如果在给定部位存在10个次级反射元件，则存在10个初级反射元件布置用以引导辐射至该部位(初级反射元件的每个布置成引导辐射至不同的次级反射元件)。在本说明书中，使用术语“初级反射元件”的情形中，这可以包含配置成一致地移动的多个初级反射元件。
这些部位可以分类为内部部位组和外部部位组。因此，在内部部位组的任何部位与外部部位组中的任何部位沿径向分离。当相关的初级反射元件位于其第一取向时照射内部部位组中的部位。当相关的初级反射元件位于其第二取向时照射外部部位组中的部位。应该认识到，可以同等地将内部部位与位于其第二取向的初级反射元件相关联，将外部部位组与位于其第一取向的初级反射元件相关联，反之亦然。
内部部位组具有内侧径向范围σinner和外侧径向范围σ2。外部部位组具有内侧径向范围σ2和外侧径向范围σ3。
跨过光瞳平面的部位的相对表面面积等于(σ3 2-σinner 2)/2。因此，集光率X(即，相对使用的光瞳面积的倒数)等于X＝2/(σ3 2-σinner 2)。
每个初级反射元件配置成以便分离地照射来自相同象限(例如Q1)的不同部分的两个部位。更具体地，每个第一反射元件配置成在第一取向和第二取向之间移动。当第一反射元件位于第一取向时，辐射子束被引导朝向外部部位组中的第一相关部位。当第一反射元件位于第二取向，辐射子束被引导朝向内部部位组的第二相关部位(两个部位位于相同的象限)。
参照图3和图10，初级反射元件22a可以配置成当位于其第一取向时照射第一相关部位A1，并且当位于其第二取向时照射第二相关部位A2。不同的初级反射元件22b可以配置成当位于其第一取向时照射第一相关部位B1，并且当位于其第二取向时照射第二相关部位B2。其他初级反射元件可以以相同的方式配置。
在将多个部位布置在环形区域中的实施例中(如图7)，此处也是本发明的一个方面，期望的照射模式可以不共享相同的对称，在这种情形中这些部位的位置可以布置成使得每对部位具有相关的部位对，并且两对关于平分象限Q1的线SS对称。
例如，第一对部位A1、A2与第七对部位G1、G2相关。这两对关于线SS对称。在第二示例中，第二对部位B1、B2与第四对部位H1、H2相关。这两对也关于线SS对称。相同的对称约束条件应用至其他对部位。此外，相同的约束条件应用至其他象限。
对于光瞳平面的每个象限，相关的初级反射区域和这些部位的配置可以是相同的。例如，第二象限可以是第一象限的镜像。第三和第四象限可以是第一和第二象限的镜像。
通过围绕预定轴线旋转初级反射元件的每一个，其可以在第一取向和第二取向之间移动。通过端部限位件限制旋转。为了照射在内部照射组中的部位和在外部照射组中的部位，预定轴线可以不通过照射系统的光轴。
参照图3和图10，照射第一相关部位A1、A2的第一初级反射元件22a可以围绕第一轴线AA旋转。照射第二相关部位L1、L2的第二初级反射元件22b可以围绕第二轴线BB旋转。其他初级反射元件可以围绕其他轴线(未示出)旋转。第一象限Q1共存在12个旋转轴线。第三象限的旋转轴线与第一象限的平行。第二象限存在12个旋转轴线，它们与第四象限的旋转轴线平行。因此总共存在24个旋转轴线。
与光瞳平面的相对象限内的对应部位相关的初级反射元件可以配置成围绕相同的轴线旋转。在图10示出的示例中，总共存在例如12个预定的旋转轴线。这包括6个延伸跨过Q1和Q3的轴线，以及6个延伸跨过Q2和Q4的轴线。
初级反射元件可以用以产生七个不同的照射模式。在图11中示出这些照射模式。这些照射模式为：第一、第二和第三环形模式，第二盘形模式，双极模式和四极模式。
为了产生第一环形模式，如图11a所示，与象限Q1相关的初级反射元件被取向成使得照射部位A1至L1。这通过围绕其预定轴线旋转每个初级反射元件至其第一取向来实现。与第二、第三和第四象限的部位相关的初级反射元件被类似地取向。
为了产生第二环形照射模式，如图11b所示，与象限Q1相关的初级反射元件被取向成使得部位A2至L2被照射。这通过围绕其预定轴线旋转每个初级反射元件至其第二取向来实现。与第二、第三和第四象限的部位相关的初级反射元件被类似地取向。如果内侧径向范围σinner将为零，而不是有限的值，则这种模式将是盘形模式而不是环形模式。
为了产生第三环形照射模式，如图11c所示，与象限Q1相关的初级反射元件被取向成使得部位A2、B1、C2、D1、E2、F1、G2、H1、I2、J1、K2以及L1被照射。这通过围绕预定轴线旋转那些与部位A、C、E、G、I以及K相关的初级反射元件至其第二取向并且围绕预定轴线旋转与部位B、D、F、H、J和L相关的初级反射元件至其第一取向来实现。与第二、第三和第四象限的部位相关的初级反射元件被类似地取向。
为了产生x双极照射模式，如图11d所示，与象限Q1相关的初级反射元件被取向成使得部位A2至F2以及G1至L1被照射。这通过围绕预定轴线旋转与部位A到F相关的初级反射元件至其第二取向并且围绕预定轴线旋转与部位G至L相关的初级反射元件至其第一取向来实现。与第二、第三和第四象限的部位相关的初级反射元件被类似地取向。
为了产生y双极照射模式，如图11e所示，与象限Q1相关的初级反射元件被取向成使得部位A1至F1以及G2至L2被照射。这通过围绕预定轴线旋转与部位A到F相关的初级反射元件至其第一取向并且围绕预定轴线旋转与部位G至L相关的初级反射元件至其第二取向来实现。与第二、第三和第四象限的部位相关的初级反射元件被类似地取向。
为了产生四极照射模式，如图11f所示，与象限Q1相关的第一反射元件被取向成使得部位D1至I1、J2至L2以及A2至C2被照射。这通过围绕预定轴线旋转与部位D到I相关的初级反射元件至其第一取向并且围绕预定轴线旋转与部位J至L以及A至C相关的初级反射元件至其第二取向来实现。与第二、第三和第四象限的部位相关的初级反射元件被类似地取向。
为了产生替换的四极照射模式，如图11g所示，与象限Q1相关的初级反射元件被取向成使得部位A1至C1、G2至I2、J1至L1以及D2至F2被照射。这通过围绕预定轴线旋转与部位A到C和J到L相关的初级反射元件至其第一取向并且围绕预定轴线旋转与部位G至I和D至F相关的初级反射元件至其第二取向来实现。与第二、第三和第四象限的部位相关的初级反射元件被类似地取向。
初级反射元件也可以被取向成在光瞳平面处产生其他想要的照射模式。例如，根据本发明的一方面，如图11所示的任何照射模式可以通过将象限内的有限数量的初级反射元件照射部位移动至其两个取向中的另一个取向来进行修改，以提供原始照射模式的近似模式。这种照射模式的调整允许提供标准照射模式的“近似”的变体。例如，通过将照射相关部位A1的场小平面切换至其照射其相关部位A2的部位，如图10(和图12)所示，并且通过对与其他三个象限中的部位相关的对应的初级反射元件应用类似的切换，图11中示出的双极照射模式可以改变成如图12所示的近似的双极照射模式。依赖于将要成像的图案，近似的照射模式的使用可以提供改善的光刻过程窗口。
虽然描述的本发明的实施例提到16个初级反射元件或48个初级反射元件，但是可以使用任何合适数量的初级反射元件。
本发明的上述描述参照反射照射系统(例如包括EUV光刻设备的一部分)。然而，本发明可以被设置在包括折射元件的照射系统中。本发明可以例如设置在DUV光刻设备中。折射光学部件可以设置在照射系统光瞳平面中，代替反射光学部件或作为其附加。
虽然上面已经介绍了本发明的具体实施例，但是应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式实施。本说明不是为了限制本发明。
本发明的优选的特征可以应用于本发明的所有的方面，并且可以以任意组合使用。

Claims (25)

1.一种照射系统，具有多个反射元件，所述反射元件在将辐射引导朝向光瞳平面内的不同部位的不同取向之间是可移动的，由此形成不同的照射模式，其中每个反射元件在将辐射引导朝向光瞳平面处的第一相关部位的相应的第一取向和将辐射引导朝向光瞳平面处的第二相关部位的相应的第二取向之间是可移动的，所述反射元件的相应的第一取向和相应的第二取向由端部限位件限定。
2.根据权利要求1所述的照射系统，其中，每个反射元件安装在相应的安装件上，所述安装件在对应反射元件的第一取向的相应的第一位置和对应反射元件的第二取向的相应的第二位置之间是可移动的，并且其中所述端部限位件限定所述安装件的第一和第二位置并由此限定所述反射元件的相应的第一取向和相应的第二取向。
3.根据权利要求2所述的照射系统，其中，所述安装件包括在第一位置和第二位置之间可移动的一个或多个臂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照射系统，其中，所述端部限位件具有可调节的位置。
5.根据权利要求2所述的照射系统，其中，所述端部限位件具有可调节的位置，并且所述安装件配置成使得能够通过调节一个或多个端部限位件的位置调节反射元件的旋转轴线的取向。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的照射系统，其中，所述安装件连接至配置用以在第一位置和第二位置之间移动安装件的致动器。
7.根据权利要求6所述的照射系统，其中，所述致动器连接至多个相应的安装件，并且配置成同时在相应的第一和第二位置之间移动所述多个相应的安装件。
8.根据权利要求6或7所述的照射系统，其中，所述致动器是压电致动器、静电致动器、双金属致动器或马达。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照射系统，其中，所述多个反射元件包括构造并布置成围绕同一轴线可旋转的反射元件组。
10.根据权利要求9所述的照射系统，其中，所述多个反射元件包括构造并布置成围绕另外的同一轴线可旋转的另外的反射元件组，并且其中所述轴线和所述另外的轴线通过所述照射系统的光轴。
11.根据权利要求9所述的照射系统，其中，所述多个反射元件包括构造并布置成围绕另外的同一轴线可旋转的另外的反射元件组，并且其中所述轴线和所述另外的轴线不通过照射系统的光学轴线。
12.根据前述权利要求中任一项所述的照射系统，其中，所述照射系统包括设置在光瞳平面内的另外的多个反射元件。
13.一种包括根据权利要求1-12中任一项所述的照射系统的光刻设备。
14.一种在照射系统中形成照射模式的方法，所述方法包括步骤：
将多个反射元件移动至由端部限位件限定的相应的第一取向；
在光瞳平面处相关的第一部位处引导辐射以形成第一照射模式；
随后，移动所述多个反射元件中的至少一部分至由端部限位件限定的相应的第二取向，和
在光瞳平面处相关的第二部位处引导辐射以形成第二照射模式。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一和第二照射模式是选自传统的同轴照射模式和离轴照射模式、或选自第一离轴照射模式和第二离轴照射模式的相互不同的照射模式。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，与反射元件相关的相关的第一和第二部位包含在以照射系统的光轴为中心的光瞳平面的圆形截面的象限内。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一和第二部位彼此沿径向分离。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述第一和第二部位的位置与同对应的另外的反射元件相关的另外的第一和第二部位的位置相关联，并且其中第一和第二部位的所述位置与另外的第一和第二部位的位置相对于平分所述象限的线对称。
19.一种照射系统，包括第一和第二反射部件，第一反射部件构造并布置成接收来自辐射源的辐射并将所述辐射反射朝向第二反射部件，第二反射部件通过朝向用于图案形成装置的照射区域反射入射辐射而构造并布置成用作次级辐射源，第一反射部件具有多个初级反射元件，其中每个初级反射元件在朝向第二反射部件处的第一相关部位反射辐射所在的相应的第一取向和朝向第二反射部件处的第二相关部位反射辐射所在的相应的第二取向之间是可移动的，所述反射元件的第一取向和第二取向通过端部限位件限定。
20.根据权利要求19所述的照射系统，其中，第一相关部位和第二相关部位布置在具有沿圆周围绕光轴的环形形状的第二反射部件处的一区域内。
21.根据权利要求19所述的照射系统，其中，在第二反射部件处提供：
具有沿圆周围绕光轴的环形形状的区域，和
由所述环形形状的区域包围的内部区域，
并且其中第一相关部位布置在内部区域中并且第二相关部位布置在具有环形形状的区域内。
22.根据权利要求20或21所述的照射系统，其中，所述多个初级反射元件包括构造并布置成围绕同一轴线可旋转的反射元件组。
23.根据权利要求19-22中任一项所述的照射系统，其中，所述第二反射部件设置在照射系统的光瞳平面内。
24.根据权利要求19-23中任一项所述的照射系统，其中，所述第一和第二相关部位分别包括第一和第二相关次级反射元件，所述第一和第二相关次级反射元件构造并布置成在分别位于其第一和第二取向时引导由对应的初级反射元件反射的第一和第二辐射子束至所述照射区域。
25.一种光刻设备，包括根据权利要求19-24中任一项所述的照射系统。
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