CN1728000A - 光刻装置及器件制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于把来自照明系统的辐射分配到两个或更多图形化工具的辐射分配系统，每个图形化工具用于图形化辐射束，该辐射束随后被投影到衬底上。

Description

光刻装置及器件制作方法

技术领域

本发明涉及光刻装置及器件制作方法。

背景技术

光刻装置是一种把预期图形应用到衬底目标部分的机器。光刻装置可以用于，例如，集成电路(IC)、平板显示器及其它涉及精细结构的器件的制作。在传统的光刻装置中，可以使用图形化工具(或者称为掩模或光刻版)，以产生与IC(或其它器件，例如平板显示器)的单个层相对应的电路图形，且该图形可以被成像到具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(例如硅晶片或玻璃板)的目标部分(例如包含部分、一个或多个芯片)上。除了掩模，图形化工具可以包含用于产生电路图形的、可单独控制元件的阵列。

通常，单个衬底会包含连续曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻装置包含所谓的分步曝光机(stepper)，其中每个目标部分通过一次将整个图形曝光到该目标部分而被照射，以及所谓的扫描器(scanner)，其中通过投影束沿特定方向(“扫描”方向)扫描图形，同时平行或反平行于这个方向同步扫描衬底，以辐射各个目标部分。

在使用可单独控制元件阵列的光刻投影装置中，通常必须使用多个这种阵列，以便足够快地将图形曝光到衬底上，以节约在该装置内衬底曝光的生产时间。此外，各个阵列周围需要相对大的空间，以放置设定各个阵列上图形所需的诸如数据或控制线的支持设施。因此，使用单个照明场来简单地照明所有阵列是不合适的。

因此，需要提供一个经济的方法，来为可单独控制元件的每个阵列提供辐射，而且该方法不在曝光在衬底上的图形中引入额外的生产误差源。

发明内容

与在这里所体现及广泛描述的本发明的原理相一致的装置，包括：用于提供辐射投影束的照明系统、向投影束截面传递图形的图形化工具、以及用于向照明系统提供的第二辐射束传递第二图形的第二图形化工具。该装置还包括用于支持衬底的衬底工作台、用于把图形化的辐射束投影到衬底的目标部分上的投影系统、以及把来自照明系统的辐射分配到图形化工具的辐射分配装置。该辐射分配装置具有一个工作循环，在该工作循环期间它依次顺序地把基本上所有来自照明系统的辐射引导到多个辐射分配通道中的每个，这些辐射分配通道为图形化工具提供辐射束。

通过使用这种配置，单个辐射源可以有效地为多个图形化工具提供辐射。因此，通过为每个图形化工具提供单独的照明系统，使装置成本降低。此外，使用单个照明系统降低了装置的总体尺寸。另一个优点是，通过使用单个照明系统，提供到各个图形化工具的强度差异可能会小于各个图形化工具由独立照明系统提供时的情形。因此，由不同图形化工具提供的辐射剂量将更为一致，降低了由略微不同强度照明的不同区域之间的过渡引起的对产生在衬底上图形的任何影响。

当然，可以按比例增大该配置，把来自一个照明系统的辐射分配到三个或更多图形化工具。在一个优选配置中，每个辐射分配通道把辐射引导到多个图形化工具中的单独一个。这种方法优点在于，每个图形化的束具有照明系统的全强度辐射，减少了提供特定辐射剂量所需的时间。

然而，可供选择地，至少一个辐射分配通道可以包含用于分割引导该辐射分配通道的辐射并将其分配到两个或更多图形化工具的分束器。这个配置允许单个照明系统照射更大数目的图形化工具。

辐射分配装置可包括可旋转安装的反射器与用于旋转它的驱动器。该装置安置在来自照明系统的辐射束的路径上，使得当反射器旋转时，辐射束的反射改变方向。这个改变依次把辐射束引导到各个辐射分配通道。这样的一个配置提供了一个简单的装置，基本上把所有来自照明系统的辐射依次引导到各个辐射分配通道，并因此在不同的时间引导各个图形化工具。照明系统可包含一个以规则的时间间隔提供辐射脉冲的脉冲辐射源。在这种情况下，可以安排反射器以基本恒定的速度、与脉冲辐射源的速率同步旋转。同步是指，在各个脉冲，反射器位于把来自照明系统的辐射束反射到需要的一个辐射分配通道所需要的角度。

辐射分配装置可包含多个反射器，这些反射器绕旋转轴(及关联驱动器)安装，这样当多个反射器旋转时，各个反射器依次与来自照明系统的辐射束的路径相交。在每个反射器位于来自照明系统的辐射束的路径上的时间期间，该反射器旋转，改变反射辐射束的方向。因此，备个反射器可以用于在辐射分配通道之间分配辐射。同样，照明系统可包含一个以规则的时间间隔提供辐射脉冲的脉冲源。在这种情况下，多个反射器的旋转可以与辐射源的脉冲速率同步，使得在各个脉冲期间，一个反射器位于恰当的角度，把辐射反射到一个辐射分配通道内。

可以设置该装置，使得安装在辐射分配装置上反射器的数目是辐射分配通道数目的整数倍。每个反射器与一个辐射分配通道相关联。在这种情况下，可以设置一个脉冲照明系统，使得在每个反射器与来自照明系统的辐射束的路径相交的时间期间，发射出一个脉冲。然后每个反射器可以安置在一个恰当的角度上，使得在其关联脉冲期间，反射器相对于来自照明系统的辐射束位于所要求的角度上。这个方法把辐射束反射到一个关联的辐射分配通道。

换而言之，尽管辐射分配装置在照明系统的每个脉冲之间旋转的角度相同，但是对于连续的脉冲，反射器与来自照明系统的辐射束的夹角不同。因此，仅仅通过与照明系统的脉冲速率同步、以固定速度来旋转辐射分配装置，就可将照明系统的连续脉冲引导不同的辐射通道。

在一个可供选择的配置中，反射器安置在辐射分配装置上，使得该辐射分配装置每次旋转通过的角度等于360度除以反射器的数目得到的角度。以这种方式旋转时，在那一时刻与辐射束路径相交的连续反射器与来自照明系统的辐射束的夹角保持不变。换而言之，如果把照明系统安置成在那些时间提供脉冲，来自每个反射器的反射束将遵循同一路径。然而，可以设置辐射源，使其产生脉冲的规则时间间隔与以基本上固定速度旋转的时间分割单元转过上述角度所需的时间不相符。

因此，在照明系统的每个脉冲，来自照明系统的辐射束入射到不同反射器上。而且在连续的脉冲，反射器相对于辐射束的角度是不同的，并且辐射束被反射到不同的辐射分配通道。这个配置的优点在于，可以使用形状简单的，例如，截面形状为规则多边形的反射器。相反地，在先前讨论的配置中，反射器的截面可能不规则。

根据本发明的另一个方面，提供了一种光刻装置，包括一个用于提供辐射投影束的照明系统以及用于向投影束截面传递图形的图形化工具。该光刻装置还包括第二图形化工具。该第二图形化工具用于向照明系统提供的第二辐射束传递第二图形。该光刻装置还包括一个用于支持衬底的衬底平台，以及一个用于把图形化的辐射束投影到衬底目标部分的投影系统。

该光刻装置进一步包括把来自照明系统的辐射分配到图形化工具的辐射分配装置。该辐射分配装置包括把来自照明系统的辐射束分成多个部分的分束器。该多个部分的每一部分被引导到一个分配通道，且辐射分配通道把辐射束提供给图形化工具。该分束器包含多个部分反射的表面，来自照明系统的辐射束通过这些表面被连续引导。每一个部分反射表面与一个辐射分配通道相关联，并把辐射束的一部分反射到所述辐射分配通道。

这个配置提供了一个易于控制的、用于在例如图形化工具之间分割照明系统的每个脉冲。例如，可以选择辐射束被连续的部分反射表面中的每一个反射到关联辐射分配通道的比例，使得引导每个辐射分配通道的辐射束的强度相同。由于这些比例基本上是不随时间变化的，与来自照明系统的辐射束的辐射强度完全相等的分配的偏差是可以测量到的，因此随后可以被补偿。

分束器优选地由多片对照明系统产生的辐射透明的材料制成，例如由石英或玻璃制成。每片透明材料具有细长的形状，一端是辐射接收端，另一端是部分反射表面。可以设置部分反射表面相对于辐射束方向有一夹角，使得部分辐射束从分束器反射出到达关联辐射分配通道，剩余辐射束则穿过分束器至下一片透明材料。

可以在部分反射表面覆盖一个涂层，目的在于适当地调整辐射被反射到辐射分配通道的比例。最后一片透明材料可在其辐射接收端的相对端有全反射表面，使得来自照明系统产生的射束的所有残余辐射被引导关联辐射分配通道。

在任何一个前述配置中，图形化工具可以优选为可单独控制元件的阵列。因此，可以设置可单独控制单元的阵列，使其向关联辐射束的截面提供任何想要的图形。因此，例如，在根据本发明第一方面的装置内，使用辐射分配装置的优点在于，当一个阵列上的图形正被更新时(即设为新图形)，另一个阵列上设定的图形可以图形化将把图形曝光到衬底上的辐射束。

另外，投影系统可能包括用于把所有图形化的束投影到衬底的共用元件。换而言之，可以使用单个统一投影系统。可单独控制元件的阵列被用作该配置中的图形化工具时，优选使用六到九个可单独控制元件。或者，投影系统可包括投影系统子单元，每个子单元把来自一个图形化工具的辐射投影到衬底上分开的目标部分。因此，在这种系统内，可以提供对各个图形化束投影的单独控制。

此外，由于各个图形化工具有其自有的投影系统，使用的图形化工具的数目不受可加工用于该投影系统的光学元件的尺寸所限制。因此，可以使用更大数量的图形化工具。在使用可单独控制元件阵列的配置中，可以使用例如，20至30个或更多可单独控制元件的阵列。

此外，在任何一个上述配置中，辐射分配通道可能包括液体光导、玻璃纤维或其它纤维光缆、或任何带有反射镜和透镜的光学射束定形系统，用于搜集来自辐射分配系统的光并将其引导图形化工具。例如，如果来自辐射分配装置的辐射的方向不平行于图形化工具的光轴，这可能是必需的。此外，在每个图形化工具之间提供必要的分离(例如，如果图形化工具是可单独控制元件的阵列，它们需要支持设施，等等)可能是有用的。最终，如果需要的话，该配置也允许照明系统及辐射分配装置与该装置的其它部分分开封装。

此外，在任何前述配置中，照明系统可以包含用于提供被分配到每个图形化工具的辐射束的单个辐射源。或者，照明系统可以包含两个或更多个独立辐射源。各个辐射源可以产生辐射束。照明系统还可以包括一个射束组合器，用于组合分离的辐射束以形成来自照明系统的、随后被分配到各个图形化工具的辐射束。

这个配置允许照明系统产生辐射强度更大的射束。此外，辐射源工作时强度发生变化，但是独立辐射源产生的辐射束总和的强度变化较低。射束组合器可包括一个辐射束积分器，目的在于保证即使各个辐射源产生的辐射束具有不同的强度，来自照明系统的组合辐射束的截面强度分布也基本上是均匀的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种器件制作方法，包括步骤：提供衬底；使用照明系统提供辐射投影束；以及使用图形化工具通过向投影束截面传递图形。接着，通过第二图形化工具向照明系统提供的第二辐射投影束的截面传递第二图形，且该图形化的束被投影到衬底的目标部分。使用辐射分配装置把来自照明系统的辐射分配到图形化工具。辐射分配装置具有一个工作循环，在该工作循环内依次把基本上所有来自照明系统的辐射引导到多个辐射分配通道中的每个。辐射分配通道把辐射束提供到图形化工具。

下文中将参照附图对本发明的另外的实施方案、特点及优点，以及本发明的各个实施方案的结构和操作进行详细的描述。

附图说明

现在将仅通过例子的方式，参考附带的示意图来描述本发明的实施方案，其中相同的参考符号表示相同的部分，且其中：

图1描述了根据本发明的一个实施方案的光刻装置；

图2描述了根据本发明第一实施方案的装置的一部分的配置；

图3描述了根据本发明第二实施方案的装置的一部分的配置；

图4描述了本发明第二实施方案的一个变形的装置的一部分；

图5描述了根据本发明第三实施方案的装置的一部分的配置；

图6描述了根据本发明第二方面的装置的一部分的配置；

图7描述了图6所示的装置的这部分的可供选择的配置；以及

图8描述了根据本发明第三方面的装置的一部分的配置。

具体实施方式

下述对本发明的详细描述参考了阐明根据本发明的示例性实施方案的附图。其它实施方案是可能的，而且可以在本发明的精神和范围内对这些实施方案进行修改。因此，该详细描述并非是为了限制本发明。相反，本发明的范围由所附的权利要求定义。

对本领域技术人员显而易见的是，如下所述，可以以如图所示的软件、硬件、固件、与/或实体的很多不同实施例实现本发明。任何具有专门硬件控制以实现本发明的真实软件代码并不限制本发明。因此，将基于这样的理解描述本发明的操作：给定这里所描述的细节程度，对这些实施方案的修改和变化是可能的。

作为正文前的图文，这里所使用的术语“可单独控制元件的阵列”应广义地理解为是指可以用来给予入射的辐射束图形化的截面，使得可以在衬底的目标部分创建期望图形的任何工具。在这里的上下文中也可以使用术语“光阀”及“空间光调制器(SLM)”。下面提供了这种图形化工具的例子。

可编程反射镜阵列包含一个具有粘弹性控制层与反射表面的矩阵可寻址表面。该装置的基本原理在于，(例如)反射表面的被寻址区域把入射光反射为衍射光，而未被寻址的区域把入射光反射为非衍射光。使用适当的空间过滤器，可以把所述非衍射光从反射束中过滤出来，只留下衍射光到达衬底。按照这个方式，根据矩阵可寻址表面的寻址图形对，射束被图形化。将会理解，作为备选，过滤器可以过滤出衍射光，只留下非衍射光到达衬底。

也可以按照相应的方式使用衍射光学微机电系统(MEMS)器件的阵列。每个衍射光学MEMS器件包含多个反射带，这些反射带相互之间可以相对发生变形以形成把入射光反射为衍射光的光栅。可编程反射镜阵列的另一个可供选择的实施方案采用微小反射镜的矩阵排列，通过施加合适的局部电场或采用压电传动装置可使每个微小反射镜绕一个轴倾斜。同样，反射镜为矩阵可寻址的，使得被寻址的反射镜把入射光反射到与未被寻址反射镜不同的方向。按照这个方式，根据矩阵可寻址反射镜的寻址图形，反射束被图形化。使用适当的电子装置可以执行所需要的矩阵寻址。

在上述两种情况中，可单独控制元件的阵列可包含一个或多个可编程反射镜阵列。例如，在美国专利US 5,296,891与US 5,523,193以及PCT专利申请WO 98/38597与WO 98/33096中可以找到关于这里提到的反射镜阵列的更多信息，这些专利在此被引用作为参考。

美国专利US 5,229,872给出了采用这种结构的可编程LCD阵列的例子，该专利在此被引用作为参考。

应该了解的是，在采用例如零件预偏置(pre-biasing offeatures)、光学近似校正零件、相位变化技术以及多次曝光技术时，显示在可单独控制元件阵列上的图形可能基本上不同于最终转移到衬底上或衬底上一层的图形。类似地，最终产生在衬底上的图形可能不对应于任一时刻在可单独控制元件阵列上形成的图形。在如下配置中情况可能如此，其中形成在衬底各个部分上的最终图形是经特定时间周期或特定次数的曝光形成的，而其间可单独控制单元阵列上的图形与/或衬底的相对位置发生变化。

尽管在本说明书中可能具体地参考在IC制作中光刻装置的使用，但应该了解到，这里描述的光刻装置可以具有其它应用。所述其它应用之一是制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和探测图形、平板显示器、薄膜磁头等。技术人员将理解，在这些可供选择的应用的情况中，可以分别认为使用的术语“晶片”或“芯片”与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。

这里所指的术语衬底可以在曝光之前或曝光之后、在例如轨道(track)(通常把抗蚀剂涂敷到衬底上并对曝光后抗蚀剂进行显影的一种工具)或测量或检查工具内进行处理。在可应用的情况下，本说明书内容可应用于这些以及其它衬底处理工具。此外，可以不止一次地处理衬底，例如，为了创建一个多层IC，因此这里使用的衬底这个术语也可指已经包含多个已处理过的层的衬底。

这里使用的术语“辐射”及“射束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，波长为365、248、193、157、126nm)与极紫外(EUV)辐射(例如，波长范围为5至20nm)，以及例如离子束或电子束的粒子束。

这里使用的术语“投影系统”应广泛地理解成包含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，只要适合于例如正在使用的曝光辐射、或其它因素(例如浸液的使用或真空的使用)即可。可以认为，这里使用的术语“透镜”与更为通用的术语“投影系统”同义。

照明系统也可包含各种类型的光学部件，包括用于引导、定形、或控制辐射投影束的折射、反射、及反射折射光学部件，下文中也统一地或个别地将这种部件称为“透镜”。

光刻装置可以具有两个(双级)或更多衬底平台(和/或两个或更多个掩模平台)。在这种“多级”机器中，可以并行地使用附加的平台，或者当一个或多个平台用于曝光时，可以在其它一个或多个平台上进行准备步骤。

光刻装置也可以是这样的类型：其中衬底浸没在具有相对较高折射率的液体(例如水)中，以便填充投影系统最终元件与衬底之间的间隙。浸液也可应用于该光刻装置中的其它间隙，例如掩模与投影系统第一元件之间的间隙。在本技术领域中，使用浸没方法提高投影系统数值孔径是众所周知的。

图1示意性描述了根据本发明的一个特定实施方案的光刻投影装置。该装置包含用于提供辐射(例如UV辐射)投影束PB的照明系统(照明器)IL，以及用于把图形施加到投影束的可单独控制元件的阵列PPM(例如可编程反射镜阵列)。通常，可单独控制元件的阵列相对于PL部分的位置是固定的。然而，它也可以被连接到定位装置以精确定位其相对于PL部分的位置。该装置还包括用于支撑衬底(例如涂抹了抗蚀剂的晶片)W并被连接到定位装置PW用于精确定位衬底相对于PL部分的位置的衬底平台(例如晶片平台)WT。最后，该装置包括用于把由可单独控制元件阵列PPM提供给投影束PB的图形成像到衬底W的目标部分C上的投影系统(“透镜”)PL。

该投影系统可以把可单独控制元件阵列成像到衬底上。或者，该投影系统可以成像二次源，可单独控制元件阵列的元件作为该二次源的快门。该投影系统也可以包括微型透镜阵列(称为MLA)，例如，以形成二次源并把微斑点(microspot)成像到衬底上。

这里描述的装置属于反射类型(即具有反射型可单独控制元件阵列)。然而，通常，它也可以是例如透射类型(即具有透射型可单独控制元件阵列)。

照明器IL接收来自辐射源SO的辐射束。源与光刻装置可以是分开的实体，例如当源为准分子激光器时。在这些情况下，并不把源看作光刻装置的组成部分，借助包含例如适合的引导镜与/或光束扩展器的射束传送系统BD，辐射束从辐射源SO传送到照明器IL。在其它情况下，该源可以是该装置的组成部分，例如当辐射源为汞灯时。源SO与照明器IL、以及如果需要时的射束传送系统BD，可统称为辐射系统。

照明器IL可能包含用于调整射束角强度分布的调整装置AM。通常，至少可以调整照明器的光瞳面(pupil plane)内强度分布的外与/或内径向范围(radial extent)(通常分别称为cy-outer及a-inner)。此外，照明器IL通常包括各种其它部件，例如积分器IN与聚光器CO。照明器提供了称为投影束PB的经过调整处理的辐射束，其截面具有期望的均匀性和强度分布。

投影束PB随后与可单独控制元件阵列PPM相交。投影束PB被可单独控制元件阵列PPM反射后，穿过把射束PB聚焦到衬底W上目标部分C的投影系统PL。借助于定位装置PW(与干涉测量工具IF)，可以精确地移动衬底平台WT(例如，以便在射束PB的路径内定位不同的目标部分C)。

使用时，可以使用可单独控制元件阵列的定位装置，来精确地校正(例如，在扫描期间)可单独控制元件阵列PPM相对于射束PB路径的位置。通常，可以借助未在图1中明确示出的长冲程模块(粗略定位)及短冲程模块(精细定位)，实现载物台WT的移动。也可以使用类似系统定位可单独控制元件阵列。

可以理解，可以在载物台与/或可单独控制元件阵列位置固定时，投影束可选择地/附加地可移动，以提供要求的相对移动。作为另一个可供选择的办法，该方法尤其适用于平板显示器的制作，衬底平台与投影系统被固定而可以安排衬底相对衬底平台移动。例如，可以为衬底平台提供一个以基本上固定的速度横跨它扫描衬底的系统。

尽管这里把根据本发明的光刻装置描述为用于曝光衬底上的抗蚀剂，但是应该理解，本发明不限于这种用途，该装置也可以用在无抗蚀剂的光刻中投影图形化投影束。

所描述的装置可以用于四种优选模式。在分步模式(step mode)中，可单独控制元件阵列把整个图形传递给投影束，该投影束一次(即单次静态曝光)被投影到目标部分C。随后沿X与/或Y方向平移衬底平台WT，以曝光不同的目标部分C。在分步模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次静态曝光中被成像的目标部分C的尺寸。

在扫描模式(scan mode)中，可单独控制元件阵列可以沿给定方向(所谓“扫描方向”，例如Y方向)以速度v移动，从而使得投影束PB在可单独控制元件阵列上扫描；同时，沿相同或相反的方向以速度V＝Mv同时移动衬底平台WT，其中M为透镜PL的放大倍率。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中目标部分(沿非扫描方向)的宽度，而扫描动作的长度决定了目标部分C(沿扫描方向)的高度。

在脉冲模式(pulse mode)中，可单独控制元件阵列基本上保持静止，并且使用脉冲辐射源把整个图形投影到衬底的目标部分C上。衬底平台WT以基本上不变的速度移动，从而使得投影束PB扫过横跨衬底W的一行。在辐射系统的脉冲之间根据需要更新可单独控制元件阵列上的图形，且对脉冲计时，使得连续的目标部分C在衬底的要求位置上被曝光。因此，投影束横跨衬底W扫描以把完整图形曝光在衬底一条上。重复这个过程直到整个衬底被逐行曝光。

还提供了连续扫描模式。除了使用实质上恒定的辐射源，以及在投影束横跨衬底扫描并曝光衬底时更新可单独控制元件阵列上图形之外，该连续扫描模式基本上与脉冲模式相同。可以采用上述模式的组合与/或变形，或者可以采用完全不同的模式。

图2示意性描述了光刻投影装置的一部分。照明系统5产生被辐射分配系统7分配到多个光引擎8的辐射束6，光引擎8对图形化该辐射束并将其投影到衬底9上。每个光引擎8包括一个用于根据期望图形对辐射束图形化的可单独控制元件阵列，以及用于把图形化的束投影到衬底上的投影系统。光引擎8也可包括额外的元件，用于在辐射束入射到可单独控制元件阵列上之前准备该辐射束。

例如，可以包含部件以补偿光引擎8接收来自辐射分配系统7的辐射的角度。可以理解，除了具有分开的投影系统之外，还可以把多个光引擎设置为具有一个共用的投影系统，用于同时把由可单独控制元件阵列产生的图形化的束投影到衬底上。此外，也将会意识到，本发明不限于使用可单独控制元件阵列来图形化辐射束。通常，可以用把图形传递给辐射束截面的任何图形化工具来替代前述的可单独控制元件阵列。

如图2所示，辐射分配系统7包括一个可旋转地安装在来自照明系统5的辐射束6路径内的反射器。在不同的旋转角度，反射器6把来自照明系统5的辐射束6反射到不同的光引擎8。因此，随着驱动器(未示出)旋转反射器，来自照明系统5的辐射依次被引导各个光引擎8。可把反射器设置成相反地旋转，使得沿光引擎8的线向后、向前地引导该辐射。为了实现这点，可由压电传动器、静电传动器、洛仑兹传动器或由任何其它合适的装置来使该反射器动作。

或者，可以把反射器设置成以恒定速度绕一个轴旋转，使得沿光引擎8的行重复地引导该辐射。辐射分配系统7的旋转反射器可以是如图2所示的平面元件。在这种配置中，平面元件的两侧可包含反射表面，使得元件每旋转半个轮回，辐射依次被分配到各个光引擎8。

可以理解，尽管图2示出的光引擎8沿单行排列，但实际中这些光引擎可以以任何方便的方式排列，例如排成两行或更多行。因此，还需要在垂直于图2中平面的方向上分配来自照明系统5的辐射。通过使辐射分配系统7的反射器不仅能绕垂直于图2平面的轴旋转，而且可能受限程度更大地绕第二个正交轴旋转，可以实现该配置。或者，该反射器可以绕如图2所示单个轴来分配辐射，且可以提供分配元件把辐射传送到光引擎8。图6说明了这点。

如图6所示，光引擎8被排列成两行。辐射分配单元45把来自照明系统5的辐射分配到多个辐射分配通道46。分配元件47然后把来自分配通道46的辐射传送到光引擎8。优选地，这些分配元件也保证辐射到达沿平行它们的光轴排列的光引擎8。

图7示出了一个类似的配置，但其中的辐射分配部件50被安排成平行输出辐射束而不是如图6所示的沿径向配置。可以由液体光导、玻璃纤维或其它适合的纤维光缆制成辐射分配元件47。因此，来自辐射分配单元的任何输出配置都可以与任何格局的光引擎8一起使用。此外，照明系统与辐射分配系统可以包含在与光刻装置的剩余部分分开的外壳中。

如果需要，辐射分配系统7也可以把辐射引导没有与光引擎8之一相连接的辐射分配通道。例如，一个辐射分配通道可以连接到传感器，例如以测量辐射强度水平。这可能比较有利，因为许多辐射源强度随时间变化。然而，强度水平通常是逐渐变化的。因此，只需要周期性地监测辐射强度。

作为另一个变形，来自辐射分配系统7的辐射可以不直接地被引导各个光引擎。相反，各个辐射分配通道可包含一个或多个辐射分束器，用于在任何给定时刻分割被引导该通道的辐射并将其分配到两个或更多个光引擎。类似地，每个光引擎可包含一个或多个可单独控制元件阵列，所述阵列在相同场中被照明且/或共享一个共用投影系统。

在一个优选配置中，照明系统5以规则的时间间隔产生辐射脉冲，即包含一个脉冲辐射源。在这种情况下，辐射分配系统7的旋转与照明系统5的脉冲速率同步。例如，该同步可以是，在辐射分配系统7的单次旋转期间(或者旋转一半，如果，例如，该元件是双侧面的且以连续的速度旋转)，每当反射器位于把辐射反射到每个辐射分配通道所需的角度(或直接反射到光引擎8内，如图2所示)时照明系统提供辐射脉冲。

或者，例如，该同步可以是，在每次旋转期间，照明系统仅仅为一个辐射分配通道提供脉冲，或者在各个旋转为交替的通道提供辐射。可以理解，也可以考虑其它的工作循环。例如，如果如上所述，光引擎8排列成不止一行，该同步可以是，在辐射分配系统7绕垂直于图2平面的轴的每一次旋转，该照明系统为单个行中的每个光引擎8提供辐射脉冲。随后，该辐射分配系统绕第二个轴移动，且该辐射分配系统7的下一个旋转把辐射传送到另一行光引擎。

因此，如前所述，辐射分配系统7具有一个工作循环，在该周期内，来自照明系统的辐射被依次分配到多个辐射分配通道。各个辐射分配通道随后把辐射引导包含用于图形化辐射束的可单独控制元件阵列的一个或多个光引擎。因此，当一个可单独控制元件阵列正被照明，且因此产生的图形化的辐射束被投影到衬底上时，其它可单独控制元件阵列可以正在设置下一个图形。

这个方法是有用的，因为脉冲辐射源提供辐射脉冲的速度可能快于可单独控制元件阵列被设置成新图形的速度。因此，通过把来自单个照明系统的辐射脉冲分配到多个可单独控制元件阵列，相对于例如每个光引擎需要独立的照明系统的情形，可以更有效地使用照明系统，而且装置的尺寸和成本更小。

可以理解，除了把辐射分配系统与脉冲辐射源同步以外，还需要把这两者与各个可单独控制元件阵列上图形的更新同步。

照明系统可能包含单个辐射源。然而，它也可以包含两个或更多辐射源，目的在于在照明系统的各个脉冲内提供充足的辐射强度。例如，为了把达到给定辐射剂量所需的曝光时间保持在一个设定水平之下，这种配置是必需的。多个辐射源的使用还可以用于改善辐射强度随时间的一致性，从而改善对衬底上各个被照明区域接收到的辐射剂量的控制。

因此，对于用于把图形化辐射束投影到衬底上的给定数目的光引擎，该装置可包含一个辐射源数目与光引擎数目相同的照明系统、用于组合各个源产生的辐射束的系统、以及随后的如前文或下文所述的用于在各个光引擎之间重新分配辐射的辐射分配系统。可以理解，通常，任何数目的源可以与任何数目的光引擎一起使用。另一个优点在于，即使组合辐射束剂量的强度仍有一定程度的变化，相对于使用与每个光引擎关联的多个独立照明系统的装置而言，给定时刻被图形化且投影到衬底上的辐射束的强度之间的差异将会减小。

图8描述了用于组合来自两个源的辐射束的一个简单配置。组合单元60包含分别产生辐射束63、64的两个辐射源61、62。辐射束入射在反射器65、66上以产生组合束67。优选地，组合束67通过用于改善组合束67上的强度分布均匀性的积分器68。被积分的射束69随后通过用于减小组合束尺寸并相应地提高其强度的聚光器70。然而，可以理解，本发明中也可以使用其它射束组合单元。

除了上述之外，照明系统可包含快门。当使用脉冲照明系统时，它可以用于改善对脉冲的控制。例如，它可以用于提供所需的辐射强度随时间变化的分布。

图3示意性地描述了根据本发明第二实施方案。在这种情况下，辐射分配元件的平面反射器被具有多个反射表面16且安装在轴17上的辐射分配元件15所代替。辐射分配元件15旋转时，各个反射表面16依次截取来自照明系统5的辐射束6。在每一轮期间，各个反射表面16出现在来自照明系统5的辐射束6的角度发生改变。因此，从反射表面16反射的辐射束在此期间也改变方向。因此，按照如前关于第一实施方案所述的方式，各个反射表面16可用于在其截取来自照明系统5的辐射束6的时间内，依次在各个辐射分配通道之间分配辐射。

例如，可以同步使用脉冲照明系统的装置，使得在各个反射表面16截取辐射束6的时间内，照明系统5产生多个脉冲，每个脉冲对应于并被反射到多个辐射分配通道中的一个。采用这样的配置，反射表面16可以绕辐射分配元件15的旋转轴17均匀分布，使得反射表面16组合的截面形成一个规则多边形，如图3所示。

在根据本实施方案的一个可供选择的配置中，可以把该装置配置成，使得在各个反射表面16截取来自照明系统5的辐射束6的线期间，脉冲照明系统5只产生单个辐射脉冲。在这个配置中，辐射分配元件15可以以与照明系统5的脉冲速率不匹配的恒定速度旋转。例如，在这种配置中，在照明系统的任何给定数目的脉冲期间，辐射分配元件15不完成单个旋转。因此，照明系统5的每个脉冲入射到辐射分配元件15的不同反射表面16上，并且辐射分配元件15的连续反射表面16在连续脉冲表现的角度不同，并且反射束在连续脉冲内被引导不同的辐射分配通道。

图4为本发明第二实施方案的另一个变形中使用的辐射分配元件20的示意图。在这种情况下，并未把反射表面22、23、24、25、26、27排列形成规则多边形。相反，如图示意性所示，与其它反射表面相比，每个反射器被安排成相对于与形成规则多边形(虚线表示这种规则多边形21，用于对比)时反射表面所处的位置成不同角度。

为了清晰，所示的反射表面并未互相连接。然而，可以理解，在实践中，例如如果辐射分配元件20是由固体材料块制成，这些反射表面可以被连接起来。采用这个配置，可以设置辐射分配元件20，使其旋转速度与照明系统5的脉冲速率相同(或是其整数倍)。特别地，尽管在照明系统的各个脉冲之间辐射分配元件相同的量，各个反射器依次出现在来自照明系统的辐射束6上的角度不同，因此射束依次被反射到各个辐射分配通道。

可以理解，上述配置的组合可以一起使用。例如，可以使用与图4所示相类似的辐射分配元件，但其中反射表面中的一个或多个也绕图4的平面内的一个轴旋转。因此，辐射可以被反射到排列成两个或更多个相邻行的辐射分配通道(或光引擎)。另外或可供选择地，使用如图4所示的辐射分配元件20的装置可以设置成，在各个反射表面与来自照明系统的辐射束成一直线的时间内，当辐射分配元件20旋转时，两个或更多辐射脉冲入射到每个反射表面上。因此，在辐射分配元件的工作循环的每个这部分中，辐射束被分配到两个或更多个相应的辐射分配通道。

代替使用具有平坦表面的反射器，一个或多个反射器可具有例如弯曲表面。在这种情况下，可以选择反射器的外形，使得在该反射器旋转的给定持续时间内，尽管反射器整体相对与来自照明系统的辐射束的角度改变，但是辐射束相对于其入射到反射器表面上的各个点的角度保持不变。因此，在该持续时间期间，被反射的辐射束的方向也保持不变，例如，指向辐射分配通道中适当的一个。

如果使用脉冲辐射源，如前所述，可以选择反射器(或反射器的一部分)的外形，使得在来自照明系统的整个辐射脉冲期间，辐射指向一个辐射分配通道，即使在该脉冲期间，反射器作为整体相对于来自照明系统的辐射束旋转过相当大的量。

或者，如果使用非脉冲照明系统，各个反射器的外形可以是，在辐射束入射到给定反射器的时间段内(当辐射分配元件旋转时)，辐射束被反射到关联的辐射分配通道。随着辐射分配元件的进一步旋转，来自照明系统的辐射束入射到另一个反射器上，该反射器的外形使得辐射束随后被引导另一个辐射分配通道。

图5示出了本发明的第三个实施方案。所示辐射分配系统可以同时将辐射提供到两个或更多辐射分配通道(或光引擎8)。特别地，使用脉冲照明系统时，辐射分配元件30可以在辐射分配通道之间分割每个脉冲。此外，所示的配置可以用作一个辐射分配通道内的分束器，如前所述。

如图5所示，辐射分配元件30包含多个部分31、32、33、34、35、36，每个部分与辐射分配通道或光引擎8相关联。每个部分包含对于所使用的辐射基本上透射的材料，特别地，可由玻璃或石英的棒制成。然而，可以理解，这些部分的截面形状可以为任何方便的形状。

第一部分31具有接收来自照明系统5的辐射束6的第一端31b。在另一个端，第一部分具有一个被安排成与辐射束6形成一个角度的部分反射表面31a。辐射束6的一部分被反射出辐射分配元件30，反射到一个相关辐射分配通道或光引擎8。辐射束的剩余部分通过该部分反射表面，进入辐射分配元件30的第二部分32。如图所示，第二部分被方便地定形，使得接收辐射的端具有与第一部分的部分反射表面31a相对应的形状。然而，实际上并不需要这样。

第二部分32在相对端也具有类似第一部分的部分反射表面，该部分反射表面依次把辐射束的剩余部分反射出辐射分配元件30，并允许该辐射的残余部分传输到第三部分。按需要重复此过程，直到最后一部分，这个例子所示最后一部分为第六部分36，它具有用于把来自照明系统5的辐射束6的剩余部分反射到相关辐射分配通道或光引擎8的完全反射表面36a。

通过适当地排列部分反射表面，可以将辐射分配元件30设置成，把来自照明系统5的辐射束6分割成在每个辐射分配通道内强度相等的多个射束。例如，可以在每个部分反射表面上使用不同的涂层。用于这种涂层的适当的材料包括例如冰晶石的氟化物。此外，辐射束6被引导各个辐射分配通道的比例将不随时间变化。因此，如果辐射强度的分配不是非常平均，就可以测量每个辐射分配通道内的相对强度，并在装置的其余部分中进行适当地补偿。

可以理解，如先前的实施方案所述，辐射分配通道或光引擎8可以不排列成如图5所示的单独一行。在这种情况下，可以使用如图7所示的辐射分配元件相应地引导辐射，或者可以使用如图5所示的辐射分配元件30的配置的变形。例如，可以在辐射分配元件30的一个或多个部分之间安置完全反射器，使得辐射分配元件30的各个部分无需成一条直线。

类似地，也可以使用部分31、32、33、34、35、36的可供选择的结构。例如，间隔的部分的部分反射表面可以沿相反方向转动一个角度，把辐射从辐射分配元件的相对侧反射出到达第一部分反射表面。然后可以排列平面反射器，使其把辐射束的所有部分反射90度(例如，反射到图5的平面内)，产生可以直接被投影到两行光引擎的两行平行的辐射束。

已经借助说明特定功能的性能的功能构件块及其关系对本发明进行了描述。为了便于描述，在这里随意定义了这些功能构件块的范围。可以定义备选的范围，只要恰当地执行特定的功能及其关系。

因此任何这种备选范围都落入本发明的权力要求的范围和精神之内。本领域的技术人员将意识到，这些功能构件块可以由模拟与/或数字电路、分立元件、特定用途集成电路、固件、执行适当软件的处理器等或其任何组合来实现。因此，本发明的广度和范围不应受任何前述示例性实施方案限制，而应该只由下述权利要求及其同等物所定义。

Claims (28)

1.一种光刻装置，包含：

提供辐射投影束的照明系统；

向投影束的截面传递图形的图形化工具；

向照明系统提供的第二辐射束传递第二图形的第二图形化工具；

支持衬底的衬底平台；

把图形化的射束投影到衬底的目标部分的投影系统；以及

把来自照明系统的辐射分配到图形化工具的辐射分配装置；

其中辐射分配装置具有一工作循环，该工作循环期间它依次连续地把基本上所有来自照明系统的辐射引导到多个辐射分配通道中的每一个，并且其中辐射分配通道将辐射提供到图形化工具。

2.根据权利要求1的光刻投影装置，其中，该装置包含至少三个用于向照明系统提供的辐射束传递图形的图形化工具，并且通过辐射分配通道把辐射提供到每个图形化工具。

3.根据权利要求2的光刻投影装置，其中，所述辐射分配通道中的至少一个把辐射引导到所述图形化工具中的单独一个。

4.根据权利要求1的光刻投影装置，其中，所述辐射分配通道中的至少一个包含分束器，该分束器分割被引导到所述辐射分配通道的辐射并将其分配到多个图形化工具。

5.根据权利要求1的光刻投影装置，进一步包含：旋转反射器的驱动器，其中辐射分配装置包含反射器，该反射器被可旋转地安装在来自照明系统的辐射束的路径内，且被设置成，当该反射器旋转时反射的辐射束改变方向，并依次将其分配到各个辐射分配通道。

6.根据权利要求5的光刻投影装置，其中，照明系统被设置成以基本上规则的时间间隔提供辐射脉冲，且其中驱动器以基本上不变的速度、与照明系统的脉冲速率同步旋转反射器，使得在每个脉冲期间，反射的辐射束被反射到所述辐射分配通道之一。

7.根据权利要求1的光刻投影装置，进一步包含：旋转多个反射器的驱动器，其中辐射分配装置包含被可旋转地安装在轴上的多个反射器，使得当辐射分配装置旋转时，每个反射器依次进入来自照明系统的辐射束的路径并停留给定时间，在这期间，被反射的辐射束改变方向，依次将其分配到每个辐射分配通道。

8.根据权利要求7的光刻投影装置，其中，照明系统被安排成以基本上规则的时间间隔提供辐射脉冲，其中驱动器以基本上不变的速度、与照明系统的脉冲速率同步旋转多个反射器，使得在每个脉冲期间，反射的辐射束通过所述反射器之一被反射到所述的辐射分配通道之一。

9.根据权利要求8的光刻投影装置，其中，在照明系统的连续脉冲期间，来自照明系统的辐射束入射到所述多个反射器的不同反射器上，其中每个反射器与辐射分配通道之一相关联，且被设置为，在与所述反射器相关联的照明系统的所述脉冲中给定的一个期间，反射器相对于来自照明系统的辐射束成一角度，使得该射束被反射到辐射分配通道中所述相关联的一个。

10.根据权利要求8的光刻投影装置，其中，多个反射器旋转，使得连续辐射脉冲入射到不同反射器上，且在入射到每个反射器的照明系统的连续脉冲内，反射器位于相对于辐射束的不同角度上，使得辐射被引导到不同的辐射分配通道。

11.根据权利要求1的光刻投影装置，其中，图形化工具中的至少一个是可单独控制元件阵列，其可设置成向辐射束的截面传递期望的图形。

12.根据权利要求1的光刻投影装置，其中，所述投影系统包含至少第一和第二投影系统子单元，用于独立地把图形化的辐射束投影到分开的衬底的目标部分上。

13.根据权利要求1的光刻投影装置，其中，所述投影系统包含把图形化射束投影到衬底上的共用元件。

14.根据权利要求1的光刻投影装置，其中，至少一个辐射分配通道包含液体光导和用于搜集来自辐射分配系统的光并将其引导到图形化工具之一的光学装置。

15.根据权利要求1的光刻投影装置，其中，照明系统包含至少两个辐射源，每个辐射源都提供源辐射束，还包含用于组合所述源辐射束并形成由照明系统提供的辐射束的射束组合器。

16.根据权利要求15的光刻投影装置，其中，所述射束组合器包含辐射束积分器，该积分器保证由组合所述源辐射束而形成的辐射束的强度基本上是均匀的，即使所述源射束的强度相互不同。

17.一种光刻装置，包含：

提供辐射投影束的照明系统；

向投影束的截面传递图形的图形化工具；

向照明系统提供的第二辐射束传递第二个图形的第二图形化工具；

支持衬底的衬底平台；

把图形化射束投影到衬底的目标部分的投影系统；以及

把来自照明系统的辐射分配到图形化工具的辐射分配装置；其中，辐射分配装置包含分束器，该分束器把来自照明系统的辐射束分成多个部分，每个部分被引导到一个分配通道，而且其中，辐射分配通道将辐射束提供到图形化工具，该分束器包含连续引导来自照明系统的辐射束的多个部分反射表面，每个所述部分反射表面与辐射分配通道之一相关联并把辐射束的一部分反射到所述的辐射分配通道。

18.根据权利要求17的光刻投影装置，其中，来自照明系统的辐射束被每个连续的部分反射表面反射到关联的辐射分配通道的比例设置成，使得被引导到各个辐射分配通道的来自照明系统的辐射束的强度的比例基本上相同。

19.根据权利要求17的光刻投影装置，其中，每个部分反射表面被设置在由基本上对辐射透明的材料部分的一端，与来自照明系统的辐射束成一角度，使得入射到各个部分反射表面的辐射部分地被偏转到关联辐射分配通道，且剩余部分透射到透明材料的下一部分。

20.根据权利要求19的光刻投影装置，其中，透明材料的最后部分包含完全反射表面，该表面基本上把所有引导到所述部分的辐射反射到辐射分配通道之一。

21.根据权利要求17的光刻投影装置，其中，每个所述辐射分配通道把辐射引导到所述图形化工具中的单独一个。

22.根据权利要求17的光刻投影装置，其中，至少一个图形化工具是可单独控制元件阵列，其可设置成向辐射束的截面提供期望的图形。

23.根据权利要求17的光刻投影装置，其中，所述投影系统包含至少第一和第二投影系统子单元，这些子单元独立地把图形化的辐射束投影到衬底的分开的目标部分上。

24.根据权利要求17的光刻投影装置，其中，所述投影系统包含把图形化射束投影到衬底上的共用元件。

25.根据权利要求17的光刻投影装置，其中，至少一个辐射分配通道包含的液体光导和用于搜集来自辐射分配系统的光并将其引导到图形化工具之一的光学装置。

26.根据权利要求17的光刻投影装置，其中，照明系统包含至少两个辐射源，每个都提供源辐射束，还包含组合所述源辐射束以形成由照明系统提供的辐射束的射束组合器。

27.根据权利要求26的光刻投影装置，其中，所述射束组合器包含辐射束积分器，该积分器保证由组合所述源辐射束而形成的辐射束的强度基本上是均匀的，即使所述源射束的强度相互不同。

28.一种器件制作方法，包含步骤：

使用照明系统提供辐射投影束；

使用图形化工具向投影束截面传递图形；

使用第二图形化工具向由照明系统提供的第二辐射投影束的截面传递第二图形；

把图形化射束投影到衬底的目标部分上；以及

使用辐射分配装置把来自照明系统的辐射分配到图形化工具，其中辐射分配装置具有一个工作循环，在该工作循环期间其依次连续地把基本上所有来自照明系统的辐射引导到多个辐射分配通道中的每一个，其中这些辐射分配通道将辐射束提供到图形化工具。

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