CN103034068B - 光刻设备和冷却光刻设备中的部件的方法 - Google Patents

光刻设备和冷却光刻设备中的部件的方法 Download PDF

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Abstract

一种光刻设备包括部件和用以应用局部冷却负载至所述部件的局部冷却器。局部冷却器具有气体通道，气体通道包括在所述部件上游的流量限制装置并且配置成引导流出流量限制装置的气体的流动以冷却所述部件的表面。

Description

光刻设备和冷却光刻设备中的部件的方法
技术领域
本发明涉及光刻设备和冷却光刻设备中的部件的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是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化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。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案化装置将图案转移到衬底上。
机器可以是具有相对高的折射率的液体中(例如水)填充投影***的最终元件和衬底之间的空隙当的机器。在一个实施例中，液体是蒸馏水，但是也可以使用其他液体。其他的流体也是适用的，尤其是浸没流体、不可压缩的流体和/或具有较空气高的折射率的流体，期望具有比水高的折射率。不包括气体的流体是尤其想要的。其重点在于允许对较小特征进行成像，因为曝光辐射在液体中将具有较短的波长。(液体的效果也可以认为是提高***的有效数值孔径同时增加了焦深)其他的浸没液体也有提到，包括含有悬浮的固体(例如，石英)颗粒的水，或具有纳米颗粒悬浮物(例如具有最大尺寸为10nm的颗粒)的液体。悬浮颗粒可以具有或不具有与其悬浮的液体类似或相同的折射率。其他可能合适的液体包括烃，例如芳香烃、氟化烃和/或水溶液。
除了电路图案，图案形成装置可以用于形成其他图案，例如滤色镜图案或点的矩阵。除了传统的掩模，图案形成装置可以包括图案化阵列，其包括形成电路或其他可应用图案的单个可控元件的阵列。这种“无掩模”***相对于传统的基于掩模的***优点在于，图案可以更加迅速地并且以较少成本地提供和/或改变。
因此，无掩模***包括可编程图案形成装置(例如，空间光调制器，对比装置等)。可编程图案形成装置被编程(例如电学方式或光学方式)以通过使用单个可控元件的阵列形成想要的图案束。可编程图案形成装置的类型包括微反射镜阵列、液晶显示器(LCD)阵列、光栅光阀阵列以及其他。
正如PCT专利申请出版物第WO2010/032224号和美国专利申请出版物第US2011-0188016号中公开的，代替传统的掩模，调制器可以配置成将衬底的曝光区域曝光至根据想要的图案调制的多个束，两篇专利通过参考全文并入。投影***可以配置成将调制的束投影到衬底上并且可以包括透镜的阵列以接受多个束。投影***可以配置成在曝光区域的曝光期间相对于调制器移动透镜的阵列。
光刻设备可以是使用极紫外光(例如，具有5-20nm的波长)的EUV设备。
发明内容
光刻设备中的多个部件可以具有施加至其上的不想要的热负载。该负载可能是部件被投影束照射的结果，电流流动的结果等。这种局部加热是不期望的，因为这可以导致局部变形，并由此可以导致成像误差。附加地，如果例如投影束通过的投影***的顶板(例如与图4和5中的微环境相关的结构)具有不均匀的温度，则这可以导致折射系数的变化或偏离想要的形状，因此直接导致可能的成像误差。如果温度变化是在衬底台上，例如这可以导致衬底的变形并由此导致可能的成像误差。
在光刻设备中，可以使用在施加热负载的附近内的一个或多个沟道中流动的冷却液体。可以在低于所述部件的设定点温度的温度条件下供给冷却介质至部件。这导致快速的冷却。然而，问题在于管道内至部件的冷却介质的低温对管道通过的一个或多个部件的温度具有不想要的影响。在另一***中，可以在设定温度条件下提供冷却介质。然而，在该布置中，对部件来说达到设定点温度是困难的。附加地或替换地，在管道内从部件流出的冷却介质的温度高于设定点温度并且这不利地影响一个或其他部件(例如，一个或多个管道通过的部件)。
期望提供一种用于光刻设备的冷却***。在实施例中，冷却***解决上述与冷却介质相关的问题中的至少一个。
根据本发明一方面，提供一种光刻设备，包括：部件；局部冷却器，用以提供局部冷却负载至所述部件，所述局部冷却器包括：气体通道，气体通道包括所述部件上游的流量限制装置并且配置成引导离开流量限制装置的气流以冷却所述部件的表面。
根据本发明的一方面，提供一种冷却光刻设备内的部件的方法，包括步骤：提供气流通过气体通道并且驱动气体通过流量限制装置以膨胀并冷却气体；和引导膨胀并冷却的气体以冷却将要被冷却的部件的表面。
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示出根据本发明实施例的光刻设备；
图2示意地示出局部冷却器的实施例；
图3示意地示出局部冷却器的实施例；
图4示出在用于图案形成装置的支撑结构的上侧(沿z方向)的内部气体环境和第一和第二平面元件；和
图5示出在支撑结构下侧(沿z方向)的内部气体环境和第一和第二平面元件。
具体实施方式
图1示意地示出根据本发明的实施例的光刻设备。所述设备包括：-照射***(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如紫外(UV)辐射或深紫外(DUV)辐射)。
-支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据特定的参数精确地定位图案化装置的第一定位装置PM相连；
-衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据特定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
-投影***(例如折射式投影透镜***)PS，其配置成用于将由图案化装置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***可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、反射折射型、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保持图案形成装置。支撑结构以依赖于图案化装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案化装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案化装置。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案化装置。所述支撑结构MT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。所述支撑结构MT可以确保图案化装置位于所需的位置上(例如相对于投影***)。这里使用的术语“掩模版”或“掩模”可以看作更为上位的“图案化装置”同义。
这里所使用的术语“图案化装置”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。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所需图案精确地相同(例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。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型的或反射型的。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LCD面板。掩模在光刻技术中是熟知的，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。
这里使用的术语“投影***”可以广义地解释为包括任意类型的投影***，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学***、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里任何使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影***”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
光刻设备可以是具有两个或更多台(或操作台或支撑结构)，例如两个或更多衬底台或一个或两个衬底台和一个或多个传感器或测量台的组合的类型。在这种“多操作台”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。光刻设备可以具有两个或多个图案形成装置(或操作台或支撑结构)，其可以并行地以类似的方式用于衬底、传感器以及测量台。
所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体覆盖(例如水)，以便填满投影***和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影***之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的用于提高投影***的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液***于投影***和该衬底之间。这可以涉及或不涉及一个结构(例如衬底)被浸入液体中。参考信号IM显示用于实施浸没技术的设备可以放置的位置。这种设备可以包括用于浸没液体的供给***和用于将液体限制在感兴趣区域内的密封部件。这种设备可以可选地布置成使得衬底台被浸没液体全部覆盖。
参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。所述源和光刻设备可以是分开的实体(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***BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器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和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递***BD一起称作辐射***。
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AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为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，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。与源SO类似，照射器IL可以被看作或不被看作形成光刻设备的部分。例如，照射器IL可以是光刻设备的组成部分，或是与光刻设备分离的实体。在后一种情形中，光刻设备可以配置成允许照射器IL安装其上。可选地，照射器IL是可拆卸的并且可以单独地提供或设置(例如，通过光刻设备制造商或其他供应商提供)。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案化装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案化装置MA来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影***PS，所述投影***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IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、二维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IF(在图1中没有明确地示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，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来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是他们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)上。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。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分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***PS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的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移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化装置的支撑结构MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。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化装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案化装置(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。
图2示意地示出根据实施例的局部冷却器100。局部冷却器100使用焦耳-汤姆逊效应。焦耳-汤姆逊效应描述由于真实气体的突然膨胀带来的温度改变。在膨胀期间许多气体冷却，例如二氧化碳和氮气(以及空气)。其他的气体(例如氦气和氢气)升温。在实施例中，使用二氧化碳。在实施例中，使用极清洁的干燥空气(即，过滤并除湿后的空气，通常称为XCDA并在光刻设备中广泛使用)。
所描述的实施例示出装置被用作冷却器。然而，本发明的实施例同等地应用于加热器(例如，以便补偿衬底在浸没设备中可能经历的由于浸没液体的蒸发带来的局部冷却)。在膨胀期间升温的气体的一个示例是氦气。
该冷却器相对于传统的液体冷却器的优点在于，冷却气体可以被供给至将要被冷却的部件120并在该将要被冷却的部件和/或设备的温度接近该部件和/或设备的设定点温度时离开该部件和/或设备。附加地，在已经被用于冷却之后的气体可以在设备中再次使用。所述气体可以被再次使用，例如用于清洗操作以从特定区域(例如，围绕掩模或位置测量***的辐射束通过的区域的环境)驱除不想要的气体和/或污染物。该气体可以作为例如气刀、非接触密封或干燥站的部分再次被使用。再次使用可以需要例如通过用于冷却投影***的调节后的冷却液体的温度调节和/或过滤。
如图2所示，局部冷却器包括气体通道110和流量限制装置115。当气体流过气体通道110并通过流量限制装置115，压降升高。根据焦耳-汤姆逊效应这导致气体的突然膨胀和气体的冷却。然后冷却后的气体被引导以冷却将要被冷却的部件120的表面。在一个实施例中，通过引导冷却后的气体流过将要被冷却的部件120的表面来实现。在一个实施例中，冷却后的气体被用于冷却从将要被冷却的部件120的表面提取热的管道。通过冷却后的气体与将要被冷却的部件120的表面的直接或间接接触可以冷却。
在实施例中，局部冷却器包括多于一个的具有相应的流量限制装置115的通道110。每个通道110的膨胀的气体可以被引导至将要被冷却的部件120的表面的不同区域。以此方式可以在不同位置应用局部冷却负载并且在合适的控制的情况下保持部件120的整个表面绝热。
在实施例中，多于一个的流量限制装置115设置在通道110中。与部件120的表面接触的气体将通过该表面升温，使得最靠近流量限制装置115的冷却负载大于较远离流量限制装置115的冷却负载。为了补偿这并且允许将更加均匀的冷却负载应用至大的表面，多于一个流量限制装置115可以串联地设置使得气体膨胀至少两倍，由此被冷却两倍。这在图2中通过点线形式的第二流量限制装置115A示出。在气体通道110中可以串联地设置任意数量的流量限制装置115、115A。
提供冷却控制器130以控制整个流量限制装置115、115A上的气体的压降并由此控制局部冷却负载的量。在如图2所示的实施例中，流量限制装置115、115A是可变的流量限制装置。冷却控制器130适于控制流量限制的量(例如气体通过的狭缝或孔的尺寸)，并由此控制压降的量。
冷却控制器130可以以任何方式控制压降(例如，流量限制装置115、115A的尺寸)的量。在实施例中，冷却控制器130以前馈为基础工作(其中，控制器了解期望将要应用至将要被冷却的部件120的表面的热负载，并且可以预期随后温度的升高)。
在实施例中，如图2所示，冷却控制器130以反馈方式控制压降。在一个实施例中，控制是基于部件120的通过(表面)温度传感器140感测的(例如表面)温度。因此，如果部件120的表面温度升高高于特定(例如预定)值，则控制器130可以升高压降(例如通过减小流量限制装置的尺寸)，由此提高局部冷却负载的量。相反，如果部件120的表面温度升高，使得期望较低的冷却负载，控制器130可以通过增大流量限制装置115、115A的尺寸降低压降，并由此减小局部冷却负载的量。
在图2的实施例中，设置质量流量控制器150，其沿通道110提供基本上恒定的气体流动。质量流量控制器150(其可以并入泵151)配置成提供特定的(例如预定的)气体流量通过通道110。控制器130通过单独调节可变流量限制装置115控制冷却负载的量。正如参照图3将要描述的，在实施例中，通过控制器130可以指导质量流量控制器150以调整气体流量的量。通过改变流量限制装置115、115A的上游侧的压力，可以改变整个流量限制装置115、115A的压降的量。附加地，较高的质量流速导致较高气体流动的热传递系数和热容量。
如上所述，气体可以是二氧化碳或XCDA或氮气，并且由源160供给。在通道末端的气体到达出口170，出口170在要被冷却的部件120的表面下游。在实施例中气体处理***180连接至出口170。气体处理***180可以使用来自通道110的气体。该使用可以为用作冷却剂以外的其他用途。这种气体使用的示例包括：用以净化不想要的气体和/或颗粒(例如，来自微环境或来自测量***的测量束通过的空间)的空间，用以形成两个表面之间的非接触密封，和/或干燥湿润或浸湿的表面。
在实施例中，流出出口170的气体被循环至气源160。在实施例中，流出出口170的气体被允许进入光刻设备所处的环境中。出口170可以连接至光刻设备的排气***外侧。
热交换器190可以设置在流量限制装置115、115A的上游。热交换器190可以例如使用液体作为热传递介质。热交换器190使得气体的温度充分接近设备的参照温度，使得形成通道110的一个或多个管道将大体处于接近部件和/或设备的参照温度的温度。
可以提供下游温度传感器200以测量部件120(例如部件120的表面)下游的气体通道110内的气体的温度。冷却控制器130可以监测下游温度传感器200所测量的温度。该温度可以用于控制回路。例如，冷却控制器130可以适于基于下游温度传感器200测量(例如以反馈方式)的温度调节压降。替换地或附加地，下游温度传感器200测量的温度可以用于帮助确保部件120下游的气体大体接近部件和/或设备的设定点温度。
在实施例中，提供压力传感器210测量流量限制装置115、115A的上游的通道110内的气体压力。压力传感器210的输出可以提供至限制控制器(其可以是冷却控制器130的部分)。当压力传感器210测量的压力超过特定值时限制控制器可以限制流量限制装置115、115A的上游的通道110内的气体压力。例如，限制控制器可以控制流量限制装置115，115A的尺寸和/或指导质量流量控制器150减小通道110内气体的质量流量和/或驱动(或被驱动)压力调节器以调节流量限制装置上游的通道110内的气体压力。在实施例中，冷却控制器130可以调节压力调节器的压力，由此控制整个流量限制装置115、115A上的压降。
在实施例中，冷却控制器130可以至少部分地基于压力传感器210测量的压力控制质量流量控制器150和/或流量限制装置115、115A。
如图2所示，质量流量控制器150可以发送信号至冷却控制器130。该信号可以例如涉及***的限制，例如有关到达的最大质量流量的信息，或质量流量控制器150不能增大质量流量超过预定点(例如超过当前速率)的信息。替换地或附加地，当实现最大压降以进一步提高冷却功率时可以提高质量流量。冷却控制器130可以使用来自一个或多个传感器140、200、210的反馈以改变策略或提供反馈至***限制已经到达的使用者。
图3示出另一实施例。图3的实施例与图2中的实施例相同，除了下面描述的。
在图3的实施例中，冷却控制器130控制质量流量控制器150。通过调节质量流量控制器150改变通过通道110的气体流量至少部分地改变流量限制装置115，115A上的压降。在这样的实施方式中，流量限制装置115、115A可以是可变流量限制装置(在这种情形中，通过改变质量流量和流量限制装置尺寸冷却控制器130可以改变压降)。在实施方式中，流量限制装置115、115A可以是不变流量的限制装置，使得仅通过改变通过流动通道110的质量流量控制压降。
流量限制装置115、115A上游的压力调节器可以用于改变流量限制装置115、115A上游的气体通道110内的压力。通过改变压力调节器的设置，流量限制装置115、115A上的压降可以被改变。
冷却***是非常灵活的并且具有相对简单的不涉及在偏离设定点温度的温度条件下冷却介质流动的控制。***的响应时间可以比遭受热惯性困扰的基于液体的闭回路冷却***好。也就是说，因为液体较高的热容量，加热液体(以提取能量)的时间滞后大于加热气体的时间滞后。
冷却***可以不像基于液体的冷却***那样需要温度调节设置。然而，基于液体的冷却***可以提取比本文所述的冷却***多的热能。在实施例中，不需要用于将要循环的气体的返回通道。这可以减少软管束中的软管数量。在所述体积和刚性以及动态性能方面这是有利的。
如上所述，在气体已经用于冷却控制部件120的表面之后，气体可以用于以有效的方式解决其他的问题。
附加地，光刻设备中的液体通常是不期望的。在特定区域中，必须避免存在液体。在其他区域中液体的泄露可以引起问题，而气体的泄露问题较小。
下文给出实现具有通道110的冷却***，通道110尺寸为1x200x300mm，气体流速小于10m/s，对于100标准升每分钟的流速(大气压力且0℃)雷诺数小于2200，对于XCDA热传递系数大约100W/m2K而对于CO2热传递系数大约65W/m2K。对于二氧化碳和空气的数据显示，在22℃条件下对于CO2的情形焦耳-汤姆逊系数为大约1.080K/bar，而对于XCDA情形焦耳-汤姆逊系数为大约0.237K/bar。这显示，在具有大约4bar的压降的上述区域(1x0.2mx0.3m)内热传递可以得到热传递区域内平均热传递对于XCDA为大约50W/m2，对CO2为大约130W/m2。限制因素是气流的热容量，使得XCDA气流的冷却功率为大约2.2W，而对于CO2大约11W。
虽然上面示出由冷却***提取的热量可以不那么大，但是这对于特定部件是有用的冷却量，尤其是对于光刻设备中的上述软管。
冷却***100可以用于冷却光刻设备中的任何部件。示例包括衬底台WT的一部分，例如衬底台WT的致动器，尤其是适于与直径为450nm或300nm(或同等的尺寸)的衬底W一起使用的衬底台WT的致动器。本发明不限于衬底的尺寸和/或形状。用于大衬底W的衬底台WT可以包括一个或多个操纵器以让衬底W的表面变平，并且这种操纵器的尺寸可以使得通过其中流动的电流应用到操纵器的热负载足够低，以便通过上述的冷却***提取。冷却***可以用于局部地冷却衬底，例如由用于衬底W的衬底支撑装置的下侧冷却衬底。冷却***可以用于冷却投影***PS的部件，包括顶板。
冷却***100可以用于冷却光刻设备的部件，例如光刻设备的传感器或台(位置)编码器。冷却***100可以用于冷却使用图案化阵列或调制器以图案化投影束(例如，用于接收多个来自调制器的束的透镜阵列)的光刻设备或EUV光刻设备的部件。在流量限制装置115设置在所述部件上游的情况下用于提供气体至(或离开)部件的一个或多个管道可以是柔性的。
冷却***100可以用于冷却下文参照图4和5描述的顶板。顶板可以通过支持结构MT电动机和/或投影束PB和/或掩模版基准(其可以在测量期间通过激光器加热并且随后辐射热至顶板)局部地加热。
在光刻投影设备中，期望在图案形成装置MA的区域内保持受控制的内部气体环境。可以控制图案形成装置的区域内的内部气体环境以防止污染物和/或具有可变性质的空气干扰辐射束和/或图案形成装置的敏感元件。通常内部气体环境基本上与外部区域隔离，但是优选是封锁密封的。可以提供具有进入内部气体环境的出口的气体供给***并配置以在内部气体环境内保持过压。过压驱动气体流出(例如，大体恒定的流量)内部气体环境(即，用于净化环境)。气体向外流动帮助阻止污染物流入。气体的向外流动可以通过泄漏密封形成沟道，例如通过相对的流动限制表面。附加地，期望测量***的一个或多个编码器和/或干涉仪束通过的路径没有污染物并且具有一个或多个大体恒定的性质。
图4示出一个实施例，其示出如何在支撑结构MT上面的区域内实现内部气体环境4的控制。在该示例中的内部气体环境4位于一侧上的图案形成装置MA和支撑结构MT之间，照射***IL的最终元件2(和围绕的硬件)位于另一侧。因此，图示的内部气体环境4是辐射束在照射到图案形成装置MA之前将通过的容积。
在图4和5示出的示例中，提供气体供给***5以经由出口7供给气体至内部气体环境4。可以以具有受控制的成分和/或以受控制的流速或流量供给气体。该气体可以来自冷却***的出口170。可选地，在内部气体环境4内保持过压。过压导致气体的向外流动，如箭头6示意地示出。气体供给***5和/或出口7可以安装在图案形成装置支撑结构MT(如图所示)上或内部和/或安装在图案形成装置支撑结构MT上面和/或下面的元件上或内部。例如，气体供给***5和/或出口7可以安装到照射***IL的最终元件2上或内部。替换地或附加地，气体供给***5和/或出口7可以安装在投影***PS的第一元件3上或内部。
通过第一和第二平面元件8A、10A可以控制流量/速度的空间分布，如图4所示。第一平面元件8A是例如给出第一流动限制表面8B。第二平面元件10A是例如给出第二流动限制表面10B。
图4的流动限制表面8B、10B彼此面对并且被配置成抵制通过其之间的间隙的向内和向外的气体流动。抵制向内的气体流动有助于减小内部气体环境4的污染。抵制向外的气体流动有助于气体供给***5在内部气体环境4内保持稳定的过压。流动限制表面8B、10B还给出气体向外流动通过的相对小的间隙。这导致气体向外流动速度增大。速度的增大抵消污染物向内的扩散。此外，基于下面的原因，较高的向外速度可以是有益的。例如，当图案形成装置支撑结构MT沿第一方向Y移动，其在其行踪内形成较低的压力区域，其倾向于由环境气体(例如空气)填充，其期望保持在内部气体环境之外。当随后图案形成装置支撑结构MT沿相反方向扫描返回，期望的是，输出的速度应该至少比图案形成装置支撑结构MT的扫描速度高(并且期望地，高于扫描速度加上环境气体向内流入较低压力区域的最大速度)以便减少或完全避免环境气体严重地向内流入内部气体环境。
图5示出与图4的布置对应的布置，除了内部气体环境4位于图案形成装置MA之下。因此图示的内部气体环境4是辐射束在其抵达图案形成装置MA之后将通过的容积。内部气体环境4在一侧由支撑结构MT和图案形成装置MA包含或限制，并且在另一侧上由投影***PS的第一元件(及其周围的硬件)3(例如，(至少部分地透明的)可以通过上述的冷却***冷却的顶板)包含或限制。在该示例中支撑结构MT包括形成在其下部分内的第一平面元件9A。第一平面元件9A具有第一流动限制表面9B。投影***PS的第一元件具有连接至其上表面的第二平面元件11A。第二平面元件11A具有第二流动限制表面11B。第二流动限制表面11B配置成面对第一流动限制表面9B。
在图4的布置和图5的布置中，箭头6示意地表示来自气体供给***5的出口7的气流通过内部气体环境4的中心区域，并且流过流动限制表面8B、9B、10B、11B之间的间隙至内部气体环境4的外部区域。
虽然本专利详述了光刻设备在制造ICs中的应用，应该理解到，这里描述的方法和设备可以有其它的应用，例如制造集成光电***、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看到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“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刻设备的应用，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。
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、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm范围内的波长)以及诸如离子束或电子束的粒子束。
上面已经描述了本发明的特定的实施例，但应该理解本发明可以应用到除上面所述以外的情形。例如，本发明的实施例可以采用包含描述以上公开的方法的一个或多个机器可读指令的计算机程序形式，或一个存储所述的计算机程序的数据存储媒介(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。此外，机器可读指令可以嵌入到两个或多个计算机程序中。所述两个或多个计算机程序可以存储在一个或多个不同的存储器中和/或数据存储介质。
本发明可以应用于直径为300nm或450nm或任何其他尺寸的衬底。
这里所说的任何控制器在一个或多个计算机程序通过位于光刻设备的至少一个部件中的一个或多个计算机处理器读取时可以每一个或组合地操作。控制器可以每一个或组合地具有任何合适的配置用于接收、处理以及发送信号。一个或多个处理器配置成与至少一个控制器连通。例如，每一个控制器可以包括一个或多个处理器用于执行包括用于上述方法的机器可读指令的计算机程序。控制器可以包括数据存储介质用于存储这种计算机程序，和/或硬件用于容纳这种介质。因而控制器可以根据一个或多个计算机程序的机器可读指令操作。
本发明的一个或多个实施例可以应用于任何浸没光刻设备，不管是那些以浴器的形式、仅在衬底的局部表面区域或以非限制状态提供浸没流体的浸没光刻设备。在一非限制的配置中，浸没流体可以在所述衬底和/或衬底台的所述表面上流动，使得整个未覆盖的衬底和/或衬底台的表面都被浸湿。在这种非限制浸没***中，液体供给***不限制浸没流体，或者提供一定比例的浸没流体限制，但基本上不是完全的浸没流体限制。
在一个实施例中，光刻设备是多操作台设备，包括位于投影***的曝光侧的两个或多个台，每个台包括和/或保持一个或多个物体。在一个实施例中，一个或多个台可以保持辐射敏感衬底。在一个实施例中，一个或多个台可以保持传感器以测量来自投影***的辐射。在一个实施例中，多个操作台设备包括第一台，配置成保持辐射敏感衬底(即，衬底台)和不配置成保持辐射敏感衬底的第二台(下文一般地且非限制地称为测量台和/或清洁台)。第二台可以包括和/或可以保持一个或多个物体，而不是辐射敏感衬底。这种一个或多个物体可以包括选自下列的一个或多个：用以测量来自投影***的辐射的传感器、一个或多个对准标记，和/或清洁装置(用以清洁，例如液体限制结构)。
在一个实施例中，光刻设备可以包括编码器***用以测量设备的部件的位置、速度等。在一个实施例中，所述部件包括衬底台。在一个实施例中，所述部件包括测量台和/或清洁台。编码器***可以附加地或替换地是此处描述的用于台的干涉仪***。编码器***包括与标尺或格栅相关的或成对的传感器、变换器或读头。在一个实施例中，可移动的部件(例如衬底台和/或测量台和/或清洁台)具有一个或多个标尺或格栅，和，光刻设备的所述部件相对于它们移动的框架具有一个或多个传感器、变换器或读头。一个或多个传感器、变换器或读头与标尺或格栅协同操作以确定部件的位置、速度等。在一个实施例中，光刻设备的所述部件相对于它们移动的框架具有一个或多个标尺或格栅，并且可移动部件(例如，衬底台和/或测量台和/或清洁台)具有一个或多个传感器、变换器或读头，其与标尺或格栅协同操作以确定部件的位置、速度等。
在允许的情况下术语“透镜”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的以及静电的光学构件。
上述说明书是为了说明而不是限制。因此，在不脱离权利要求的范围的情况下对这里所描述的本发明进行修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。
另外一个方面，本发明还提供以下技术方案：
1.一种光刻设备，包括：
部件；
局部冷却器，用以提供局部冷却负载至所述部件，所述局部冷却器包括：
气体通道，所述气体通道包括所述部件上游的流量限制装置并且配置成引导来自流量限制装置的气流以冷却所述部件的表面。
2.如前述技术方案1所述光刻设备，其中，所述气体通道还包括位于所述部件下游的出口。
3.如前述技术方案2所述的光刻设备，其中，气体处理***连接至所述出口并配置成使用来自所述通道的气体主要用于作为冷却剂以外的用途。
4.如前述技术方案3所述的光刻设备，其中，气体处理***配置成使用来自通道的气体以净化不想要的气体或污染物的空间或用以在两个表面之间形成非接触密封或用以干燥湿润表面。
5.如前述技术方案1-4中任一项所述的光刻设备，其中，所述局部冷却器还包括冷却控制器，所述冷却控制器适于控制在流量限制装置上的气体的压降并由此控制所述部件上的局部冷却负载的量。
6.如前述技术方案5所述的光刻设备，其中，所述流量限制装置是可变流量限制装置，以及冷却控制器配置成控制流量限制装置的尺寸并由此控制压降的量。
7.如前述技术方案5或6所述的光刻设备，还包括质量流量控制器，所述质量流量控制器配置成提供特定气流通过所述通道。
8.如前述技术方案7所述的光刻设备，其中，所述质量流量控制器配置成将气体流量保持在基本上恒定的量。
9.如前述技术方案7所述的光刻设备，其中，冷却控制器配置成控制质量流量控制器以调节气流的量并由此控制压降的量。
10.如前述技术方案5-9中任一项所述的光刻设备，还包括压力调节器，所述压力调节器配置成调节流量限制装置上游的通道内的气体压力。
11.如前述技术方案10所述的光刻设备，其中，冷却控制器配置成改变压力调节器的压力设置并且由此改变流量限制装置上的压降。
12.如前述技术方案5-11中任一项所述的光刻设备，还包括温度传感器，所述温度传感器用以感测所述部件的温度。
13.如前述技术方案12所述的光刻设备，其中，冷却控制器配置成基于由温度传感器感测的温度以反馈方式调节压降。
14.如前述技术方案5-13中任一项所述的光刻设备，还包括下游温度传感器用以测量所述部件下游的所述通道内的气体温度。
15.如前述技术方案14所述的光刻设备，其中，冷却控制器配置成基于由下游温度传感器测量的温度调节压降。
16.如前述技术方案5-15中任一项所述的光刻设备，还包括压力传感器，所述压力传感器配置成测量流量限制装置上游的通道内的气体压力。
17.如前述技术方案16所述的光刻设备，还包括限制控制器，所述限制控制器配置成在通过压力传感器测量的压力超过特定值时限制流量限制装置上游的通道内的气体压力。
18.如前述技术方案1-17中任一项所述的光刻设备，还包括热交换器，所述热交换器配置成将流量限制装置上游的通道内的气体保持在特定温度。
19.如前述技术方案1-18中任一项所述的光刻设备，其中，所述部件是配置成支撑衬底的衬底台的一部分。
20.如前述技术方案1-18中任一项所述的光刻设备，其中，所述部件是投影***的一部分。
21.如前述技术方案1-18中任一项所述的光刻设备，其中，所述部件是投影***的顶板。
22.如前述技术方案1-21中任一项所述的光刻设备，配置成将来自流量限制装置的下游的气体释放进入所述设备。
23.一种冷却光刻设备内的部件的方法，包括步骤：
提供气流通过气体通道并且驱动气体通过流量限制装置以膨胀并冷却气体；和
引导被膨胀和冷却的气体以冷却将要被冷却的部件的表面。

Claims (22)

1.一种光刻设备，包括：
部件；
局部冷却器，用以提供局部冷却负载至所述部件，所述局部冷却器包括：
多于一个气体通道，每个所述气体通道包括所述部件上游的串联地设置的多于一个的流量限制装置并且配置成引导来自流量限制装置的气流以冷却所述部件的表面，
其中，每个气体通道的膨胀的气体被引导至所述部件的表面的不同区域，所述局部冷却器还包括冷却控制器，所述冷却控制器适于控制在流量限制装置上的气体的压降并由此控制所述部件上的局部冷却负载的量，且
其中，所述冷却控制器以前馈为基础工作，从而控制器了解期望将要应用至将要被冷却的部件的表面的热负载并预期随后温度的升高。
2.如权利要求1所述光刻设备，其中，所述气体通道还包括位于所述部件下游的出口。
3.如权利要求2所述的光刻设备，其中，气体处理***连接至所述出口并配置成使用来自所述通道的气体主要用于作为冷却剂以外的用途。
4.如权利要求3所述的光刻设备，其中，气体处理***配置成使用来自通道的气体以净化不想要的气体或污染物的空间或用以在两个表面之间形成非接触密封或用以干燥湿润表面。
5.如权利要求1所述的光刻设备，其中，所述流量限制装置是可变流量限制装置，以及冷却控制器配置成控制流量限制装置的尺寸并由此控制压降的量。
6.如权利要求1所述的光刻设备，还包括质量流量控制器，所述质量流量控制器配置成提供特定气流通过所述通道。
7.如权利要求6所述的光刻设备，其中，所述质量流量控制器配置成将气体流量保持在基本上恒定的量。
8.如权利要求6所述的光刻设备，其中，冷却控制器配置成控制质量流量控制器以调节气流的量并由此控制压降的量。
9.如权利要求1和5-8中任一项所述的光刻设备，还包括压力调节器，所述压力调节器配置成调节流量限制装置上游的通道内的气体压力。
10.如权利要求9所述的光刻设备，其中，冷却控制器配置成改变压力调节器的压力设置并且由此改变流量限制装置上的压降。
11.如权利要求1和5-8中任一项所述的光刻设备，还包括温度传感器，所述温度传感器用以感测所述部件的温度。
12.如权利要求11所述的光刻设备，其中，冷却控制器配置成基于由温度传感器感测的温度以反馈方式调节压降。
13.如权利要求1和5-8中任一项所述的光刻设备，还包括下游温度传感器用以测量所述部件下游的所述通道内的气体温度。
14.如权利要求13所述的光刻设备，其中，冷却控制器配置成基于由下游温度传感器测量的温度调节压降。
15.如权利要求1和5-8中任一项所述的光刻设备，还包括压力传感器，所述压力传感器配置成测量流量限制装置上游的通道内的气体压力。
16.如权利要求15所述的光刻设备，还包括限制控制器，所述限制控制器配置成在通过压力传感器测量的压力超过特定值时限制流量限制装置上游的通道内的气体压力。
17.如权利要求1-8中任一项所述的光刻设备，还包括热交换器，所述热交换器配置成将流量限制装置上游的通道内的气体保持在特定温度。
18.如权利要求1-8中任一项所述的光刻设备，其中，所述部件是配置成支撑衬底的衬底台的一部分。
19.如权利要求1-8中任一项所述的光刻设备，其中，所述部件是投影***的一部分。
20.如权利要求1-8中任一项所述的光刻设备，其中，所述部件是投影***的顶板。
21.如权利要求1-8中任一项所述的光刻设备，配置成将来自流量限制装置的下游的气体释放进入所述设备。
22.一种冷却光刻设备内的部件的方法，包括步骤：
提供气流通过多于一个气体通道并且驱动气体通过串联地设置在每个气体通道中的多于一个的流量限制装置以膨胀并冷却气体；和
引导被膨胀和冷却的气体以冷却将要被冷却的部件的表面，
其中，每个气体通道的膨胀的气体被引导至所述部件的表面的不同区域，且其中，由冷却控制器来控制在流量限制装置上的气体的压降并由此由冷却控制器来控制所述部件上的局部冷却负载的量，且
其中，所述冷却控制器以前馈为基础工作，从而控制器了解期望将要应用至将要被冷却的部件的表面的热负载并预期随后温度的升高。
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