CN101598904A - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种光刻设备，包括：照明系统，所述照明系统调整辐射束；构图阵列，所述构图阵列包括单独可控元件以构图；以及投影系统，所述投影系统将该构图辐射束投射在衬底的目标部分上，其中布置该辐射束以便非垂直地照射该构图阵列，其中包括多个构图阵列和相应的多个耦合反射镜，布置每个耦合反射镜以将由相应的构图阵列之一选择性反射的辐射引导到该投影系统中。本发明还提供一种器件制造方法。

Description

光刻设备和器件制造方法
本申请是申请人于2005年12月26日申请的、申请号为200510134132.4、发明名称为“光刻设备和器件制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种光刻设备和一种器件制造方法。
背景技术
光刻设备是一种将期望的图形施加到衬底的目标部分上的机器。该光刻设备可以用于例如集成电路(IC)、平板显示器以及涉及精细结构的其它器件的制造中。在传统光刻设备中，可以使用替换地称作掩模或光刻版(reticle)的构图装置来产生与IC(或其它器件)的单层对应的电路图形，并且可以在具有辐射敏感材料(例如抗蚀剂)层的衬底(例如硅晶片或玻璃片)的目标部分(例如包括一个或几个管芯(die)的一部分)上成像该图形。代替掩模，该构图装置可以包括产生该电路图形的单独可控的元件的阵列。
通常，单个衬底将包含连续曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：步进器，其中通过将整个图形一下子曝光在目标部分上来照射每个目标部分；以及扫描器，其中通过在给定方向(在“扫描”方向)上的光束扫描该图形来照射每个目标部分，同时与该方向平行或反向平行地同步扫描该衬底。
在无掩模光刻设备中，通常使用偏振分束器来将辐射束投射到单独可控的元件上。通过该分束器投射该辐射束两次，以及在通过该分束器的第一次传输之后并在通过该分束器的第二次传输之前使用四分之一波片来改变该辐射束的偏振。使用偏振来控制该辐射束方向意味着辐射束的横截面具有均匀的偏振，因此在曝光期间不能使用不同偏振来产生不同的效果。同样，分束器效率低并且可能难以进行热控制。
可以使用带有半镀银镜的非偏振分束器代替偏振分束器以避免偏振问题，但是因两次经过这种器件而损失了大约75％或更多的辐射，从而实质上减少了通过量。
因此，需要的是一种包括在其中不再需要分束器的光刻设备的系统和方法。
发明内容
根据本发明一个实施例，提供一种包括照明系统、单独可控元件的阵列和投影系统的光刻设备。照明系统调节辐射束。单独可控元件的阵列构图该辐射束。投影系统将构图的辐射束投射到衬底的目标部分上。辐射束非垂直地照射单独可控元件的阵列。
在一个实例中，单独可控元件可以改变辐射束的远心。这可以通过在单独可控元件的物场中提供折叠式反射镜或棱镜或者提供用来将辐射束投射到单独可控元件上的凹光学元件来实现。
在另一实例中，单独可控元件可以改变辐射束的光轴。还可以存在被构造成将辐射束投射到单独可控元件的阵列上的反射装置。在一个实例中，布置这些单独可控元件以在由单独可控元件反射之后改变辐射束的光轴，使其不同于由单独可控元件反射之前的辐射束的光轴。在另一实例中，光刻设备可以包括用于投射辐射束的非球面光学元件。
根据本发明的一个实施例，提供一种包括下列步骤的器件制造方法。使用单独可控元件的阵列构图辐射束。将构图的束投射到衬底上。利用辐射束非垂直地照射单独可控元件。
本发明另外的实施例、特征和优点以及本发明各种实施例的结构和操作在下面参考附图进行详细描述。
附图说明
在此结合并形成本说明书一部分的附图说明了本发明，并且与该描述一起进一步用来解释本发明的原理，并使本领域普通技术人员可以实现和使用本发明。
图1描述根据本发明一个实施例的光刻设备。
图2、3和4描述根据本发明各种实施例的单独可控元件的非远心照明。
图5描述根据本发明一个实施例的在图2、3或4之一中示出的一个或多个布置中的单独可控元件的布局。
图6、7、8、9、10、11、12、13、14和15示出根据本发明各种实施例的单独可控元件的另外的非远心照明。
图16是根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统PL和辐射耦合装置的总体示意图。
图17和18是根据本发明各种实施例的用于转像系统(relaysystem)的可替换光学设计。
图19描述根据本发明一个实施例的构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。
图20描述根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。
图21描述根据本发明一个实施例的构图阵列的布置。
图22描述根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。
图23描述根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。
图24描述根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。
现在将参考附图描述本发明。在附图中，相同的附图标记可以表示相同的或功能类似的元件。
具体实施方式
概述和术语
贯穿本说明书的剩余部分，除非另作说明，否则术语“对准掩模”和“对准这些掩模”将用来分别表示一个或多个单独的紧凑的(indiscrete)对准标记。所谓“单独的”指的是每个对准标记是分开的并且与和它一类的其它的(即与其它对准标记)不同。所谓“紧凑的”指的是每个对准标记未被分成一些部分(例如每个对准标记是单个的未分割的实体)。在本发明的实施例中可以使用各种这样的标记，并且将可以理解，在本说明书中提到的点、虚线和线仅仅是特定的实例。可以使用其它的形式。
尽管在本文中可以具体参考在集成电路(IC)制造中光刻设备的使用，但是应该理解，在此描述的该光刻设备可以具有其它的应用，比如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图形、平板显示器、薄膜磁头、微量和大量的射流器件等等。本领域普通技术人员将理解，在这种可替换的应用的范围内，可以将这里的术语“晶片”或“管芯”的任何使用分别认为与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。在此所称的衬底可以在曝光之前或之后例如用轨迹(track)工具(例如一种通常将抗蚀剂层施加到衬底上并显影所曝光的抗蚀剂的工具)或者度量(metrology)或检验工具进行处理。在可应用的地方，可以将在此的公开应用到这种和其它衬底处理工具中。进一步，可以多于一次地处理该衬底，例如以便产生多层IC，因此在此使用的术语衬底还可以指已经包含多个处理层的衬底。
如在此使用的术语“单独可控元件的阵列”应该被概括地理解为是指可以用来向入射辐射束赋予构图的横截面的任何器件，因此在该衬底的目标位置中可以产生预期的图形。在本文中也可以使用术语“光阀”和“空间光调制器”(SLM)。下面讨论这种构图装置的实例。
可编程反射镜阵列可以包括具有粘弹性控制层和反射面的可矩阵寻址的(matrix-addressable)表面。例如，在这种设备背后的基本原理是，该反射面的寻址区域将入射光反射为衍射光，而未寻址区域将入射光反射为非衍射光。使用合适的空间滤波器，可以从该反射束中滤出该非衍射光，从而仅仅留下衍射光到达该衬底。以这种方式，该束根据可矩阵寻址表面的寻址图形而被构图。
可以理解，作为替换，该滤波器可以滤出衍射光，从而留下非衍射光到达该衬底。同样可以以相应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器件可以包括多个反射带，这些反射带可以相对彼此进行变形以形成用来反射入射光作为衍射光的光栅。
另一可替换的实施例可以包括使用微镜的矩阵布置的可编程反射镜阵列，其每一个都能通过施加适当定位的电场或通过使用压电激励器件来单独地关于轴进行倾斜。这些反射镜再一次是可矩阵寻址的，因此寻址的反射镜以不同的方向将入射辐射束反射到未寻址的镜面；以此方式，该反射束根据该可矩阵寻址的反射镜的寻址图形而被构图。使用合适的电子器件可以执行需要的矩阵寻址。
在上面在此描述的两种情形中，单独可控元件的阵列可以包括一个或多个可编程反射镜阵列。如在此提到的关于反射镜阵列的更多信息例如可以从美国专利5,296,891和5,523,193以及PCT专利申请WO98/38597和WO 98/33096中找到，这些专利及专利申请在此被整个结合以作为参考。
同样可以使用可编程LCD阵列。这种结构的实例在美国专利5,229,872中被给出，该专利在此被整个结合以作为参考。
应该理解，其中使用了预偏置部件(feature)、光学邻近修正部件、相位变化技术和多次曝光技术。例如在单独可控元件上“显示的”图形可以基本上不同于最终传送到该衬底的层或该衬底上的层的图形。类似地，在该衬底上最终产生的图形不能对应于在任一时刻在单独可控元件的阵列上形成的图形。在下述布置中可以是这种情况，其中在给定时间周期或给定次数的曝光期间建立该衬底每一部分上形成的最终图形，在给定时间周期或给定次数的曝光期间，单独可控元件阵列上的图形和/或该衬底的相对位置发生改变。
尽管在本文中可以具体参考在IC制造中光刻设备的使用，但是应该理解，在此描述的光刻设备可以具有其它应用，举例来说，比如DNA芯片的制造、MEMS、MOEMS、集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图形、平板显示器、薄膜磁头等等。本领域普通技术人员将理解，在这种可替换的应用范围内，可以将这里的术语“晶片”或“管芯”的任何使用分别认为与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。在此所称的衬底可以在曝光之前或之后例如用轨迹工具(例如一种通常将抗蚀剂层施加到衬底上并显影所曝光的抗蚀剂的工具)或者度量或检验工具进行处理。在可应用的地方，可以将在此的公开应用到这种和其它衬底处理工具中。进一步，可以多于一次地处理该衬底，例如以便产生多层IC，因此在此使用的术语衬底还可以指已经包含多个处理层的衬底。
在此使用的术语“辐射”和“束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365、248、193、157或126nm的波长)和极远紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，比如离子束或电子束。
在此使用的术语“投影系统”应该被概括地理解为包括各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统和折反射光学系统，当合适时例如用于曝光辐射或用于其它因素比如使用浸液或使用真空。在此术语“透镜”的任何使用可以被认为与更一般的术语“投影系统”同义。
照明系统同样可以包含各种类型的光学部件，包括折射、反射和折反射的光学部件，用于引导、成形或控制辐射束，并且同样可以将这种部件在下面共同地或单独地称为“透镜”。
该光刻设备可以为具有两个(例如双级)或更多衬底台(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行使用这些附加台，或者当一个或多个其它台用于曝光时，可以在一个或多个台上执行准备步骤。
该光刻设备还可以为下述的类型，其中在具有相对较高折射率(例如水)的液体中浸没该衬底以便填满投影系统的末级元件与衬底之间的空间。同样可以将浸液应用到光刻设备中的其它空间，例如在该衬底和投影系统的第一元件之间。用来提高投影系统的数值孔径的浸没技术是本技术领域中公知的。
另外，该设备可以配备有流体处理单元以允许在流体和该衬底的照射部分之间的相互作用(例如选择性地将化学药品附于该衬底或选择性地修改该衬底的表面结构)。
光刻投影设备
图1示意性地描述根据本发明实施例的光刻投影设备100。设备100包括至少一个辐射系统102、单独可控元件的阵列104、载物台(object table)106(例如衬底台)和投影系统(“透镜”)108。
辐射系统102可以用于提供辐射(例如UV辐射)束110，在该特定例子中它还包括辐射源112。
单独可控元件的阵列104(例如可编程反射镜阵列)可以用于将图形施加到束110。通常，可以相对投影系统108来固定单独可控元件的阵列104的位置。然而，在可替换的布置中，单独可控元件的阵列104可以被连接到用于相对于投影系统108精确定位它的定位装置(未示出)。如在此所述，单独可控元件104是反射型的(例如具有反射的单独可控元件的阵列)
载物台106可以配备有用于固定衬底114(例如涂抗蚀剂的硅晶片或玻璃衬底)的衬底固定器(未专门示出)，并且载物台106可以被连接到用于相对于投影系统108精确定位衬底114的定位装置116。
投影系统108(例如石英和/或CaF2透镜系统或包括由这种材料制成的透镜元件的折反射系统或反射镜系统)可以用于在衬底114的目标部分120(例如一个或多个管芯)上投射从分束器118接收的构图束。投影系统108可以在衬底114上投射单独可控元件的阵列104的图像。可替换地，投影系统108可以投射次级光源(secondary source)的图像，单独可控元件的阵列104的这些元件对于其来充当快门。投影系统108还可以包括微透镜阵列(MLA)，以形成次级光源并在衬底114上投射微光斑(microspot)。
源112(例如受激准分子激光器)可以产生辐射束122。束122直接地或者在穿过调节装置126比如扩束器之后被馈入照明系统(照明器)124。照明器124可以包括用于设定束122中的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称作外部σ和内部σ)的调整装置128。此外，照明器124通常将包括各种其它部件，比如积分器130和聚光器132。通过这种方式，射到单独可控元件的阵列104上的束110在其横截面上具有期望的均匀性和强度分布。
关于图1，应该注意，源112可以在光刻投影设备100的外壳中(例如当源112为汞灯时通常是这种情况)。在可替换的实施例中，源112还可以远离光刻投影设备100。在这种情况下，将辐射束122直接引入设备100(例如在合适的导向镜的帮助下)。后一情况通常是当源112为受激准分子激光器时的情形。可以理解，这两种情况都预期在本发明的范围内。
随后，在使用分束器118引导之后，束110截取单独可控元件的阵列104。通过单独可控元件的阵列104反射，束110穿过投影系统108，该投影系统108将束110聚焦在衬底114的目标部分120上。
在定位装置116(以及可选地在底板136上的通过分束器140接收干涉束138的干涉测量装置134)的帮助下，可以精确地移动衬底台6，以便在束110的路径上定位不同的目标部分120。在使用的情况下，例如在扫描期间可以使用用于单独可控元件阵列104的定位装置来精确修正单独可控元件阵列104相对于束110的路径的位置。通常，在未在图1中明确描述的长冲程模块(粗定位)和短冲程模块(精定位)的帮助下，实现载物台106的移动。同样可以使用类似系统来定位单独可控元件的阵列104。可以理解，当载物台106和/或单独可控元件的阵列104可以具有固定位置以提供需要的相对运动时，束110能够可替换地/另外地是可移动的。
在该实施例的可替换结构中，可以固定衬底台106，同时衬底114在衬底台106上方是可移动的。这样做时，衬底台106在平坦的最上表面上配备有多个开口，通过这些开口馈送气体以提供能够支撑衬底114的气垫。这通常称为气浮装置。使用一个或多个致动器(未示出)在衬底台106上方移动衬底114，所述致动器能够关于束110的路径精确定位衬底114。可替换地，可以通过选择性地开始和停止气体穿过这些开口来在衬底台106的上方移动衬底114。
尽管在此将根据本发明的光刻设备100描述为用于曝光在衬底上的抗蚀剂，但是可以理解，本发明不限于该使用，并且设备100可以用来投射在无抗蚀剂的光刻中使用的构图束110。
可以以四种模式来使用所描述的设备100：
1.步进模式：将单独可控元件的阵列104上的整个图形一下子(即单一的“闪烁”)投射到目标部分120上。然后在x和/或y方向上移动衬底台106，以便用构图束110照射用于不同目标部分120的不同位置。
2.扫描模式：基本上与步进模式相同，只是给定的目标部分120不是在单一的“闪烁”中曝光的。代之以，单独可控元件的阵列104在给定方向上(所谓的“扫描方向”，例如y方向)可以以速度v移动，因此，使构图束110扫描整个单独可控元件的阵列104。同时，以速度V＝Mv在相同或相反方向上同时移动衬底台106，其中M是投影系统108的放大率。以这种方式，可以曝光相对较大的目标部分120而不必损害分辨率。
3.脉冲模式：基本上保持单独可控元件的阵列104静止，并且使用脉冲辐射系统102将整个图形投射到衬底114的目标部分120上。以基本恒定的速度移动衬底台106，以使构图束110扫描横穿衬底106的直线。在辐射系统102的脉冲之间按照需要来更新单独可控元件的阵列104上的图形，并且这些脉冲被定时以在衬底114上的需要位置处曝光连续的目标部分120。因此，构图束110可以横穿衬底114进行扫描以曝光用于衬底114的带的全部图形。重复该过程直到已经逐行曝光全部图形。
4.连续扫描模式：基本上与脉冲模式相同，只是使用基本不变的辐射系统102，并且当构图束110横穿衬底114进行扫描时更新单独可控元件的阵列104上的图形并将其曝光。
同样，可以采用上述使用模式的组合和/或变形或者完全不同的使用模式。
图2、3和4描述根据本发明各种实施例的单独可控元件的非远心照明。
如图2中所示，辐射束PB是从在单独可控元件的构图阵列PPM后面的照明器IL朝凹面镜21投射的平面平行束(即在横穿构图阵列的点处的主光线彼此平行)。凹面镜21是环形的。该凹面镜的轴对准辐射束PB、投影系统PL和单独可控元件的阵列PPM的光轴。该凹面镜21朝在其中将图形施加给该辐射束的单独可控元件PPM的前侧反射该辐射束。
从图2可以看出，该辐射束PB不垂直于构图阵列PPM，并且该构图阵列改变了该辐射束PB的远心。然后朝凹面镜21反射该构图辐射束PB，并通过该反射镜中的孔将其传输到投影系统PL中。
使用光学元件的该布置，不需要分束立方体，因此可以使用任何偏振的束。实际上，辐射束PB的不同部分可以具有不同偏振，并在该过程的成像部分期间可以以不同方式使用它。当使用分束器时涉及反射的任何光损失都少于由于偏振效应的光损失，并且可以更好地控制所用的这些反射镜，从而产生更精确的光学系统。
同样，在该凹面镜21和构图阵列PPM之间不需要透镜。因此，可以将该设备的成像部分做得更小。
尽管在该实例中示出了单个凹面镜21，但是该凹面镜21可以由形成凹形的许多小反射镜组成。因此，形成凹形的所有反射镜具有共同的曲率半径和共同的光轴。在该实例中，构图阵列PPM的每个单独可控元件可具有对应的反射镜元件。由于这些反射镜元件只用来在单独可控元件的反射之前反射辐射束PB，所以该反射镜21或反射镜元件的质量不如对于在单独可控元件的反射之后或者在单独可控元件的反射之前和之后都使用的元件那样至关重要。
如图3中所示，朝凹面镜23投射发散的辐射束PB。凹面镜23具有比图2中所示的更小的曲率半径。该凹面镜23朝构图阵列PPM的单独可控元件反射辐射束PB。通过使用具有较小曲率半径的凹面镜，可以减小在该照明器IL内的光学元件的尺寸。
如图4中所示，带有中心孔的折叠式反射镜24位于凹面镜21和构图阵列PPM之间，并且以与该凹面镜21和阵列PPM的光轴成近似45°的角度布置。从该照明器IL投射辐射束PB，并由该折叠式反射镜24反射在具有与该凹面镜21和阵列PPM相同的光轴的路径上。该辐射束PB由该凹面镜和阵列PPM的单独可控元件进行反射以朝该投影系统PL传输。
在该实例中，尽管垂直于该投影系统的光轴布置该照明器，并以与该投影系统PL成45°地布置该折叠式反射镜，但是，根据该设备的布置可以改变该照明器IL的位置，并因此改变该折叠式反射镜的角度。
图5描述根据本发明一个实施例的图2、3或4之一中示出的一个或多个布置中的单独可控元件PPM的布局。在上述实施例中，阵列PPM的单独可控元件的物场30被布置在如图5中示出的环中。
图6、7、8、9、10、11、12、13、14和15示出根据本发明各种实施例的单独可控元件的辅助非远心照明。
在图6中示出的实施例中阵列PPM的单独可控元件的场被布置在环形区域中，例如如图5中所说明的。通过与主投影系统PL的光轴成近似45°布置的折叠式反射镜或棱镜41朝该阵列反射来自照明器IL的辐射束PB。折叠式反射镜或棱镜41足够小以处于该物场中，但不在这些单独可控元件PPM的像场中。该构图阵列PPM的前面是具有正光焦度(optical power)的元件42(例如凸透镜或透镜组)，通过该元件42，在阵列PPM的单独可控元件的反射之前和之后都传输该辐射束PB。该元件42起到朝投影系统PL的孔径光阑44聚焦该辐射束的作用。该孔径光阑44、元件42、构图阵列PPM和折叠式反射镜或棱镜41都布置在与该投影系统PL的相同光轴上。
由于不使用分束器，所以该偏振是自由变量以及可以用于成像，并且存在较少的光损失。
如图7中所示，在该折叠式反射镜或棱镜41与该凹透镜42之间放置带有负光焦度的元件45(例如凹透镜或透镜组)。元件45被布置在与其它光学元件41、42、44相同的光轴上，并且足够小以在这些单独可控元件的反射之前处于该辐射束的路径中，但在它们的反射之后则不在该辐射束的路径中。元件45增加了辐射束PB的分散，因此在该照明器IL中可以使用更小更便宜的光学元件。
在图8中示出的实施例中，这些单独可控元件PPM形成环形，并且从该照明器IL穿过PPM环形的中心处的孔朝反射镜46投射该辐射束PB。反射镜46可具有凸或凹的形状。在该实施例中示出了凸面镜。在反射镜46反射之后，该辐射束发散并通过具有正光焦度的元件42(例如凸透镜或透镜组)传输到单独可控元件PPM上。反射镜46与照明器IL、元件42和投影系统PL共用相同的光轴。反射镜46足够小以仅在单独可控元件的反射之前而不在反射之后反射辐射束PB。
在该实施例中，该照明器IL可以占用在PPM构图阵列后面的空间，从而使得装置更紧凑。
在图9中示出的实施例中，元件42′是环形的。穿过环形元件42′的中心处的孔朝反射镜46投射辐射束PB。这导致在阵列PPM的单独可控元件的反射之前更好地传输辐射束PB。
如在图10的实施例中可见，该实施例中的单独可控元件PPM改变了辐射束PB的光轴。在单独可控元件的反射之后朝该投影系统PL投射该辐射束PB。阵列PPM的每个单独可控元件或元件组具有用于反射该辐射束PB的相应反射镜50。在一个实例中，为了防止光损失，仅仅照射这些反射镜50而不照射这些反射镜之间的空间。朝该投影系统PL反射辐射束PB的这些单独可控元件被布置与该投影系统PL的光轴成近似0.1弧度(rad)的小角度。在这些单独可控元件PPM的反射之后，穿过这些反射镜50之间的空间投射该辐射束PB。在一个实例中，穿过与该反射镜相邻的空间投射每个单独可控元件或组的像场，通过该反射镜已经反射了相同的单独可控元件的物场。由于在该实施例中没有使用分束器，所以该偏振再次是自由变量并且可以有利地用于成像。
如在实施例图11中可以看到的，穿过透镜63在单独可控元件的阵列PPM上投射从照明系统IL入射的辐射束PB，该透镜63可以是单个透镜元件或由透镜组组成。凸透镜63被布置得接近这些单独可控元件，以在这些单独可控元件的反射之前和之后都穿过凸透镜63传输该辐射束PB。布置这些单独可控元件以改变该辐射束的光轴。然后第二次穿过凸透镜63投射该辐射束PB。与辐射束成45°地布置反射镜64以便于将该束引导到投影系统中。由于该系统的的入射光瞳和出射光瞳在物理上分开，所以根据特定设备的要求可以改变精确的位置。
如图12中所示，以倾斜角照明该构图阵列PPM。在这些单独可控元件的反射之后，朝凸的非球面反射光学元件71传输该辐射束PB，该凸的非球面反射光学元件71朝环形非球面反射光学元件72反射辐射束PB。然后朝投影系统PL投射该辐射束PB。光学元件71和72形成了施瓦兹希尔德(Schwarzschild)2反射镜设计，但是可以使用其它的可伸缩(telescopic)设计，比如里奇-克瑞廷(Ritchey-Chrétien)设计。通过使用这种离轴的可伸缩设计，可以最小化由这些单独可控元件PPM的离轴照明引入的光程差。
至少在该实施例中，使用代替分束立方体的反射镜的产生了由于偏振效应而没有光损失的优点。而且，可以更好地控制代替使用的这些反射镜，从而产生更精确的光学系统。在该实施例中，该反射镜系统还可具有放大率，从而减少随后进一步放大的需要。
在图13中示出的实施例中，该照明系统IL将辐射束PB引导到第一反射镜81上，该第一反射镜81可以实现为两个或更多的部分反射镜或一个较大反射镜。第一反射镜81将该辐射引导到第二反射镜82上，该第二反射镜82被定位在分开的构图阵列PPM的两部分之间。第二反射镜82将该辐射束PB引导到设置在该构图阵列前面的第三反射镜83上，该第三反射镜83将该辐射引导到这些单独可控元件上。第三反射镜83具有孔以允许该构图束进入投射透镜。可以理解，虽然第二反射镜82被示为凸的，但是它同样可以为平面或凹的。
在图14中示出的实施例中，省略了图13的第一和第二反射镜，并且在该构图阵列PPM的那些部分之间布置照明系统IL的输出。该照明系统输出被引导到在构图阵列PPM前面设置的凹面镜91上的两个子束。凹面镜91将该辐射引回到该构图阵列，并具有孔以允许该构图束进入投影系统。
在图15中示出的实施例中。该照明器被设置在一侧并将辐射引导到折叠式反射镜92上，该折叠式反射镜92将辐射引导到构图阵列PPM。该折叠式反射镜92具有相应于构图阵列中的多个单独可控元件的多个孔，以允许由这些元件反射的出射束进入该投影系统PL。在该实施例中，单独可控元件的阵列十分稀疏。
图16是照明器系统IL、构图阵列PPM、投影系统PL和辐射耦合装置(1601、1602和1603)的总体示意图，而图17和18是用于转像系统(1601、1602和1603)的可替换光学设计，该转像系统将来自照明器IL的掩模平面MP的辐射转送到该构图阵列PPM的平面。应该注意，图17和18是“展开的”，从而省略了图16中示出的带孔的折叠式反射镜102。
在图16中，该照明系统IL包括从辐射源LA经由束传输光学器件BD接收光的远心部分。该远心部分包括限定了光瞳的第一衍射光学元件PDE。该远心部分还包括可变焦的(zoomable)聚光器光学器件C1、第二衍射光学元件FDE和固定的聚光器光学器件C2，该第二衍射光学元件FDE由第一衍射光学元件填入并且限定了场，以及该固定的聚光器光学器件C2提供了掩模平面MP的均匀的照明。包括第一转像透镜组1601、第二转像透镜组162和带孔的折叠式反射镜1603的该转像系统是非远心的，并且在该构图阵列上投射该掩模平面的图像。
在图17中，转像系统RS包括光学元件1701、1702、1703、1704、1705和1706，而图18中的转像系统RS包括光学元件1801、1802、1803、1804、1805和1806。在一个实例中，如所示的，这些光学元件是凹的、凸的或其它类型的透镜。可以理解，同样设想了其它类型和结构的透镜。
图19描述根据本发明一个实施例的构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。图19示出了可以如何使用与平面成不同角度设置的中继反射镜来将来自稀疏布置的构图阵列的出射束(beamlet)耦合进入投影系统。在对于每个阵列的外围电子器件和机构例如驱动电路和定位系统方便的地点，间隔开各种构图阵列PPM1-PPM3被。然后以相对于平面1914的合适角度设置反射镜1911-1913，以将该构图子束PBL1-PBL3耦合到该投影系统PL中。
图20描述根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。该实施例使构图阵列的扩展的但很好分离的阵列耦合到该投影系统中。该图示出了穿过该照明和耦合装置的部分，其带有来自几行阵列的每个的一个构图阵列。
图21描述根据本发明一个实施例的构图阵列的示例布置。示出了当从该照明系统看时的该阵列。当然，可以使用在不同数量的行和列中布置的不同数量的构图阵列。
参考图20和21，第一耦合反射镜2021被设置在曲面上，并且用于将由该照明系统输出的辐射引导到构图阵列PPM1，1到PPM4，N中的相应阵列上。这些构图阵列根据它们将要成像的图形的相应部分调制该束。然后将从该构图阵列反射的子束通过第二耦合反射镜2022耦合到该投影系统PL中，该第二耦合反射镜2022被布置在由第一耦合反射镜2021形成的子束之间的空间中。尽管该构图的出射束被组合成在该投影系统PL中携带组合的图像的单束，但是可以在比较稀疏的阵列中布置这些构图阵列，从而留出大量空间以用于外围的电子器件和机构。
图22描述根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。当使用稀疏网格的构图阵列时，使用切线入射反射镜2236-2239来产生构图阵列的虚拟密集网格。如可以看到的，可以作为单个大半径反射镜的一部分的一组照明器反射镜2231-2235将来自该照明系统(未示出)的辐射引导到该构图阵列PPM1-PPM4。然后，从每个构图阵列选择性反射的子束通过切线入射反射镜2236-2239耦合到该投影系统PL。如该图中的虚线轮廓所示，从该投影系统PL看，该构图阵列看来似乎占用更密的网格。
图23描述根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。构图阵列PPM1-PPM4被设置在一个平面中，但是成一定角度以将该选择性反射的子束引导到耦合反射镜2341-2344上，该耦合反射镜2341-2344将它们引导到投影系统PL。如从该投影系统所看到的，该布置允许构图阵列的虚拟密集阵列以及接近垂直地入射在该构图阵列和耦合反射镜上，从而允许偏振控制。与图22中的透镜PL相比，在该照明系统IL中可以使用更小的透镜PL，并且该折叠增加了光程，从而减小了在投影系统中的远心角。从耦合反射镜2341-2344到投影系统的光路穿过在这些构图阵列之间的空间。
图24描述根据本发明一个实施例的照明系统、构图阵列、投影系统和辐射耦合装置。布置光路以使从该耦合反射镜2451-2454到该投影系统PL的全部光路穿过用于构图阵列PPM1-PPM4的支撑结构中的单个孔2456。这对于外围电子器件、机构和用于该构图阵列的布线允许相对较大的环形空间2457。类似地，从该照明系统IL到构图阵列PPM1-PPM4的所有光路穿过在耦合反射镜2451-2454的阵列中的单个孔。
虽然上面已经描述了本发明的具体实施例，但是可以理解，可以以与所述的不同的方式实施本发明。特别是，在所述的实施例中可以交换该照明和投影系统的位置。在每一个实施例中该构图阵列可包括横穿单个衬底排列的多个元件，而同样地可以包括几个衬底，每个衬底携带元件的阵列。该元件阵列不需要是规则的，而是可以分布为最好地适合该照明装置并将该构图束耦合到该投影系统中。许多实施例以二维形式进行说明，但具有旋转对称性，因此可以在三维空间以更复杂的布置进行复制。该描述不打算限制本发明。
结论
虽然上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解，它们仅仅是通过实例而非限制的形式被提出。对于本领域普通技术人员来说明显的是，可以不脱离本发明的精神和范围而在其中做出各种在形式和细节上的变化。因此，本发明的宽度和范围不应该由任何上述的示例性实施例来限制，而应该仅仅依据下面的权利要求书及其等价物进行限定。
可以理解，打算使用具体实施方式部分而不是发明内容和摘要部分来解释这些权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述一个或多个但不是所有的如由本发明人想到的本发明的示例性实施例，因此，它们不打算以任何方式限制本发明和所附的权利要求书。

Claims (8)

1.一种光刻设备，包括：
照明系统，所述照明系统调整辐射束；
构图阵列，所述构图阵列包括单独可控元件以构图；以及
投影系统，所述投影系统将该构图辐射束投射在衬底的目标部分上，其中布置该辐射束以便非垂直地照射该构图阵列，
其中包括多个构图阵列和相应的多个耦合反射镜，布置每个耦合反射镜以将由相应的构图阵列之一选择性反射的辐射引导到该投影系统中。
2.如权利要求1所述的光刻设备，其中布置这些耦合反射镜以使从该投影系统看时，该构图阵列被布置在比该构图阵列的实际布置更密集的虚拟阵列中。
3.如权利要求1所述的光刻设备，其中布置这些耦合反射镜以使从这些耦合反射镜到该投影系统的所有光路都穿过用于该构图阵列的支撑结构中的单个孔。
4.如权利要求1所述的光刻设备，其中布置这些耦合反射镜以使从这些耦合反射镜到该投影系统的光路穿过用于该构图阵列的支撑结构中的多个孔。
5.如权利要求1所述的光刻设备，其中布置这些耦合反射镜以使在该构图阵列和这些耦合反射镜上辐射的入射角接近垂直。
6.如权利要求1所述的设备，还包括多个第二耦合反射镜，用于将辐射从该照明系统引导到相应的构图阵列。
7.一种器件制造方法，包括：
利用辐射束来非垂直地照射包括单独可控元件的构图阵列；
使用该构图阵列来构图该辐射束；以及
利用投影系统将构图的辐射束投射到衬底上，
其中包括多个构图阵列和相应的多个耦合反射镜，布置每个耦合反射镜以将由相应的构图阵列之一选择性反射的辐射引导到所述投影系统中。
8.如权利要求7所述的器件制造方法，还包括使用所述构图阵列来改变该辐射束的光轴。
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