CN100565349C - 用于光刻光束生成的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种光刻照射装置和方法，包括：从多个对应的辐射源接收多个源辐射光束；使多个源辐射光束沿公共光束路径偏转，由此生成了辐射投影光束；为辐射投影光束赋予截面图案；和将构图的辐射投影光束投影到基板的目标部分上。

Description

用于光刻光束生成的方法和系统

技术领域

本发明涉及光刻照射系统和方法，更具体地，涉及投影到公共光束路径上的多辐射源光束。

背景技术

光刻装置是一种机器，其将所需的图案施加到基板的目标部分上。光刻装置可用于例如，集成电路(IC)、平板显示器和其他牵涉精细结构的器件的制造。在传统的光刻装置中，构图装置，其可替换地被称为掩模或光罩，可用于生成对应于IC(或其他器件)的独立的层的电路图案，并且该图案可以成像到具有辐射敏感材料层(例如，抗蚀剂)的基板(例如，硅晶片或者玻璃板)上的目标部分(例如，包括部分管芯、一个管芯或数个管芯)上。作为掩模的替换，构图装置可以包括造影设备，诸如独立可控元件的阵列，其用于生成电路图案。

通常，单一的基板将包含待曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻装置包括，所谓的步进机，其中在单次曝光中辐射每个目标部分，将完整的图案辐射到目标部分上，以及所谓的扫描机，其中通过投影光束在给定的方向(“扫描”方向)中扫描图案，同时在与该方向平行或反平行的方向中同步地扫描基板，辐射每个目标部分。

已知在光刻装置中，通过独立可控元件阵列将图案加入到投影光束。因此，在该装置中，优于依赖于预制掩模(还被称为光罩)将图案加入到光束，将控制信号传递到可控元件阵列，以便于控制这些元件的状态，由此对投影光束构图。该装置依赖于独立可控的元件而非掩模，将所需的图案加入到投影光束，该装置通常被称为“无掩模的”。

无掩模光刻装置可用于曝光相对大面积的基板，例如待用作平板显示器的基板。该板可以在投影系统的阵列下面单次通过中曝光，每个投影系统配备有其自己的构图系统，其并入了独立可控元件阵列。随着基板相对于投影系统移动，有必要改变可控元件阵列中的独立元件的状态，以便于改变投影图案。独立元件的状态改变的速率(通常被称为更新速率)受到限制，并且这为基板相对于投影系统的移动的最大速度强加了上限。

移动速度还依赖于用于辐射基板的投影光束的强度。对于给定强度的投影光束，由该光束曝光的基板面积越大，单位基板面积上的辐射光束的功率/强度密度就越小。

为了将所需的图案转印到基板上，有必要提供所形成的基板的单位面积上的辐射能量的预定总量。该预定的总量将依赖于辐射光束的波长或类型以及抗蚀剂材料的类型和厚度而改变。如果单位基板面积上的功率下降，则需要较长的曝光时间。因此，投影光束功率还确定了装置的最大通过量。

然而，并非总是能够提供具有所需功率输出的单一的辐射源。辐射源的功率输出可能受到技术的限制，并且/或者高功率辐射源的成本可能是相对昂贵的。

因此，需要改进的光刻照射系统和方法。

发明内容

本发明涉及光刻照射系统和方法，更具体地，涉及投影到公共光束路径上的多辐射源光束。

根据本发明的实施例，提供了一种光刻照射系统，包括：至少一个辐射输入端，其被设置为接收来自各个辐射源的多个源辐射光束；至少一个辐射光束偏转元件，其光学耦合到该至少一个辐射输入端；和公共光束输出端，其沿公共光束路径光学耦合到所述至少一个辐射光束偏转元件；其中至少一个辐射光束偏转元件被设置为使多个源辐射光束的每一个沿公共光束路径偏转。

通过提供该光束传递系统，组合来自多个辐射源的辐射光束，以执行投影光束。因此，使用来自数个较低功率的辐射源的辐射光束，可以形成单一的相对高功率的辐射投影光束。任选地，每个源辐射光束是脉冲辐射光束，其包括周期性的辐射脉冲序列，并且投影光束包括离散的辐射脉冲序列，投影光束中的每个辐射脉冲由来自各个单一的源辐射光束的各个单一的脉冲形成。

通过确保来自独立的源辐射光束的脉冲不会在投影光束中重叠，避免不同的源辐射光束之间的干涉效应。

典型地，每个源辐射光束具有基本上相同的辐射波长，并且每个周期性的辐射脉冲序列具有基本上相同的重复频率。

在实施例中，投影光束包括周期性的辐射脉冲组的序列，并且每个脉冲组由这样的时间周期隔开，即其足够允许改变至少一个所述可控元件的设置。

该投影光束特别适用于光刻装置在“脉冲模式”下的操作。因此，在投影光束的脉冲组之间，可以按照需要更新独立可控元件的阵列的图案。

在实施例中，该光束传递系统进一步包括组强度控制器，其被配置为控制每个组中的至少一个脉冲的强度，用于确保每个组的辐射强度在预定的限度内。

来自每个独立的辐射源的功率输出可以随时间变化。组合数个源辐射光束以提供投影光束，这样在某种程度上使源输出强度的该变化平均。然而，可能存在每个脉冲组的总功率输出的某种变化，并且因此理想的是，提供强度控制器，以通过改变组中的至少一个脉冲的强度/功率，控制组的强度/功率。

组强度控制器任选地被配置为选择性地禁止将至少一个脉冲提供给脉冲组。可替换地，或者附加地，组强度控制器被配置为可控地使至少一个脉冲的强度衰减。

该至少一个脉冲是每个组中的最后的脉冲，并且组强度控制器可被配置为，依赖于组中的其他脉冲的测量强度控制强度。这提供了改变总的组强度的易于实现的方式。

可替换地，该至少一个脉冲是每个组中的最后的脉冲，并且组强度控制器可被配置为，依赖于所述组中的每个脉冲的测量强度控制强度。

该至少一个辐射光束偏转元件任选地包括可控的辐射光束偏转元件，每个接收的源辐射光束入射在可控的辐射光束偏转元件上，其用于使每个接收的源辐射光束沿单一的公共光束路径偏转。该可控的辐射光束偏转元件可以包括光声调制器或镜面。在连续的源辐射光束之间的脉冲之间的时间中，可以改变(即调整或更新)可控的辐射光束偏转光束元件的偏转，由此依次将来自源辐射光束的脉冲引导至沿公共光束路径的方向。

可替换地，使每个源辐射光束偏振，该至少一个辐射光束偏转元件包括至少一个偏振分束器，并且该光束传递系统进一步包括可控偏振改变元件，其被配置为改变入射辐射的偏振态。

该装置任选地包括用于提供多个源辐射光束的各个的辐射源。

根据本发明的另一实施例，提供了一种方法，包括：自多个相应的辐射源接收多个源辐射光束；使多个源辐射光束沿公共光束路径偏转，由此生成了辐射投影光束；为辐射投影光束赋予截面图案；以及将构图的辐射投影光束投影到基板的目标部分上。

每个源辐射光束任选地包括脉冲辐射光束，其包括周期性的辐射脉冲序列，并且投影光束包括离散的辐射脉冲序列，投影光束中的每个辐射脉冲由来自各个源辐射光束的各个单一的脉冲形成。

源辐射光束可以具有基本上相同的辐射波长，并且具有基本上相同的重复频率。

投影光束任选地包括周期性的辐射脉冲组的序列，并且其中每个脉冲组由这样的时间周期隔开，即其足够允许改变至少一个所述可控元件的设置。

每个脉冲组任选地包括来自每个源辐射光束的一个脉冲。

任选地控制每个组中的至少一个脉冲的强度，以便于确保每个组的总辐射强度处于预定的限度内。

下文通过参考附图，详细描述了本发明的另外的实施例、特征和优点，以及本发明的不同的实施例的结构和操作。

附图说明

在此处并入本说明书并且形成其一部分的附图，说明了本发明，并且连同描述一起，进一步用于解释本发明的原理，并且使本领域的技术人员能够获得和使用本发明。

图1是光刻装置的框图。

图2是多源投影光束的时序图。

图3是适于提供图2中说明的多源投影光束的光束传递系统的框图。

图4是适于提供图2中说明的多源投影光束的另一多源光束传递系统的框图。

图5是多源投影光束的另一时序图。

图6是另一多源光束传递系统的框图。

图7是适于提供图5中说明的投影光束的另一多源光束传递系统的框图。

现将通过参考附图描述仅作为示例的本发明的实施例，在附图中对应的参考符号表示对应的部分。

具体实施方式

I.简介

本发明涉及投影到公共光束路径上的多辐射源光束。

尽管在本文中具体参考光刻装置在集成电路(IC)制造中的使用，但是应当理解，此处描述的光刻装置还可以具有其他的应用，诸如集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、薄膜磁头、微和超微射流器件等的制造。技术人员将认识到，在该可替换的应用的背景中，此处术语“晶片”或“管芯”的任何使用可被认为分别与更加一般性的术语“基板”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以在例如轨迹(例如，典型地将抗蚀剂层施加到基板并且使曝光的抗蚀剂显影的工具)或测量或检查工具中，处理此处提到的基板。如果是适用的，则此处的公开内容可以应用于该基板处理工具或者其他的基板处理工具。而且，可以不止一次地处理基板，例如，以便于产生多层IC，由此此处使用的术语“基板”还可以指已包含多个处理层的基板。

A.术语

如这里使用的术语“独立可控元件阵列”应被广泛地解释为可用于为进入的辐射光束赋予构图截面的装置，由此在基板的目标部分中可以产生所需的图案。在该背景中还可以使用术语“光阀”和“空间光调制器”(SLM)。下文讨论了该构图的示例。

可编程镜面阵列。这可以包括具有粘弹性控制层的矩阵可寻址表面和反射表面。该装置的基本原理在于(例如)，反射表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未衍射的光。使用适当的空间滤光器，可以从反射光束中滤出所述未衍射的光，仅剩下衍射光到达基板。这样，使光束根据矩阵可寻址表面的寻址图案构图。

应当认识到，作为替换方案，滤光器可以滤出衍射光，剩下未衍射的光到达基板。还可以以相应的方式使用衍射光学MEMS器件的阵列。每个衍射光学MEMS器件可以包括多个反射带，其可以相对于彼此变形以形成光栅，其将入射光反射为衍射光。

可编程镜面阵列的另一可替换实施例可以包括微镜面的矩阵排列，通过施加适当的局部电场，或者通过使用压电激发装置，可以使每个微镜面独立地关于轴倾斜。再者，镜面是矩阵可寻址的，由此寻址的镜面将在不同于未寻址镜面的方向中反射进入的辐射光束。这样，使反射光束根据矩阵可寻址的镜面的寻址图案构图。可以使用适当的电子装置执行所需的矩阵寻址。

在上文描述的两种情况中，独立可控元件阵列可以包括一个或多个可编程镜面阵列。例如，在美国专利US 5,296,891以及US5,523,193和PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096中，描述了镜面阵列，其整体内容在此处并入列为参考。

还可以使用可编程LCD阵列。在美国专利US 5,229,872中给出了该构造的一个示例，其整体内容在此处并入列为参考。

应当认识到，在实现预偏置特征、光学近似修正特征、相变技术和/或多次曝光技术的情况中，在独立可控元件阵列上“显示”的结果图案可与最终转印到层或者基板上的图案显著不同。相似地，在基板上最终生成的图案可能不对应于任何一个时刻在独立可控元件阵列上形成的图案。这可能是这样的配置中的情况，即其中最终形成在基板的每个部分上的图案，是在给定的时间周期中或者给定次数的曝光下建立的，在此期间独立可控元件阵列和/或相关基板位置上的图案发生变化。

尽管在本文中具体参考光刻装置在IC制造中的使用，但是应当理解，此处描述的光刻装置还可以具有其他的应用，诸如例如且不限于，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。本领域的技术人员将理解，在该可替换的应用的背景中，此处术语“晶片”或“管芯”的使用可被认为分别与更加一般性的术语“基板”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以在例如，轨迹(典型地将抗蚀剂层施加到基板并且使曝光的抗蚀剂显影的工具)或测量或检查工具中，处理此处提到的基板。如果是适用的，则此处的公开内容可以应用于该基板处理工具或者其他的基板处理工具。而且，可以不止一次地处理基板，例如，以便于产生多层IC，由此此处使用的术语“基板”还可以指已包含多个处理层的基板。

此处使用的术语“辐射”和“光束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有范围为5～20nm的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。

此处使用的术语“投影系统”应被广泛地解释为涵盖不同类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统和折反射光学系统，其适于例如正在使用的曝光辐射，或者其他的因素，诸如使用浸液或真空。此处的术语“透镜”的任何使用可被认为与更加一般性的术语“投影系统”同义。

照射系统还可以涵盖不同的类型的光学部件，包括折射、反射和折反射光学部件，用于引导、成形或控制辐射投影光束，并且在下文中该部件共同地或单独地，还可以被称为“透镜”。

光刻装置可以具有这样的类型，即具有两个(双级)或更多的基板台(和/或两个或更多的掩模台)。在该“多级”机器中，附加的台可以并行使用，或者可以在一个或多个台上执行预备步骤，而一个或多个其他的台用于曝光。

光刻装置还可以具有这样的类型，其中基板浸入在具有相对高的折射率的液体中，例如水，以便于填充投影系统的最终元件和基板之间的空间。浸液还可以施加到光刻装置的其他空间中，例如，掩模和投影系统的第一元件之间。浸渍技术在本领域中是公知的，用于增加投影系统的数值孔径。

而且，该装置可以配备有流体处理单元，以允许流体和基板的被辐射部分之间的相互作用(例如，选择性地使化学制剂附着于基板，或者选择性地修改基板的表面结构)。

B.示例光刻系统

图1是光刻投影装置100的示例的框图。装置100包括辐射系统102、独立可控元件阵列104、目标台106(例如，基板台)和投影系统(“透镜”)108。

辐射系统102可用于提供辐射光束110(例如，UV辐射)，其在本具体情况中还包括辐射源112。

独立可控元件阵列104(例如，可编程镜面阵列)可用于向光束110施加图案。通常，独立可控元件阵列104的位置可以相对于投影系统108固定。然而，在可替换的配置中，独立可控元件阵列104可以连接到定位设备(未示出)，用于使其相对于投影系统108精确定位。如这里示出的，独立可控元件104具有反射的类型(例如，具有反射型独立可控元件阵列)。

目标台106可以配备有基板支架(未具体示出)，用于支承基板114(例如，涂覆抗蚀剂的硅晶片或者玻璃基板)，并且目标台106可以连接到定位设备116，用于使基板114相对于投影系统108精确定位。

投影系统108(例如，石英和/或CaF₂透镜系统，或者包括由该材料制成的透镜元件的折反射系统，或者镜面系统)可用于将接收自分束器118的构图光束投影到基板114的目标部分120(例如，一个或多个管芯)上。投影系统108可以将独立可控元件阵列104的图像投影到基板114上。可替换地，投影系统108可以投影次级源的图像，独立可控元件阵列104的元件用于该次级源的光闸。投影系统108还可以包括微透镜阵列(MLA)，用于形成次级源，并且将微点投影在基板114上，如下文所更加详细讨论的。

源112(例如，三倍频Nd:YAG激光器)可以产生辐射光束122。光束122直接馈送到照射系统(照射器)124，或者在经过调节设备126，诸如例如光束扩展器之后，馈送到照射系统(照射器)124。照射器124可以包括调节设备128，用于设定缩放倍率，以调节光束122的光斑尺寸。此外，照射器124通常将包括各种其他部件，诸如光斑生成器130和聚光器132。例如，光斑生成器130可以是，但不限于，折射或衍射光栅、分段式镜面阵列、波导等。这样，入射在独立可控元件阵列104上的光束110具有所需的缩放倍率、光斑尺寸、均匀性以及在其截面中的强度分布。

应当注意，参考图1，源112可以位于光刻投影装置100的壳体内。在可替换的实施例中，源112还可以远离光刻投影装置100。在该情况中，辐射光束122将被引导到装置100中(例如，通过适当的引导镜面的帮助)。应当认识到，这两种情况均在本发明的考虑范围内。

在使用分束器118引导之后，光束110随后截取独立可控元件阵列104。在由独立可控元件阵列104反射之后，光束110通过投影系统108，其将光束110聚焦到基板114的目标部分120上。

通过定位设备116的帮助(以及任选地，基座板136上的干涉测量设备134，其经由分束器140接收干涉光束138)，可以精确地移动基板台6，以便于将不同的目标部分120定位在光束路径110中。在使用中，例如在扫描过程中，用于独立可控元件阵列104的定位设备可用于精确地修正独立可控元件阵列104相对于光束路径110的位置。通常，目标台106的移动是通过长行程模块(粗定位)和短行程模块(细定位)的帮助实现的，其在图1中未明确示出。还可以使用相似的系统用于独立可控元件阵列104的定位。应当认识到，可替换地/附加地，光束110是可移动的，而目标台106和/或独立可控元件阵列104可具有固定的位置，以提供所需的相对移动。

在该实施例的可替换配置中，基板台106可以是固定的，基板114可以在基板台106上移动。在这完成后，基板台106配备有在平坦的最上方表面上的多个开口，通过该开口馈送气体，以提供气体缓冲，其能够支撑基板114。传统地，这被称为空气轴承配置。使用一个或多个致动器(未示出)使基板114在基板台106上移动，其能够使基板114相对于光束路径110精确定位。可替换地，通过选择性地开始和停止气体通过开口，可以使基板114在基板台106上移动。

尽管根据本发明的光刻装置100在此处被描述为用于使基板上的抗蚀剂曝光，但是应当认识到，本发明不限于该用途，并且装置100可用于投影构图光束110，用于无抗蚀剂的光刻中。

示出的装置100可以在至少一个下列模式中使用：

1.步进模式：独立可控元件阵列104上的整个图案一次(即，单次“闪光”)投影到目标部分120上。然后使基板台106在x和/或y方向中移动到关于不同的目标部分120的不同位置，以由构图光束110辐射。

2.扫描模式：基本上与步进模式相同，不同之处在于，在单次“闪光”中未使给定的目标部分120曝光。可替换地，独立可控元件阵列104可以在给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)中以速度v移动，由此使构图光束110在独立可控元件阵列104上扫描。同时，基板台106在相同或相反的方向中以速度V＝Mv同时移动，其中M是投影系统108的放大倍率。这样，可以曝光相对大的目标部分120，同时不会损害分辨率。

3.脉冲模式：独立可控元件阵列104基本上保持静止，并且使用脉冲辐射系统102将整个图案投影到基板114的目标部分120上。基板台106以基本上恒定的速度移动，由此使构图光束110跨越基板106扫描线。在辐射系统102的脉冲之间，按照需要更新独立可控元件阵列104上的图案，并且脉冲被定时为使得在基板114上的所需位置处使连续的目标部分120曝光。因此，构图光束110可以跨越基板114扫描，以使基板114的带的整个图案曝光。重复该处理，直至逐行地使整个基板114曝光。

4.连续扫描模式：基本上与脉冲模式相同，不同之处在于，使用基本上恒定的辐射系统102，并且随着构图光束110跨越基板114扫描并且使其曝光，更新独立可控元件阵列104上的图案。

5.像素栅格成像模式：通过被引导到阵列104上的由光斑生成器130形成的光斑的后继曝光，实现基板114上形成的图案。曝光的光斑具有基本上相同的形状。一个基板114光斑基本上以栅格印制。在一个实例中，光斑尺寸大于印制的像素栅格的间距，但是远小于曝光光斑栅格。通过改变印制光斑的强度，实现了图案。在曝光闪光之间，改变光斑上的强度分布。

可以使用关于上文描述的使用模式的组合和/或变化或者完全不同的使用模式。

如这里示出的，装置100具有反射的类型(即，具有反射型独立可控元件阵列)。然而，通常，其还可以具有例如透射的类型(即，具有透射型的独立可控元件阵列)。

II.多个辐射源光束

本发明涉及一种光束传递系统，以及包括该光束传递系统的光刻装置和相关的方法。在该方法中，通过使多个源辐射光束沿单一的公共光束路径偏转，形成了辐射投影光束，以提供辐射投影光束。

典型地，源辐射光束是激光。通过使用衍射光学元件或反射光学元件来组合激光输出。尽管本发明可以通过集成光学元件实现，诸如积分球，但是在使用非集成光学元件时，获得了附加的优点。例如，积分球是中空的球，其具有高反射的内表面，用作用于收集散射光或者自光源发射的光的设备。由于在积分光学元件内部发生了多次反射，因此入射在球上的光的光展度(etendue)将增大。这有时是不需要的。

通过使用辐射光束偏转元件，其是非集成光学元件，以组合不同的源辐射光束，减少了对光束的光展度的影响(即，增加了光展度)。因此，改善了该装置的分辨率(即，基板上的投影构图光束的分辨率)。

图2是由来自多个辐射源的光束形成的示例性多源投影光束200的时序图。在该实施例中，每个源辐射光束包括周期性的辐射脉冲序列。任选地，每个源辐射光束具有相同的重复频率。

在图2的示例中，重复周期是A秒。在实施例中，对于20μs的重复周期A，重复速率约为50kHz。

在图2的示例中，辐射投影光束200包括来自第一辐射源的脉冲201，来自第二辐射源的脉冲202和来自第三辐射源的脉冲203。

在图2的示例中，投影光束200包括周期性的辐射脉冲组的序列，来自每个辐射源的一个脉冲处于每个组中。组中的连续脉冲之间的时间周期B典型地在30ns～500ns之间。

在图2的示例中，每个组中的脉冲在时间上不重叠，由此在不同的源辐射光束之间基本上不存在干涉效应。在图2的示例中，每个脉冲具有基本上相同的脉冲宽度C，其可以在例如20ns～500ns之间变化。在该实施例中，设想每个脉冲具有基本相同的幅度、脉冲形状、宽度和波长，由此每个脉冲具有基本相同的能量。然而，应当认识到，在其他的实施例中，这些因素中的任何一个或多个可能改变。

优选地，每个脉冲组之间的时间周期是足够长的，以允许改变用于向投影光束赋予图案的独立可控元件阵列中的至少一个独立可控元件的配置。因此，对于该光刻装置，由该组脉冲形成的投影光束有效地用作单一的(相对高功率的)脉冲辐射源。典型地，每个脉冲组中的独立脉冲之间的间距相对小，由此同基板的时帧相比，在来自不同辐射源的辐射脉冲到达基板之间存在相对小的时间差。假设基板相对缓慢地移动，脉冲组中的全部脉冲将因此撞击基板的基本相同的区域。在实施例中，每个脉冲组小于或等于约2μs。在另一实施例中，每个脉冲组小于或等于约1.4μs。

图3是适于提供图2中说明的多源投影光束的光束传递系统300的框图。

三个辐射源302、304和306提供分别的辐射光束201、202、203。光束传递系统300的输入端接收辐射光束201、202、203。

在实施例中，光束传递系统300包括光学开关。典型地，光学开关可控地将来自一个或多个输入光束路径的辐射切换到一个或多个输出光束路径。在该实施例中，光束传递系统300中的光学开关用于将源辐射光束201、202和203切换到公共光束路径，以形成辐射投影光束200。每个脉冲组中的连续脉冲之间的时间周期B被选择为具有足够的持续时间，以允许光学开关经历设置上的改变。例如，如果光学开关采用一个或多个可控镜面的形式，则时间周期B足以允许开关设置改变(例如，待调节的一个或多个镜面的角度)，由此沿辐射投影光束200的输出光束路径，依次切换源辐射光束201、202和203。

在上文的实施例中，组合三个源辐射光束以形成辐射投影光束。然而，本发明不限于三个源辐射光束。基于此处的描述，本领域的技术人员将理解，可以组合任何数目的源辐射光束，以提供辐射投影光束。相似地，尽管给出了作为镜面的光学开关的示例，但是应当认识到，可作为光学开关操作的任何可寻址的偏转光学元件，可用于组合源辐射光束。作为另一示例，可以利用光声调制器。典型地，在源辐射光束的连续脉冲之间的时间中调整偏转。

可以经由辐射脉冲的生成时序和/或辐射源同单一的公共光束路径之间的光学路径长度的控制，控制辐射投影光束中的辐射脉冲的时序。例如，在一个实施例中，第二辐射源304被配置为生成第一辐射源302的时间周期B之后的脉冲，而第三辐射源306被配置为生成第二辐射源的时间周期B之后的脉冲。在该情况中，辐射源同公共光束路径之间的光学路径是相同的长度，由此每个组中的脉冲同相邻的脉冲隔开时间周期B。在可替换的实施例中，每个辐射源被配置为在同一时间生成光学脉冲，而第二辐射源同公共光束路径之间的光学路径长度大出一段距离，由此脉冲202在来自第一辐射源302的脉冲201之后的时间周期B到达。

在上文的实施例中，假设可寻址的辐射光束偏转元件用于使来自源辐射光束的辐射沿公共光束路径偏转。然而，可以利用其他的技术，用于使源辐射光束偏转到公共光束路径上。

例如，图4是适于提供图2中说明的多源投影光束的另一多源光束传递系统400的框图。

在该实施例中，该光束传递系统包括两个偏振分束器(PBS)402和404。为了能够通过PBS 402和404使源辐射光束以正确的方式偏转，使每个源辐射光束(或者至少使入射在偏振分束器上的源辐射光束)偏振。在该特定的实施例中，每个源辐射光束201、202和203是线性偏振的，且各个辐射源302、304和306是激光。可以利用Pockel单元406控制任何入射辐射光束的偏振。Pockel单元406沿分束器402和404之间的光学路径安置。

此外，可以利用波长片(例如，半波长片)，以将来自第一偏振态的任何辐射光束切换到第二偏振态。

仅作为示例，现将描述图4中说明的光束传递系统400的操作。

将第一源辐射光束201引导至入射在第一PBS 402的输入表面上。假设第一源辐射光束201处于第一线性偏振态(例如，垂直偏振)，并且在辐射投影光束200的公共光束路径的方向中，经由第二PBS 404，由PBS 402透射。随着入射在分束器402上，第二源辐射光束202的偏振态是不同于第一源辐射光束201的偏振态。在图4所示的示例中，假设辐射源304输出具有与源302的输出相同的偏振态(例如，垂直偏振)的光束202，但是半波长片408将光束202的偏振态改变为不同的偏振态(例如，水平偏振)。随后，经由偏振分束器，在辐射投影光束的公共光束路径的方向中，反射辐射光束202。因此，来自第一辐射光束201和第二辐射光束202的辐射脉冲将入射在Pockel单元406上，但是具有不同的偏振态。

切换Pockel单元，以便于改变两个光束201和202的至少一个的偏振，由此光束将处于正确的偏振态，用于透射通过第二PBS 404。这样，经由透射通过PBS 404，将所有系统光束201和202提供给辐射投影光束200。

相似地，处于偏振态(例如，水平偏振)的第三源辐射光束203入射在第二PBS 404上，由此第二PBS 404将第三源辐射光束203引导至辐射投影光束200的公共光束路径的方向中。再一次地，假设辐射源306的输出偏振态与辐射源302相同，同时偏振态改变元件(半波片410)将光束203的偏振态改变为所需的偏振态。

应当认识到，通过针对每个辐射源简单地添加附加的偏振分束器，利用每个分束器之间的Pockel单元，可以将附加的源辐射装置添加到辐射投影光束中。

图6是另一多源光束传递系统600的框图，其包括四个辐射源302、304、306和602。利用附加的偏振分束器(PBS)606透射所有来自先前的辐射光束201、202和203的脉冲，并且将来自辐射光束604的入射脉冲反射到辐射投影光束200的公共光束路径中。安置波片608，以确保入射在PBS 606上的辐射光束604处于所需的偏振态。切换Pockel单元610，以便于确保接收自激光器302、304和306的辐射光束均处于正确的偏振态，由此光束透射通过PBS 606。

在上文的实施例中，假设在相同的偏振态下生成每个源辐射光束。然而，应当认识到，如果在正确的偏振态下生成源辐射光束，则不需要波长片。

对于某些应用，期望的是，辐射投影光束具有相对均匀的强度，由此例如，辐射投影光束中的每个脉冲组具有相等的强度。辐射源的功率输出典型地随时间变化，并且因此通过使用多个辐射源，统计上地，脉冲组的能量随时间的变化是相对均匀的。例如，如果每个辐射源具有约5％的脉冲精确性，则通过使用10个这种辐射源，总的组强度(每个组包括来自每个辐射源的一个脉冲)将是约1.6％。

在某些实施例中，由于成本，期望的是具有较少的相对高强度的辐射源，而非多个较低功率的辐射源。使用较少的辐射源意味着减少了统计性平均。这可以通过在光束传递系统中提供一组强度控制器而克服，其被配置为控制每个组中的至少一个脉冲的强度。这允许将每组的辐射强度控制在预定的限度内。

在实施例中，控制每个脉冲组中的一个或多个最后的脉冲的强度。对每个脉冲组中较早的脉冲的强度进行测量。可以在沿任意光学光束路径的任意点处执行该测量。例如，可以对来自每个相关的辐射源的辐射输出的功率进行测量。可替换地，或者附加地，可以对辐射投影光束中的脉冲的功率进行测量。基于测量的功率，控制每个组中最后的脉冲(或每组中最后几个脉冲)的强度，以便于提供处于预定限度内的整体组辐射强度。

通过在预定范围上改变提供给辐射投影光束的脉冲强度，和/或选择性地禁止提供最后的脉冲，可以控制最后的脉冲的强度。

例如，可以使用多个主辐射源提供约(100-X)％的所需组强度，其中X小于10，并且更优选地，X等于2。如果这些主辐射源的测量功率在0.5X和1.5X之间，远离所需的总组功率，则使用附加的辐射源向该组添加脉冲。该附加的辐射源具有所需组强度的约1.5X％的总输出功率，即。同所需组强度的最大预期功率偏差。例如，可以使用主源辐射源提供约98％的所需组强度。依赖于这些源中的波动，由这些源提供的实际强度将变化。当由这些激光器提供的实际功率/强度在所需组强度/功率的97％～99％之间时(即，在小于实际所需组强度的3％～1％之间)，将小的辐射源(具有3％的总辐射功率的额定功率输出)添加到单一的公共光束路径。通过禁止来自激光源处、或者相关源辐射光束的光学光束路径(包括辐射投影光束的单一的公共光束路径)中的任意点处的激光器的脉冲生成，可以将该激光器添加到单一的公共光束路径。

在图6中说明的实施例中，通过可变衰减器612改变脉冲强度604。在实施例中，将可变衰减器612安置在光束传递系统600的输出端处(即，在单一的公共光束路径上)。可变衰减器612中的Pockel单元具有可变的透射，并且被切换，由此通过Pockel单元的透射调制脉冲604中的能量。

图5是多源投影光束200的时序图，包括辐射光束604。图5说明了作为时间函数的自图6所示的装置输出的辐射投影光束200的能量。在图5的示例中，同辐射源604相关的脉冲强度与辐射光束201、202和203的脉冲强度不同。

为了简化，在实施例中，不测量辐射脉冲604的能量。可替换地，脉冲604的能量贡献小于其他脉冲的典型的能量贡献，以便于使最后的脉冲强度变化对组强度的总变化的影响最小。例如，如果将激光器用作辐射源，其具有10％的同额定输出功率的输出功率差异，则这将提供具有最大正常变化为1％的总组功率(由于具有数个激光源的平均效应)。在该情况中，最后的辐射源任选地贡献小于10％的所需总能量。因此用于提供脉冲604的辐射源应具有比其他的辐射源小的功率，但是该功率应足够补偿这些其他源的功率输出中的偏差。在操作中，改变衰减器612的透射，用于确保最后的脉冲的贡献具有足够的值，以确保总组强度处于所需的预定范围内。

在图5中，可以看到，每个组中的脉冲604具有比来自该组的其他脉冲更低的能量。每个脉冲组的公共周期是D。在实施例中，D等于约1.4μs。然而，本发明不限于该示例，可以看到，在图5的示例中，在每个组中，脉冲604出现在脉冲203之后的时间周期E。这里，时间周期E大于组中的连续脉冲之间的典型时间周期B。这将允许对产生的较早脉冲201、202和203的能量/强度进行测量，以及允许将组强度控制设定到所需的水平，由此使最后的脉冲604正确地衰减，以提供关于每个组的所需总辐射强度。

可变衰减器可以安置在光束传递系统中的其他点处。例如，可变衰减器612可以安置在半波长片608和PBS 606之间的脉冲604的辐射路径中。可以改变和/或切换可变衰减器612的透射，由此依赖于组中的其他脉冲的总能量，每个组中的最后的脉冲604被添加到该组，或者不被添加到该组。可替换地，可以控制系统600，以便于在最后的脉冲604期间，在脉冲604开始之后的预定时间处，切换偏振态。这可以用于将预定比例的最后的脉冲提供给辐射投影光束。该预定比例将典型地基于组中的其他脉冲的功率测量结果而确定。

例如，如果最后的脉冲604的持续时间是120ns，期望的是将70％的最后脉冲604的能量添加到辐射投影光束，则可变衰减器612(例如，Pockel单元)将在最后的脉冲604开始之后的预定时间切换，由此仅将预定比例(70％)的脉冲604添加到辐射投影光束200。如果能量在脉冲604中的时间上是均匀分布的，则Pockel单元将在最后的脉冲604开始之后的约84ns时切换，但是应认识到，在大部分情况中，能量在每个辐射脉冲中将是不均匀分布的。

在上文的实施例中，附加的Pockel单元612被用作可变衰减器。而且，辐射源被配置为顺序地向脉冲组提供脉冲，如图5所示，在组中，脉冲的顺序是来自辐射源302的脉冲201、来自辐射源304的脉冲202、来自辐射源306的脉冲203和来自辐射源602的脉冲604。然而，在可替换的实施例中，装置600被配置为以顺序201、202、604和203向组传递脉冲。换言之，来自辐射源306的脉冲203是脉冲组中的最后的脉冲。在该情况中，可以从光束传递系统600中略去Pockel单元612。替换地，将Pockel单元610用作可变衰减器，以使来自辐射源306的脉冲203衰减，以便于导致所需的总的组强度。在可替换的实现方案中，应当理解，如果脉冲201或脉冲202分别是每个脉冲组中的最后的脉冲，则可以将Pockel单元406用作可变衰减器。

图7是适于提供图5中说明的投影光束的另一多源光束传递系统的框图。

光束传递系统700提供对每个脉冲210、202、203和604的测量。每个组中的最终脉冲604的强度由可变衰减器702控制，其可以是例如Pockel单元。在该实施例中，可变衰减器702(例如，Pockel单元)被安置在从辐射源602到PBS 606的辐射路径中。可变衰减器702(例如，Pockel单元)被安置为与PBS 606相邻。在辐射源602附近对脉冲604中包含的能量进行测量。然后调节可变衰减器702(例如，Pockel单元)的透射，以便于改变脉冲604的强度，以便提供所需的总的组能量。

应当认识到，一旦对每组中的最终辐射脉冲604的能量/强度进行了测量，将典型地需要时间用于改变可变衰减器的透射。在该实施例中，通过确保辐射脉冲604采用从辐射源602到公共光束路径200，例如到PBS 606的相对长的路径，提供该时间。例如，路径704可以是例如13m的光学延迟线。光脉冲将耗费约40ns的时间以传播该距离，并且这样允许获得足够的时间，用于将可变衰减器701(例如，Pockel单元)的透射设定到所需的水平，假设在辐射源602处或者其附近测量脉冲604的能量。

应当认识到，在图7所示的实施例中，由于可以通过改变由可变衰减器702(例如，Pockel单元)提供的可变衰减器透射，补偿组中的每个脉冲201、202、203和604的任何能量变化，因此由辐射源602生成的脉冲604没有必要具有比任何脉冲201、202、203低的能量。

尽管上文描述了本发明的不同的实施例，但是应当理解，它们仅是作为示例而非限制呈现的。对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可以进行形式和细节上的不同修改。因此，本发明的精神和范围不应由任何上文描述的示例性实施例限定，而是仅应根据附属权利要求及其等效物限定。

应当认识到，详述部分，而非概述和摘要部分，目的在于解释权利要求。概述和摘要部分可以叙述一个或多个，但不是全部的，由本发明所考虑的本发明的示例性实施例，并且因此，其目的不在于以任何方式限制本发明和附属权利要求。

Claims (17)

1.一种光刻装置，包括：

照射系统，其提供辐射投影光束；

独立可控元件阵列，用于赋予所述辐射投影光束其截面上的圈案；

基板台，其支承基板；和

投影系统，其将构图光束投影到基板的目标部分上；

其中照射系统包括光束传递系统，其具有至少一个辐射光束偏转元件和从各个辐射源接收多源辐射光束的至少一个辐射输入，所述至少一个辐射光束偏转元件被配置为使每个接收的源辐射光束沿单一的公共光束路径偏转，以提供所述辐射投影光束；

其中每个所述源辐射光束是脉冲辐射光束，其包括周期性的辐射脉冲序列，其中所述辐射投影光束包括离散的辐射脉冲序列，并且其中辐射投影光束中的每个辐射脉冲由来自各个单一的源辐射光束的各个单一的脉冲形成。

2.根据权利要求1所述的光刻装置，其中每个源辐射光束具有相同的辐射波长，并且每个周期性的辐射脉冲序列具有基本上相同的重复频率。

3.根据权利要求1所述的光刻装置，其中辐射投影光束包括周期性的辐射脉冲组的序列，并且其中每个脉冲组由时间周期隔开，以便足够允许改变至少其中一个所述可控元件的配置。

4.根据权利要求3所述的光刻装置，其中光束传递系统进一步包括组强度控制器，其被配置为控制每个组中至少一个脉冲的强度，用于确保每个组的辐射强度在预定的限度内。

5.根据权利要求4所述的光刻装置，其中组强度控制器被配置为选择性地禁止将所述至少一个脉冲提供给所述脉冲组。

6.根据权利要求4所述的光刻装置，其中组强度控制器被配置为可控地使所述至少一个脉冲的强度衰减。

7.根据权利要求4所述的光刻装置，其中至少一个脉冲包括每个组中的最后的脉冲，并且组强度控制器被配置为依赖于所述组中的其他脉冲的测量强度来控制所述每个组的辐射强度。

8.根据权利要求4所述的光刻装置，其中至少一个脉冲包括每个组中的最后的脉冲，并且组强度控制器被配置为依赖于所述组中的每个脉冲的测量强度来控制所述每个组的辐射强度。

9.根据权利要求1所述的光刻装置，其中所述至少一个辐射光束偏转元件包括可控的辐射光束偏转元件，每个接收的源辐射光束入射在所述可控的辐射光束偏转元件上，其用于使每个接收的源辐射光束沿单一的公共光束路径偏转。

10.根据权利要求1所述的光刻装置，其中每个所述源辐射光束被偏振，并且所述至少一个辐射光束偏转元件包括至少一个偏振分束器。

11.根据权利要求10所述的光刻装置，其中所述光束传递系统进一步包括可控偏振改变元件，其被配置为改变入射辐射的偏振态。

12.根据权利要求1所述的光刻装置，进一步包括提供多个源辐射光束的所述各个辐射源。

13.一种将图案投影到基板上的方法，包括：

从多个相应的辐射源接收多个源辐射光束；

使多个源辐射光束沿公共光束路径偏转，由此生成了辐射投影光束；

为辐射投影光束赋予截面图案；和

将构图的辐射投影光束投影到基板的目标部分上；

其中每个所述源辐射光束是脉冲辐射光束，其包括周期性的辐射脉冲序列，并且其中辐射投影光束包括离散的辐射脉冲序列，辐射投影光束中的每个辐射脉冲由来自各个源辐射光束的各个脉冲形成。

14.根据权利要求13所述的方法，其中每个源辐射光束具有相同的辐射波长，并且其中每个周期性的辐射脉冲序列具有基本上相同的重复频率。

15.根据权利要求13所述的方法，其中辐射投影光束包括周期性的辐射脉冲组的序列，并且其中每个脉冲组由时间周期隔开，以便足够允许改变至少其中一个所述可控元件的配置。

16.根据权利要求15所述的方法，其中每个脉冲组包括来自每个源辐射光束的一个脉冲。

17.根据权利要求15所述的方法，其中控制每个组中的至少一个脉冲的强度，以便于确保每个组的总辐射强度处于预定的限度内。

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