CN102804069B - 光刻设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种照射系统，其具有多个反射元件，所述反射元件在引导辐射朝向光瞳平面内的不同位置的不同取向之间是可移动的，由此形成不同的照射模式。每个反射元件能够移动至将辐射引导至内部照射部位组中的一内部照射部位的第一取向、引导辐射至中间照射部位组中的一中间照射部位的第二取向以及引导辐射至外部照射部位组中的一外部照射部位的第三取向。反射元件配置成被取向成使得它们可以引导相等量的辐射朝向内部、中间以及外部照射部位组，并且配置成被取向成使得它们基本上不引导辐射至外部照射部位组并且引导基本上相等量的辐射朝向内部和中间照射部位组。

Description

光刻设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年6月17日递交的美国临时申请61/187,829的权益，这里以参考的方式全文并入。

技术领域

本发明涉及一种光刻设备和方法。

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(IC)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待形成在所述IC的单层上的电路图案。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。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含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，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，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扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。

光刻设备通常包括照射系统。照射系统接收来自源(例如激光器)的辐射，并且提供入射到图案形成装置的辐射束(通常称为“投影”束)。辐射束通过图案形成装置图案化，并且随后通过投影系统投影到衬底上。

在光刻技术领域中已知，投影到衬底上的图案形成装置的图像可以通过提供具有合适的照射模式的辐射束来进行改善。因而，光刻设备的照射系统通常包括强度分布调节设备，其布置用以引导、成形以及控制在照射系统内的辐射束，使得其具有一种照射模式。

发明内容

通过多种强度分布调节设备可以提供想要的照射模式，所述强度分布调节设备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(变焦透镜和轴棱镜的组合)可以用以形成环形照射模式，其中照射模式的内部径向范围和外部径向范围(σ_inner和σ_outer)是可控的。变焦距-轴棱镜装置通常包括可以独立地移动的多个折射光学部件。因此，变焦距-轴棱镜装置不适于与例如极紫外(EUV)辐射(例如在大约13.5nm波长处的辐射)一起使用，因为在该波长处的辐射在通过折射材料的时候被强烈吸收。

空间滤波器可以被用于形成照射模式。具有对应偶极模式的开口的空间滤波器可以设置在照射系统的光瞳平面内，以便生成偶极照射模式。当想要不同的照射模式的时候，空间滤波器可以被不同的空间滤波器移除和替代。然而，空间滤波器阻挡了大部分的辐射束，由此在辐射束入射到图案形成装置的时候降低了辐射束的强度。已知的EUV源努力提供一定强度的EUV辐射，其足以允许光刻设备有效地操作。因此，不希望在形成照射模式的时候拦截相当大部分的辐射束。

期望地，例如提供一种光刻设备，其克服或缓解了本文描述的或其他地方描述的一个或多个缺点。

根据一方面，提供一种照射系统，其具有多个反射元件，所述反射元件可以在引导辐射朝向光瞳平面内的不同部位的不同取向之间移动，由此形成不同的照射模式；

每个反射元件能够移动至将辐射引导至位于内部照射部位组中的一部位的第一取向、引导辐射至中间照射部位组中的一部位的第二取向以及引导辐射至外部照射部位组中的一部位的第三取向；

其中反射元件配置成被取向成使得它们能够引导相等量的辐射朝向内部、中间以及外部照射部位组，并且配置成被取向成使得它们基本上不引导辐射至外部照射部位组、而是引导基本上相等量的辐射朝向内部和中间照射部位组。

根据一方面，提供一种在照射模式之间切换的方法，所述方法包括将多个反射元件取向成使得它们引导相等量的辐射朝向光瞳平面内的内部照射部位组、中间照射部位组以及外部照射部位组，并且随后将多个反射元件取向为使得它们基本上不引导辐射朝向外部照射部位组、而是引导基本上相等量的辐射朝向内部照射部位组和中间照射部位组。

附图说明

下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件，在附图中：

图1示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备；

图2更加详细地示出根据图1的光刻设备的一部分；

图3示出光刻设备的照射系统的可移动反射元件的操作；

图4示出了光刻设备的照射系统的第一反射部件的初级反射元件的移动效果；

图5a和5b示出光刻设备的照射系统的可移动反射元件的操作，以及所产生的y偶极照射模式；

图6a和6b示出光刻设备的照射系统的可移动反射元件的操作，以及所产生的x偶极照射模式；

图7示出光瞳平面的第一象限；

图8a-e示出使用本发明的一个实施例可获得的5种照射模式；

图9示出用于反射元件的安装座；

图10示出本发明一个实施例中的光瞳平面中的第一象限；

图11a-g示出使用本发明的一个实施例可获得的七种照射模式；

图12示出本发明一个实施例中的光瞳平面的第一象限；

图13a-n示出使用本发明的一个实施例可获得的十四种照射模式；和

图14示出使用本发明的一个实施例可获得的照射模式。

具体实施例

虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，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。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

这里所使用的术语“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。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符。通常，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。通常，在EUV光刻设备中，图案形成装置是反射型的。图案形成装置的示例包括掩模(透射型的)、可编程反射镜阵列(反射型的)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。以此方式，反射束被图案化。

支撑结构保持图案形成装置。所述支撑结构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。所述支撑结构可以采用机械的、真空的或其它夹持技术，例如真空条件下的静电夹持。所述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，并且所述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)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统以及反射折射光学系统，如对于例如所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没流体或使用真空之类的其他因素所适合的。通常，在EUV辐射光刻设备中，投影系统的光学元件将是反射型的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

照射系统可以包括反射部件(和/或折射部件)和可选地各种其他类型的光学部件，用以引导、成形、或控制辐射束。

所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的支撑结构)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。

光刻设备可以是允许在两个或多个图案形成装置之间快速切换(或，在设置在可控制的图案形成装置上的图案之间)的类型，例如在美国专利申请出版物第US 2007-0013890A1号中描述的那样。

所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底由具有相对高的折射率的液体覆盖(例如水)，以便填满投影系统的最终元件和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备中的其他空间中，例如掩模和投影系统的第一元件之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的，用于提高投影系统的数值孔径。

图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括：照射系统IL，其布置用于调节辐射束B(例如深紫外(DUV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与用于相对于部件PL精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；衬底台(例如晶片台)WT，其用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与用于相对于部件PL精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如反射式投影透镜)PL，其配置成用于将由图案形成装置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。

如图1所示，本实施例的光刻设备是反射型的设备(例如采用反射掩模或上面提到的可编程反射镜阵列类型)。替换地，所示设备可以是透射型设备(例如采用透射性掩模)。

所述照射系统IL接收从辐射源SO发出的辐射束B。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射系统IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射系统IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统一起称作辐射系统。

所述照射系统IL调节辐射束以便提供具有想要的均匀性和想要的照射模式的辐射束。照射系统IL包括用于调整所述辐射束在光瞳平面内的空间强度分布的强度分布调整装置(例如以便选择想要的照射模式)。照射系统可以包括多种其他部件，例如积分器和聚光器。

在离开照射系统IL时，辐射束B入射在保持在支撑结构MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过投影系统PL，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IF2(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，例如在从掩模库中机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF1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MA。通常，可以通过形成定位装置PM和PW的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现物体台MT和WT的移动。然而，在步进机的情形(和扫描器相反)中，支撑结构MT可以仅连接至短行程致动器，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2对准图案形成装置MA和衬底W。虽然如图所示的衬底对准标记占据了专用的目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间内(这些公知为划线对齐标记)。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将图1和2中所示的设备用于以下模式中：

1.在步进模式中，在将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束PB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。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束PB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MT的速度和方向可以通过所述投影系统PL的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。

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PB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包括强度分布调节设备。强度分布调节设备布置用以调节在照射系统内的光瞳平面处的辐射束的空间强度分布，以便控制入射在图案形成装置上的辐射束的角强度分布。强度分布调节设备可以用以在照射系统的光瞳平面处选择不同的照射模式。照射模式的选择可以例如依赖于将要从图案形成装置MA投影到衬底W上的图案的性质。

辐射束在照射系统光瞳平面处的空间强度分布在辐射束被入射到图案形成装置(例如掩模)MA之前被转换为角强度分布。换句话说，在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中)之间存在傅里叶关系。照射系统的光瞳平面是放置图案形成装置MA的物平面的傅里叶变换平面，并且其与投影系统的光瞳平面共轭。

图2更详细地示出图1中的光刻设备的一部分。源SO生成辐射束B，其被聚焦至位于照射系统IL中的入口孔20处的虚源点收集焦点18。辐射束B在照射系统IL内经由第一和第二反射部件22、24被反射到保持在支撑结构MT上的图案形成装置MA上。随后辐射束B在投影系统PL内经由第一和第二反射部件28、30被成像到保持在衬底台WT上的衬底W上。

应该认识到，通常在源、照射系统IL以及投影系统PL内可以存在比图2中示出元件多或少的元件。例如，在某些实施方式中，光刻设备也可以包括一个或多个透射型或反射型光谱纯度滤光片。在光刻设备内可以存在更多或更少的反射部件。

图3更详细地示出光刻设备的一部分，其包括照射系统的第一和第二反射部件。第一反射部件22包括多个初级反射元件22a-d(通常已知为场琢面反射镜)。第二反射部件24包括多个次级反射元件24a-d、a’-d’(通常已知为光瞳琢面反射镜)。初级反射元件22a-d配置成引导(反射)辐射朝向次级反射元件24a-d、a’-d’。虽然图中仅示出四个初级反射元件22a-d，但是可以设置任何数量的初级反射元件。初级反射元件可以以二维阵列的方式(或某些其他二维布置)布置。虽然图中仅示出8个次级反射元件24a-d、a’-d’，但是可以设置任何数量的次级反射元件。次级反射元件可以二维阵列的方式(或某些其他二维布置)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相符。因此，第二反射部件24用作虚辐射源，其引导辐射到图案形成装置MA上。聚光器反射镜(未示出)可以设置在第二反射部件24和图案形成装置MA之间。聚光器反射镜可以是反射镜系统。聚光器反射镜可以布置用以将初级反射元件22a-d成像到图案形成装置MA上。

在第二反射部件24处辐射束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，因此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。

在使用过程中，辐射束B入射到第一反射部件22的初级反射元件22a-d上。每个初级反射元件22a-d将辐射的子束反射朝向第二反射部件24的不同的次级反射元件24a-d、a’-d’。通过第一初级反射元件22a将第一子束Ba引导至第一次级反射元件24a。第二、第三以及第四子束Bb-d通过第二、第三以及第四初级反射元件22b-d分别反射至第二、第三以及第四次级反射元件24b-d。

子束Ba-d通过次级反射元件24a-d被反射朝向图案形成装置MA。子束可以一起被看作形成一个照射图案形成装置MA的曝光区域E的辐射束B。曝光区域E的形状由初级反射元件22a-d的形状确定。曝光区域E可以例如是矩形的、弯曲的带或某些其他形状。

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’处形成虚源点收集焦点18的图像。在实际应用中，焦点18将不是点，而是替代地将是具有有限宽度(例如直径)的虚源，其可以例如是4-6mm。结果，每个初级反射元件22a-d将形成虚源的图像，其在次级反射元件24a-d、a’-d’具有有限的宽度(例如3-5mm)。次级反射元件24a-d、a’-d’的宽度可以大于图像宽度(以避免次级反射元件之间的辐射衰退并且由此避免损失)。为了容易表示，焦点18和焦点的图像在图中被示为点。

初级和次级反射元件具有光学功率。每个初级反射元件22a-d具有负的光学功率，并形成小于虚源的虚源18的图像。每个次级反射元件24a-d、a’-d’具有正的光学功率，并形成大于初级反射元件的初级反射元件22a-d的图像。正如上面所述，初级反射元件22a-d的图像是曝光区域E。

初级反射元件22a-d的取向决定在光瞳平面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被引导在四个最内侧的次级反射元件24c、d、a’、b’处。这将提供可以看作标准(盘形形状的)照射模式的一维等同物。在替换的示例中，初级反射元件22a-d可以取向成使得辐射子束被引导在位于第二反射部件24的左手端部处的两个次级反射元件24a-b处，和在位于第二反射部件24的右手端部处的两个次级反射元件24c’-d’。这将提供可以看作是环形照射模式的一维等同物的照射模式。

初级反射元件22a-d的每一个配置成使得其可以处于两个取向(即第一取向和第二取向)中的一个。第一取向使得初级反射元件将辐射的子束反射朝向第二反射部件24上的第一期望部位。第二取向使得初级反射元件将辐射的子束反射朝向第二反射部件24上的第二期望部位。初级反射元件布置成不移动至第三取向，而相反仅可以在第一取向和第二取向之间移动。

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，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，其引导辐射子束Ba’(用点线示出)朝向第二反射部件24的第二次级反射元件24a’。第一初级反射元件22a布置成不移向任何其他取向，并因此布置成不引导辐射子束朝向任何其他次级反射元件24b-d、b’-d’。

上面的内容提到每个初级反射元件22a-d引导辐射子束朝向次级反射元件24a-d、a’-d’。在任一个实施例中，由给定子束照射的次级反射元件可以是全部布置在光瞳平面或第二反射部件上的单一部位内的一组次级元件的一个部件，该部位与照射模式相关。基于这个原因，可以使用术语“部位”或“照射部位”或“照射部位组”，而不是次级反射元件(术语“部位”是包含单个次级反射元件或多个次级反射元件)。

每个初级反射元件22a-d布置成引导辐射子束朝向两个不同部位。与每个初级反射元件24a-d相关的第一部位和第二部位相对于接收来自其他初级反射元件的辐射子束的部位是不同的，并且是唯一的。通过适当地配置每个初级反射元件22a-d，可以引导辐射朝向第二反射部件24的光瞳平面P内的所需位置，以便形成与期望的照射模式对应的空间强度分布。

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可以包括更多的初级反射元件。第一反射部件22可以包括例如多达100个、多达200或多达400个的初级反射元件。第一反射部件22可以包括例如在100-800之间范围内任何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。初级反射元件可以以二维格子形状的形式布置。初级反射元件可以布置在跨过辐射束的平面内。

第一反射部件22可以包括一个或多个初级反射元件的阵列。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”可以意味着单个阵列或一组阵列。

次级反射元件24a-d、a’-d’可以被安装成使得次级反射元件的取向是固定的。

图5和6示意地示出改变辐射方向、以便改变光瞳平面P处的空间强度分布并由此获得期望的照射模式的原理。图5b和6b中的附图平面与图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方便解释附图。所示的笛卡尔坐标不是为了表示对可以获取的空间强度分布的取向的任何限制。空间强度分布的径向范围通过σ_inner(内部径向范围)和σ_outer(外部径向范围)限定。内部径向范围和外部径向范围可以是圆形的，或可以是某些其他形状。

如上所述，通过初级反射元件22a-d的取向确定辐射束光瞳平面P的空间强度分布(和因此确定照射模式)。通过根据需要选择和随后移动初级反射元件22a-d的每一个至其第一取向或其第二取向来控制照射模式。

在该示例中，存在16个初级反射元件，其中仅4个被示出(22a-d)。当初级反射元件22a-d处于其第一取向，辐射子束被反射朝向相关的第一部位24a-d，如图5a所示。参照图5b，第一部位24a-d位于图5b的上部处或附近。其他初级反射元件(未示出)也位于其第一取向，并引导辐射的子束至位于图5b的上部或附近的以及位于图5b的底部或附近的第一部位。用点线阴影表示接收辐射子束的部位。由图5b可以看到，当初级反射元件22a-d处于其第一取向，形成偶极照射模式，其中两极在y方向上分开。

当初级反射元件22a-d处于其第二取向，辐射子束被反射朝向相关的第二部位24a’-d’，如图6a所示。参照图6b，第二部位24a’-d’位于图6b的右手边或附近。其他初级反射元件(未示出)也位于其第二取向，并引导辐射的子束至位于图6b的右手边或附近的以及位于图6b的左手边或附近的第二部位。用点线阴影表示接收辐射子束的部位。由图6b可以看到，当初级反射元件22a-d处于其第二取向，形成偶极照射模式，其中两极在x方向上分开。

通过将初级反射元件22a-d的每一个从第一取向移动至第二取向来实现从y方向偶极照射模式至x方向偶极照射模式的切换。类似地，通过将初级反射元件22a-d的每一个从第二取向移动至第一取向来实现从x方向偶极照射模式至y方向偶极照射模式的切换。

通过将初级反射元件22a-d的一部分移动至其第一取向，并且将初级反射元件22a-d的一部分移动至其第二取向可以形成其他模式，如下面进一步介绍的。可以选择初级反射元件22a-d的每一个的第一取向和第二取向(和最终的第一和第二相关部位)以便最大化可以形成的有用的照射模式的数量。

通过围绕轴线转动初级反射元件可以在第一取向和第二取向之间移动初级反射元件。使用致动器可以移动初级反射元件。

一个或多个初级反射元件可以配置成被驱动围绕相同的轴线转动。一个或多个其他初级反射元件可以配置成被驱动围绕一个或多个其他轴线转动。

在一个实施例中，初级反射元件包括致动器，所述致动器布置用以在第一取向和第二取向之间移动初级反射元件。致动器可以是例如马达。第一和第二取向可以通过端部停止件限定。第一端部停止件可以包括机械设备，其防止初级反射元件移动超过第一取向。第二端部停止件可以包括防止初级反射元件移动超过第二取向的机械设备。下面进一步描述包括端部停止件的初级反射元件的适当安装。

因为通过端部停止件限制初级反射元件的移动，因而初级反射元件可以精确地移动至第一取向或第二取向，而不需要监测初级反射元件的位置(例如不需要使用位置监测传感器和反馈系统)。可以充分精确地定向初级反射元件，使得它们可以形成将要被用在将图案形成装置的图案光刻投影至衬底上的光刻投影中的具有足够质量的照射模式。

提供至致动器的驱动信号可以是二元信号。不必使用更复杂的信号，例如可变模拟电压或可变数字电压，这是因为致动器仅需要将初级反射元件移动至第一端部停止件或第二端部停止件。对致动器使用二元(二值的)驱动信号而不是更复杂的系统，允许使用较其他情形简单的控制信号。

参照图5和6描述的设备包括16个初级反射元件。在实际应用中，可以设置更多的初级反射元件。然而，16个初级反射元件是足够的数量，以允许表示可以获得若干个不同的照射模式的方式。使用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、类星体状、偶极y方向型以及偶极x方向型。通过配置16个初级反射元件来形成这些照射模式，以便适当地引导辐射朝向照射系统的光瞳平面处的32个相关的部位。

图7示出照射系统中的光瞳平面的第一象限Q1，其配置成形成5个不同的所需照射模式。该象限的每个分段24a-d、24a′-d′对应照射部位(即，接收来自场琢面反射镜的辐射子束的部位)。照射部位围绕光瞳平面以环形形状沿外围(例如圆周外围)布置。照射部位的内部径向范围用σ_inner表示。照射部位的外部径向范围用σ_outer表示。

在每个照射部位处可以设置多个次级反射元件。例如，在每个照射部位处可以设置10至20个次级反射元件。在这种情况下，初级反射元件的数量可以按比例增减。例如，如果在给定照射部位处存在10个次级反射元件，则可以布置10个初级反射元件以引导辐射至那个照射部位(每个初级反射元件布置用以引导辐射至不同的次级反射元件)。在下面的说明书中，在可以使用术语“初级反射元件”的情形中，这可以包含多个初级反射元件，其配置成统一地移动。

跨经光瞳平面的照射部位的相对表面面积计为(σ_outer ²-σ_inner ²)/2。因此，集光比率X(即，相对使用的光瞳面积的倒数)为X＝2/(σ_outer ²-σ_inner ²)。

在图7所示的象限Q1中，有8个照射部位24a-d、24a’-d’(对应跨经整个光瞳平面的32个照射部位)。每个照射部位的尺寸和形状形成为被由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由相同的象限的不同部分单独地照射两个照射部位。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，以便引导辐射并由此照射在相同象限内的第一相关照射部位或第二相关照射部位。

虽然在图7中的相同的象限Q1内设置成对的照射部位24a、a’(和其他)，但是这并不是必须的。例如，第一照射部位可以设置在一个象限内，并且其配对可以设置在不同的象限内。如果一对照射部位的第一和第二照射部位之间的间隔增大，则初级反射元件所需的以便引导辐射子束至那些照射部位的转动量也会增大。照射部位的位置可以选择成使得初级反射元件的所需转动被最小化，或使得不需要初级反射元件转动经过多于特定的最大转动的转动量。照射部位的位置可以使得可以获得所需的一组照射模式(例如下文参照图8进一步描述的)。

第一初级反射元件22a(见图5和6)配置成沿第一取向取向时照射象限Q1的第一相关照射部位24a，并且在沿第二取向取向时照射象限的第二相关照射部位24a’。第二初级反射元件22b配置成当沿第一取向取向时照射第一相关照射部位24b，并在沿第二取向取向时照射第二相关照射部位24b’。第三初级反射元件22c配置成当沿第一取向取向时照射第一相关照射部位24c，并在沿第二取向取向时照射第二相关照射部位24c’。第四初级反射元件22d配置成当沿第一取向取向时照射第一相关照射部位24d，并在沿第二取向取向时照射第二相关照射部位24d’。

照射部位和相关的初级反射区域的等同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特定轴线转动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成以便围绕相同的轴线转动。例如，与位于光瞳平面的相同象限内的相邻照射部位相关的初级反射元件可以配置成以便围绕相同的轴线转动。在示出的示例中，第一和第二初级反射元件22a、22b配置成围绕第一轴线AA转动，第三和第四初级反射元件22c、22d配置成围绕第二轴线BB转动。第一轴线AA相对于Q1内的x轴线以56.25°布置，第二轴线BB相对于Q1内的x轴线以33.75°布置。虽然第一和第二轴线AA、BB被表示在图7的平面内，但是这仅是为了便于表示。这些轴线将位于初级反射元件22a-d的平面内。

附加地或替换地，与在光瞳平面的相对象限内的对应的照射部位相关的初级反射元件可以配置成围绕相同的轴线转动。例如，与第一象限Q1相关的初级反射元件22a、b以及与第三象限相关的对应的初级反射元件可以配置成围绕第一轴线AA转动。同样，与第一象限Q1相关的初级反射元件22c、d以及与第三象限相关的对应的初级反射元件可以配置成围绕第二轴线BB转动。

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转动(例如相对于x轴线以123.75°布置)。此外，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四轴线(例如，相对于x轴线以146.25°布置)转动。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反的方向或沿相同的方向转动。

当初级反射元件被分组在一起以围绕相同的轴线转动，并沿相同的方向转动，则可以简化布置用以在初级反射元件的第一和第二取向之间移动初级反射元件的致动器。例如，与被分组以围绕相同轴线转动的初级反射元件相关的致动器可以布置成统一地移动那些初级反射元件。因此，在存在四个转动轴线的实施例中，可以有四个致动器。

图8示出使用所述的设备(即，使用16个初级反射元件和4个转动轴线)如何在照射系统的光瞳平面处形成五个不同的照射模式。照射模式为：环形照射模式(图8a)、偶极-x方向的照射模式(图8b)、偶极-y方向的照射模式(图8c)、类星体状照射模式(图8d)以及c型四分照射模式(见图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被取向成使得该照射部位24b、24d、24a’以及24c’(见图7)被照射。这通过围绕第一轴线AA转动第一初级反射元件22a至其第二取向、围绕第一轴线AA转动第二初级反射元件22b至其第一取向、围绕第二轴线BB转动第三初级反射元件22c至其第二取向以及围绕第二轴线BB转动第四初级反射元件22d至其第一取向来实现。类似地定向与第二、第三以及第四象限的照射部位相关的初级反射元件。

为了形成偶极-x方向照射模式，如图8b所示(还见图6b)，与第一象限相关的初级反射元件被取向成使得照射部位24b′、24a′、24d′以及24c′被照射。这可以通过围绕第一轴线AA转动第一初级反射元件22a至其第二取向、围绕第一轴线AA转动第二初级反射元件22b至其第二取向、围绕第二轴线BB转动第三初级反射元件22c至其第二取向以及围绕第二轴线BB转动第四初级反射元件22d至其第二取向来实现。类似地定向与第二、第三以及第四象限的照射部位相关的初级反射元件。

为了形成偶极-y方向照射模式，如图8c所示(还见图5b)，与第一象限相关的初级反射元件被取向成使得照射部位24a、24b、24c以及24d被照射。这可以通过围绕第一轴线AA转动第一初级反射元件22a至其第一取向、围绕第一轴线AA转动第二初级反射元件22b至其第一取向、围绕第二轴线BB转动第三那初级反射元件22c至其第一取向以及围绕第二轴线BB转动第四初级反射元件22d至其第一取向来实现。类似地定向与第二、第三以及第四象限的照射部位相关的初级反射元件。

为了形成类星体状照射模式，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照射部位24c、24d、24b′以及24a′被照射。这可以通过围绕第一轴线AA转动第一初级反射元件22a至其第二取向、围绕第一轴线AA转动第二初级反射元件22b至其第二取向、围绕第二轴线BB转动第三初级反射元件22c至其第一取向以及围绕第二轴线BB转动第四初级反射元件22d至其第一取向来实现。类似地定向与第二、第三以及第四象限的照射部位相关的初级反射元件。

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照射部位24a、24b、24d′以及24c′被照射。这可以通过围绕第一轴线AA转动第一初级反射元件22a至其第一取向、围绕第一轴线AA转动第二初级反射元件22b至其第一取向、围绕第二轴线BB转动第三初级反射元件22c至其第二取向以及围绕第二轴线BB转动第四初级反射元件22d至其第二取向来实现。类似地定向与第二、第三以及第四象限的照射部位相关的初级反射元件。

在上面图8示出的照射模式的说明中，已经提到，与第二、第三以及第四象限的照射部位相关的初级反射元件与第一象限类似地取向。下面解释实现这种操作的方式。由图8可以看到，偶极、类星体状以及c型四分模式关于x和y轴线对称。然而，图8a的环形模式不关于x和y轴对称，但是其是旋转对称的(转动90°或其多倍)。

照射模式不享有相同的对称性的事实对照射部位的位置施加约束条件。该约束条件是每对照射部位具有相关的照射部位对，并且两对照射部位关于将象限等分的线SS(见图7)是对称的。例如，第一对照射部位24a、a’与第三对照射部位24c、c’相关。这两对照射部位关于线SS对称。第二对照射部位24b、b’与第四对照射部位24d、d’相关。这两对照射部位也关于线SS对称。对其他象限也应用相同的约束条件。

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。以这种方式定位照射部位允许实现图8中示出的全部照射模式。当要形成在图8b-d中示出的照射模式的任一种时，每个象限的对应的初级反射元件的取向是一样的。当要形成图8a中的环形照射模式时，第一和第三象限的初级反射元件的取向与应用于第二和第四象限的初级反射元件的取向相反。

初级反射元件可以设置在允许围绕两个轴线转动的安装座上。在图9中示出可以使用的安装座40。为了帮助描述安装座，在图9中示出笛卡尔坐标。初级反射元件22a被保持在安装座40上。安装座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方向延伸并通过片簧将杠杆臂41a、41b、42a、42b的内部端部连接在一起。第一对杠杆臂41a、b的外部端部通过第一杆44连接，第一杆44在外部端部之间保持恒定的间隔。第二对杠杆臂42a、b的外部端部通过第二杆45连接，第二杆在外部端部之间保持恒定的间隔。

第一对杠杆臂41a、b配置成围绕第一轴线转动初级反射元件。端部停止件46a、b限定第一对杠杆臂41a、b的移动范围。端部停止件46a、b在最低杠杆臂41b可以移动的位置之间建立两个位置。这两个位置是高位置(用H1表示)和低位置(用L1表示)。当最低杠杆臂41b位于高位置H1，其与上端部停止件46a接触。当最低杠杆臂41b处于低位置L1，其与下端部停止件46b接触。

由第一杆44在最高杠杆臂41a和最低杠杆臂41b之间提供的连接将最高和最低杠杆臂的移动联系在一起。最高杠杆臂41a的移动因此受到端部停止件46a、b的限制。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围绕第一轴线的转动通过端部停止件46a、b限定。初级反射元件22a围绕第一轴线的转动因此被限制到最低杠杆臂41b与上端部停止件46a接触的位置，和最低杠杆臂41b与下端部停止件46b接触的位置。

第二对杠杆臂42a、b配置成围绕与第一轴线正交的第二轴线转动初级反射元件22a。端部停止件47a、47b用以限制第二对杠杆臂42a、b的移动。第二对杠杆臂在高位置(H2)和低位置(L2)之间移动。初级反射元件22a围绕第二轴线的转动因而被限制到最低杠杆臂42b与上端部停止件47a接触的位置，以及最低杠杆臂42b与下端部停止件47b接触的位置。

如果两对杠杆臂41a、41b、42a、42b沿相同的方向移动相同的程度，则可以获得初级反射元件22a围绕x轴线的转动。如果该对杠杆臂41a、41b、42a、42b沿相反的方向移动相同的程度，则可以获得初级反射元件22a围绕y轴线的转动。

柔性杆50从位于由第一对杠杆臂41a、b限定的平面内的刚性臂5 1延伸。等同的柔性杆(未示出)从位于由第二对杠杆臂42a、b限定的平面内的刚性臂(未示出)延伸。柔性杆用以限定安装座的枢转点。枢转点位于柔性杆跨过的位置。

安装座40的结构允许初级反射元件22a的四个可能的第一取向，和四个相应的第二取向。这些是：

取向1：H1，H2 H1，L2 L1，H2 L1，L2

取向2：L1，L2 L1，H2 H1，L2 H1，H2

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的取向进行变化。这允许以上面进一步描述的方式选择不同的照射模式。

如果使用图9中的安装座转动四个初级反射元件22a-d的每一个，则杠杆臂的位置可以如下：

通过调节端部停止件46a、46b、47a、47b、50的位置可以调节第一初级反射元件22a的转动轴线。端部停止件可以定位成例如使得第一初级反射元件的转动轴线与图7的轴线AA对应。类似地，端部停止件可以定位成例如使得第三初级反射元件22c的转动轴线对应图7的轴线BB。

杠杆臂41a、41b、42a、42b可以通过致动器(未示出)驱动。致动器可以例如是马达。每个杠杆臂对41a、41b、42a、42b可以通过不同的专用致动器驱动。因此，可以使用八个致动器驱动杠杆臂以转动与图7中的象限Q1的照射部位24a-d、24a’-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定向和反向动作。在这种情况下，可以使用四个马达驱动杠杆臂以转动与图7中的象限Q1的照射部位24a-d、24a’-d’相关的四个初级反射元件22a-d。

可以代替第一初级反射元件22a使用多个初级反射元件。在这种情况下，多个初级反射元件可以每一个设置在安装座40上。安装座40可以通过布置成使得多个初级反射元件统一地移动的致动器驱动。同样的配置可以应用于其他初级反射元件22b-d。

致动器可以是简单的，因为致动器仅需要驱动初级反射元件至两个位置。驱动反射元件至更多个位置的致动器要求更加精确的控制。因为致动器仅需要驱动初级反射元件至两个位置，感测系统不必确定初级反射元件的取向。此外，不用使用多值(模拟)信号，而可以使用二元信号控制反射元件的位置。

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。

可以比传统技术中的反射元件的阵列更靠近一起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，并因此不需要围绕允许其移动至其他不同位置的外周的空间。初级反射元件的这种较靠近的布置减小了光刻设备中辐射的损失。这是因为，辐射通过的初级反射元件之间的空间较小。

在上述的实施例中，通过辐射子束照射的照射部位全部具有相同的内部径向范围(σ_inner)和外部径向范围(σ_outer)(例如，它们全部位于单个环上)。这例如在图7中示出，其中示出象限Q1的全部照射部位24a-d、24a’-d’，具有相同的内部径向范围和外部径向范围。此外，初级反射元件的转动轴线全部通过象限的原点(即，照射系统的光学轴线)。

在还一实施例中，被辐射子束照射的照射部位可以例如设置为盘和环，该环位于所述盘的附近。图10示出具有这种照射部位布置的光瞳平面的第一象限Q1。在象限Q1内存在24个照射部位A1、A2至L1、L2(跨经整个光瞳平面的96个照射部位)。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个照射部位(48个初级反射元件配置成照射全部照射部位)。

在每个照射部位处可以设置多个次级反射元件。例如在每个照射部位处可以例如设置10至20个次级反射元件。在这种情况下，初级反射元件的数量由此成比例增减。例如，如果在给定照射部位有10个次级反射元件，则布置10个初级反射元件以引导辐射至该照射部位(每个初级反射元件布置用以引导辐射至不同的次级反射元件)。在本说明书中，在使用术语“初级反射元件”的情况中，这可以包括配置成统一地移动的多个初级反射元件。

照射部位可以分类为内部照射部位组和外部照射部位组。当相关的初级反射元件处于其第一取向时照射内部照射部位组中的照射部位。当相关的初级反射元件处于其第二取向时照射外部照射部位组中的照射部位。

内部照射部位组具有内部径向范围σ_inner和外部径向范围σ₂。外部照射部位组具有内部径向范围σ₂和外部径向范围σ₃。

跨经光瞳平面的照射部位的相对表面面积计为(σ₃ ²-σ_inner ²)/2。因此，集光比率X(即，相对使用的光瞳面积的倒数)为X＝2/(σ_outer ²-σ_inner ²)。

每个初级反射元件配置为以便单独地照射来自相同象限(例如Q1)的不同部分的两个照射部位。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，辐射子束被引导朝向外部照射部位组内的第一相关照射部位。当第一反射元件位于第二取向时，辐射子束被引导朝向位于内部照射部位组内的第二相关照射部位(两个部位在相同的象限内)。

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照射部位A1，并且当位于其第二取向时照射第二相关照射部位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照射部位B1，并且当位于其第二取向时照射第二相关照射部位B2。其他初级反射元件可以以相应的相同方式配置。

对照射部位的位置应用约束条件。该约束条件是，每对照射部位具有相关的一对照射部位，并且该两对照射部位关于等分象限的线SS对称。例如，第一对照射部位A1、A2与第七对照射部位G1、G2相关。这两对照射部位关于线SS对称。在第二个示例中，第二对照射部位B1、B2与第四对照射部位H1、H2相关。这两对照射部位关于线SS对称。对其他对照射部位应用相同的约束条件。此外，对其他象限应用相同的约束条件。

对于光瞳平面的每个象限照射部位和相关的初级反射区域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。

通过围绕轴线转动每个初级反射元件可以在第一取向和第二取向之间移动每个初级反射元件。可以通过端部停止件限制转动。为了照射在外部照射组中的照射部位和在内部照射组中的照射部位，可以是轴线不通过照射系统的光学轴线的情况。

参照图3和图10，照射第一相关照射部位A1、A2的第一初级反射元件22a可以围绕第一轴线AA转动。照射第二相关照射部位L1、L2的第二初级反射元件22b可以围绕第二轴线BB转动。其他初级反射元件可以围绕其他轴线转动(未示出)。第一象限Q1总共有12个旋转轴线。第三象限的旋转轴线平行于第一象限的旋转轴线。第二象限有12个旋转轴线，并且这些旋转轴线平行于第四象限的旋转轴线。因此总共有24个旋转轴线。

与光瞳平面的相对象限内的对应的照射部位相关的初级反射元件可以配置成围绕相同的轴线转动。在图10示出的示例中，总共存在例如12个旋转轴线。这包括延伸跨经Q1和Q3的6个轴线，和延伸跨经Q2和Q4的6个轴线。

初级反射元件可以用以形成七个不同的照射模式。图11中示出这些照射模式。这些照射模式为：传统(盘形)模式、环形模式、第二盘形模式、偶极模式和四极模式。

为了形成如图11a所示的传统的(盘形)模式，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被照射。这可以通过围绕其轴线将每个初级反射元件转动至其第一取向来实现。类似地取向与第二、第三和第四象限的照射部位相关的初级反射元件。如果内部径向范围σ_inner不为零，而是有限的值，则这种模式将是环形模式，不是传统的(盘形)模式。

为了形成如图11b所示的环形照射模式，与象限Q1有关的初级反射元件被取向成使得照射部位A2至L2被照射。这可以通过围绕其轴线将每个初级反射元件转动至其第二取向来实现。类似地取向与第二、第三和第四象限的照射部位相关的初级反射元件。

为了形成如图11c所示的第二盘形照射模式，与象限Q1相关的初级反射元件被取向成使得照射部位A2、B1、C2、D1、E2、F1、G2、H1、12、J1、K2和L1被照射。这可以通过围绕其轴线将这些与照射部位A、C、E、G、I以及K相关的初级反射元件转动至其第二取向和将与照射部位B、D、F、H、J和L相关的初级反射元件围绕其轴线转动至其第一取向来实现。类似地取向与第二、第三和第四象限的照射部位相关的初级反射元件。

为了形成如图11d所示的y偶极模式照射模式，与象限Q1相关的初级反射元件被取向成使得照射部位A2至F2和G1至L1被照射。这可以通过围绕其轴线将与照射部位A至F相关的第一初级反射元件转动至其第二取向，并将与照射部位G至L相关的初级反射元件围绕其轴线转动至其第一取向来实现。类似地取向与第二、第三和第四象限的照射部位相关的初级反射元件。

为了形成如图11e所示的x偶极照射模式，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F1和G2至L2被照射。这可以通过将与照射部位A至F相关的初级反射元件围绕其轴线转动至其第一取向并将与照射部位G至L相关的初级反射元件围绕其轴线转动至其第二取向来实现。与第二、第三和第四象限的照射部位相关的初级反射元件被类似地取向。

为了形成如图11f所示的四极照射模式，与象限Q1相关的第一反射元件被取向成使得照射部位D1至11、J2至L2以及A2至C2被照射。这可以通过将与照射部位D至I相关的初级反射元件围绕其轴线转动至其第一取向并将与照射部位J至L和A至C相关的初级反射元件围绕其轴线转动至其第二取向来实现。与第二、第三和第四象限的照射部位相关的初级反射元件被类似地取向。

为了形成如图11g所示的替换的四极照射模式，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C1、G2至I2、J1至L1以及D2至F2被照射。这可以通过将与照射部位A至C和J至L相关的初级反射元件围绕其轴线转动至其第一取向并将与照射部位G至I和D至F相关的初级反射元件围绕其轴线转动至其第二取向来实现。与第二、第三和第四象限的照射部位相关的初级反射元件被类似地取向。

初级反射元件还可以取向成在光瞳平面处形成其他期望的照射模式。

在另一实施例中，通过辐射子束照射的照射部位可以设置为盘形、第一环和第二环。第一环可以处于盘形附近，并且第二环可以位于第一环附近。图12示出具有这种照射部位布置的光瞳平面Q1的第一象限。在象限Q1内存在36个照射部位(跨经整个光瞳平面的144个照射部位)。12个初级反射元件(未示出)配置成照射象限Q1的相关的36个次级反射元件(48个初级反射元件配置成照射全部照射部位)。

在每个照射部位处可以设置多个次级反射元件。例如在每个照射部位处可以例如设置10至20个次级反射元件。在这种情况下，初级反射元件的数量由此成比例增减。例如，如果在给定照射部位有10个次级反射元件，则布置10个初级反射元件以引导辐射至该照射部位(每个初级反射元件布置用以引导辐射至不同的次级反射元件)。在本说明书中，在使用术语“初级反射元件”的情况中，这可以包括配置成统一地移动的多个初级反射元件。

每个初级反射元件配置成在三个不同取向之间是可移动的，以便在三个不同照射部位引导辐射。例如，第一初级反射元件在将辐射引导至第一照射部位A1的第一取向、将辐射引导至第二照射部位A2的第二取向和将辐射引导至第三照射部位A3的第三取向之间是可移动的。其他初级反射元件以相同方式工作。然而，为了避免使图过于复杂，大多数照射部位在图12中没有标出。

每三个一组的照射部位具有相关的三个一组的照射部位，并且两个三个一组关于等分象限的线SS对称。例如，第一个三个一组A1-3与第十二个三个一组L1-3相关。这对三个一组关于线SS对称。其他三个一组以相同方式成对。

对于光瞳平面的每个象限，照射部位和相关的初级反射区域的结构可以是相同的。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。

照射部位可以分类为内部照射部位组、中间照射部位组以及外部照射部位组。当相关的初级反射元件处于其第一取向时内部照射部位组中的照射部位被照射。当相关的初级反射元件布置处于其第二取向时中间照射部位组中的照射部位被照射。当相关的初级反射元件处于其第三取向时外部照射部位组中的照射部位被照射。

内部照射部位组具有内部径向范围σ_inner和外部径向范围σ₂。中间照射部位组具有内部径向范围σ₂和外部径向范围σ₃。内部照射部位组具有内部径向范围σ₂和外部径向范围σ_outer。

跨经光瞳平面的照射部位的相对表面面积计为(σ_outer ²-σ_inner ²)/3。因此，集光比率X(即，相对使用的光瞳面积的倒数)为X＝3/(σ_outer ²-σ_inner ²)。

在图12示出的布置中，内部照射部位组的内部径向范围σ_inner为零。内部照射部位组中的照射部位延伸至中心点，由此形成盘形。在其他的布置中，内部照射部位组的内部径向范围σ_inner可以是非零的数，在这种情况下内部照射部位组中的照射部位将形成环面而不是盘面。

初级反射元件在三个不同的取向之间移动。基于这个原因，对初级反射元件的取向的控制比初级反射元件在两个不同取向之间移动的情形困难。初级反射元件可以例如包括反射镜，所述反射镜安装为使得它们可以围绕两个不同的轴线独立地旋转。例如通过施加电压至设置在支撑反射镜的衬底上的板，可以控制反射镜的取向。这种类型的反射镜和用以控制所述反射镜的控制系统在本领域是已知的，因而在此不作描述。

在图12中示出的实施例可以用以形成不同的照射模式，如图13所示。初级反射元件的所需取向没有描述，因为这将导致非常冗长的描述。通过结合参照图12和13可以确定该取向。图13中示出的照射模式如下：

不同直径的传统的(盘形)照射模式(图13a-c)；

具有不同的内部径向范围σ_inner和外部径向范围σ_outer的环形照射模式(图13d-f)；

具有不同的内部径向范围σ_inner和外部径向范围σ_outer的偶极照射模式(图13g-j)；

四极照射模式(图13k-l)；以及

C型四分照射模式(图13m-n)。

如上面进一步介绍的，提供能够被移动至三个不同取向的初级反射元件阵列的成本和复杂度显著大于提供可移动至仅两个取向的初级反射元件阵列的成本和复杂度。此外，提供在两个取向之间可移动的初级反射元件阵列的成本显著高于提供固定的初级反射元件阵列的成本和复杂度。因而，光刻设备的使用者希望购买具有固定的初级反射元件阵列的光刻设备，并且在以后希望将光刻设备“更新或升级”至在两个取向之间可移动的初级反射元件阵列。然后，使用者可以期望将光刻设备“更新或升级”至在三个取向之间可移动的初级反射元件阵列。因此，可以提供光刻设备的使用者可以追求的“升级路线”。

升级路线的第一点可以包括固定的且被取向为使得它们形成如图14所示的传统(盘形形状)照射模式的初级反射元件阵列。

每个照射部位具有上面参照图10至13描述的每个照射部位的两倍的表面面积。基于这个原因，每个次级反射元件的表面面积可以是在参照图10至13描述的实施例中设置的次级反射元件的表面面积的两倍。因为次级反射元件较大，因而初级反射元件必须被取向以便引导辐射至次级反射元件的精确度减小。

在一个示例中，在升级路径中第一点处使用350个次级反射元件。这对应350个初级反射元件。

升级路径上的第二点是在第一取向和第二取向之间可移动的初级反射元件阵列。这些初级反射元件可以用以形成如图11示出的多种照射模式。这些使用可移动的初级反射元件获得的照射模式中的一种是如图11c示出的传统(盘形)照射模式(即，通过在升级路径的第一点的固定的初级反射元件提供的模式)。基于下面描述的原因，这是有利的。

图11c的照射模式具有与图14中示出的照射模式相同的外部径向范围σ₃。不照射这种模式的全部照射部位。然而，这种照射模式有效地具有与图14中的照射模式相同的性质。

在升级路径的第二点处，每个照射部位的表面面积为上面参照图14描述的每个照射部位的表面面积的一半。基于这个原因，每个次级反射元件的表面面积为参照图14描述的实施例中设置的次级反射元件的表面面积的一半。因为次级反射元件较小，因而初级反射元件必须被取向为以便引导辐射到次级反射元件的精确度增大。

在一个示例中，在升级路径中的第二点处使用700个次级反射元件。这对应350个初级反射元件。

在升级路径上的第三点是在三个取向之间可移动的初级反射元件阵列。这些初级反射元件可以用于形成如图13所示的不同的照射模式。可以获得的照射模式包括可以使用在第一取向和第二取向之间可移动的初级反射元件阵列获得的那些照射模式。基于下面的原因，这是有利的。

在升级路径上的第三点处，有在升级路径上的第二点处没有被照射的附加的照射部位。基于这个原因，存在附加的次级反射元件。

在一个示例中，在升级路径中的第三点处使用1050个次级反射元件。这对应350个初级反射元件。

通常，光刻设备的使用者使用光刻设备形成多种不同图案(例如每个图案设置在不同的掩模上)。使用者在成像特定图案的时候可以确定最佳的照射模式以便使用。一旦完成所述确定，无论何时成像该图案，使用者都将继续使用该照射模式。使用者将不改变照射模式的任何性质。如果使用者希望改变照射模式的性质，则将改变将图案投影至衬底上的方式。改变照射模式的性质可以例如改变形成在衬底上的图案特征的厚度。这是不期望的，因为使用者将想要该图案总是以相同的图案特征厚度来形成。

使用者可能希望通过例如从在两个取向之间可移动的初级反射元件阵列改变为在三个取向之间可移动的初级反射元件阵列而升级光刻设备(即，从升级路径上的第二点改变至升级路径上的第三点)。这种升级可以通过提供具有较大直径的照射模式而允许使用者例如投影具有较小临界尺寸特征的新的图案。然而，除了投影新的图案，使用者还希望使用光刻设备投影以前投影的图案(即升级以前)。因而，升级后的光刻设备应该能够提供与升级之前使用的照射模式相同的照射模式。本发明的实施例提供这种能力。这允许使用者使用升级的初级反射元件阵列投影新的图案，而且允许投影升级之前被投影的任何图案。

虽然上面的示例涉及从升级路径上的第二点升级至升级路径上的第三点，但是从升级路径上的第一点升级至升级路径上的第二点时可以应用相同的操作。例如，在三个取向之间可移动的初级反射元件阵列可以用以形成通过固定的初级反射元件阵列提供的照射模式。

照射模式的内部和外部径向范围的适当的选择允许在不失去提供在升级之前可实现的照射模式的能力的情况下升级光刻设备。

中间部位组的内部径向范围σ₂和外部径向范围σ₃被选定为使得提供相同量的辐射至每个照射部位组。如果辐射在光瞳平面内具有均匀的能量密度，则每个照射部位组应该具有相同的区域。这可以如下表示：

$\mathrm{\π}({\mathrm{\σ}}_2^2-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2)=\mathrm{\π}({\mathrm{\σ}}_3^2-{\mathrm{\σ}}_2^2)=\mathrm{\π}({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}^2-{\mathrm{\σ}}_3^2)=\frac{\mathrm{\π}}{3}({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}^2-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2)=\frac{\mathrm{\π}}{2}({\mathrm{\σ}}_3^2-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2)---\left(1\right)$

简单地说，等式(1)中的项为：内部照射部位组具有内部径向范围σ_inner和外部径向范围σ₂；中间照射部位组具有内部径向范围σ₂和外部径向范围σ₃；和外部照射部位组具有内部径向范围σ₃和外部径向范围σ_outer。

等式(1)可以重新整理计算中间部位组的内部径向范围σ₂和外部径向范围σ₃：

${\mathrm{\σ}}_2=\sqrt{\frac{1}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}^2+\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2}$ (2)

${\mathrm{\σ}}_3=\sqrt{\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}^2+\frac{1}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2}$

在示出的实施例中，内部照射部位组的内部径向范围σ_inner为零，外部照射部位组的外部径向范围σ_outer被正规化为1。在这种情况下，等式(2)给出下面的值： ${\mathrm{\σ}}_2=\sqrt{1/3}\≈0.577$ 和 ${\mathrm{\σ}}_3=\sqrt{2/3}\≈0.816.$

如上所述，内部照射部位组的内部径向范围σ_inner不必为零。具有非零的值将导致中间部位组的内部径向范围σ₂和外部径向范围σ₃具有不同的值。

可以用σ_in和σ₃表示σ₂和σ_outer为：

${\mathrm{\σ}}_2=\sqrt{({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2)/2}$

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}=\sqrt{(-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2+3{\mathrm{\σ}}_3^2)/2}---\left(3\right)$

虽然本发明所述的实施例指的是16个初级反射元件或48个初级反射元件，但是可以使用任何适当数量的初级反射元件。类似地，可以使用任何适当数量的次级反射元件。在升级路径上的第二点处，次级反射元件的数量是初级反射元件的两倍。在升级路径上的第三点处，次级反射元件为初级反射元件的三倍。

上面的说明书指的是反射型的照射系统(例如包括EUV光刻设备的一部分)。然而，本发明的一个实施例可以设置在包括折射元件的照射系统中。本发明的一个实施例可以例如设置在DUV光刻设备中。反射光学元件可以设置在照射系统光瞳平面内，而代替或附加反射光学元件。

虽然上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应该认识到，本发明可以以所述的以外其他方式实施。本说明书不是为了限制本发明。

这里描述的特征可以用于本发明的所有方面，并且可以用于其任何组合。

Claims (11)

1.一种照射系统，其具有多个反射元件，所述反射元件在引导辐射朝向光瞳平面内的不同位置的不同取向之间是可移动的，由此形成不同的照射模式；

每个反射元件能够移动至将辐射引导至内部照射部位组中的部位的第一取向、引导辐射至中间照射部位组中的部位的第二取向以及引导辐射至外部照射部位组中的部位的第三取向；

其中所述反射元件配置成被取向成使得它们能够将相等量的辐射引导朝向内部、中间以及外部照射部位组，并且配置成被取向成使得它们基本上不引导辐射至外部照射部位组并且将基本上相等量的辐射引导朝向内部和中间照射部位组；

其中，所述内部照射部位组具有内部径向范围σ_in和外部径向范围σ₂，所述中间照射部位组具有内部径向范围σ₂和外部径向范围σ₃，以及所述外部照射部位组具有内部径向范围σ₃和外部径向范围σ_out；

其中照射部位组的径向范围具有下列关系

0≤σ_in＜σ₂＜σ₃＜σ_out≤1，和

${\mathrm{\σ}}_2=\sqrt{\frac{1}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}^2+\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2}$

${\mathrm{\σ}}_3=\sqrt{\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}^2+\frac{1}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2}.$

2.根据权利要求1所述的照射系统，其中，所述内部照射部位组、中间照射部位组以及外部照射部位组都具有相同的表面面积。

3.根据权利要求1或2所述的照射系统，其中，所述径向范围是圆形的。

4.根据权利要求3所述的照射系统，其中，所述内部照射部位组、中间照射部位组以及外部照射部位组是环形的。

5.根据权利要求1所述的照射系统，其中，所述内部照射部位组的内部径向范围σ_in是零，并且其他径向范围是圆形，和其中所述内部照射部位组是盘形，并且中间照射部位组和外部照射部位组是环形。

6.一种光刻设备，包括根据前述权利要求中任一项所述的照射系统。

7.一种在照射模式之间切换的方法，所述方法包括将多个反射元件取向成使得它们将相等量的辐射引导朝向光瞳平面内的内部照射部位组、中间照射部位组以及外部照射部位组，并且随后将所述多个反射元件取向为使得它们基本上不将辐射引导朝向外部照射部位组并将基本上相等量的辐射引导朝向内部照射部位组和中间照射部位组；

其中，所述内部照射部位组具有内部径向范围σ_in和外部径向范围σ₂，中间照射部位组具有内部径向范围σ₂和外部径向范围σ₃，以及外部照射部位组具有内部径向范围σ₃和外部径向范围σ_out；

其中照射部位组的径向范围具有下列关系

0≤σ_in＜σ₂＜σ₃＜σ_out≤1，和

${\mathrm{\σ}}_2=\sqrt{\frac{1}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}^2+\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2}$

${\mathrm{\σ}}_3=\sqrt{\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{out}}^2+\frac{1}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2}.$

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述内部照射部位组、中间照射部位组以及外部照射部位组都具有相同的表面面积。

9.如权利要求7或8所述的方法，其中，所述径向范围是圆形的。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述内部照射部位组、中间照射部位组以及外部照射部位组是环形的。

11.如权利要求7所述的方法，其中，所述内部照射部位组的内部径向范围σ_in是零，并且其他径向范围是圆形，和其中所述内部照射部位组是盘形，并且中间照射部位组和外部照射部位组是环形。