CN108885406A - 图案化设备冷却***以及热调节图案化设备的方法 - Google Patents

图案化设备冷却***以及热调节图案化设备的方法 Download PDF

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Abstract

一种图案化设备冷却***(30)，用于热调节光刻装置的图案化设备(MA)，其中图案化设备在使用时被曝光辐射照射，其中图案化设备冷却***包括：热调节器(20)，被配置为热调节图案化设备；以及控制器(500)，被配置为控制热调节器，以根据被图案化设备吸收的曝光辐射的量来热调节图案化设备。

Description

图案化设备冷却***以及热调节图案化设备的方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2016年3月24日提交的EP 16162204.8号的优先权，其全部内容通过引证引入本文。
技术领域
本发明涉及一种图案化设备冷却***以及热调节图案化设备的方法。
背景技术
光刻装置是在衬底上(通常在衬底的目标部分上)施加期望图案的机器。例如，光刻装置可用于制造集成电路(IC)。在这种情况下，图案化设备(例如，掩模或中间掩模)可生成将要形成在曝光衬底的各个层上的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶圆)上的目标部分(例如，包括一个或多个裸片的一部分)。图案的转印通常经由设置在衬底上的辐射敏感材料(光刻胶)的层上的成像。通常，单个衬底将包含被相继图案化的相邻目标部分的网络。传统的光刻装置包括所谓的步进机(其中通过立即曝光目标部分上的整个图案来照射每个目标部分)以及所谓的扫描机(其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案来照射每个目标部分，同时与该方向平行或反平行地扫描衬底)。
发明内容
在光刻装置的使用期间，辐射束入射到图案化设备上。来自辐射束的一些能量被图案化设备吸收，使得图案化设备升温。例如，图案化设备的加热会引起覆盖的增加。这是因为图案化设备的加热会使得图案化设备扩展以及机械变形。如果图案化设备扩展和/或机械变形，则形成在曝光衬底的各个层上的电路图案会受到不利的影响。
例如，期望降低图案化设备的加热在曝光衬底的层之间具有覆盖的效果。
根据本发明的一个方面，提供了一种图案化设备冷却***，用于热调节光刻装置的图案化设备，其中图案化设备在使用中被曝光辐射照射，其中图案化设备冷却***包括：热调节器，被配置为热调节图案化设备；以及控制器，被配置为根据被图案化设备吸收的曝光辐射的量来控制热调节器。
根据本发明的一个方面，提供了一种热调节光刻装置的图案化设备的方法，图案化设备在使用中被曝光辐射所照射，该方法包括：根据被图案化设备吸收的曝光辐射的量来热调节图案化设备。
附图说明
现在将参照附图仅通过示例描述本发明的实施例，其中，对应的参考符号表示对应的部分，其中：
图1是根据一个实施例的反射光刻装置的示意图；
图2是根据一个实施例的透射光刻装置的示意图；
图3以截面示出了根据本发明一个实施例的图案化设备冷却***；
图4是示出根据本发明的一个实施例的衬底批次内的衬底的数量与图案化设备的温度之间的关系的曲线图；
图5和图6是示出根据现有技术的衬底批次内的衬底的数量与图案化设备的温度之间的关系的曲线图；以及
图7示意性示出了在衬底曝光期间的图案化设备的温度的变化。
具体实施方式
所公开的实施例仅仅例示了本发明。本发明的范围不限于所公开的实施例。通过所附权利要求来限定本发明。
所述实施例在说明书中提到“一个示例”、“一个实施例”、“一个示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例不是必须包括特定特征、结构或特性。此外，这种措辞不是必须表示同一实施例。此外，当结合一个实施例描述特定特征、结构或特性时，理解为其在本领域技术人员结合其他实施例实现这种特征、结构或特性的知识内，无论是否明确进行描述。
然而，在更加详细地描述这种实施例之前，有利地呈现可实施本公开实施例的示例性环境。
图1和图2分别是可实施本公开实施例的光刻装置100和光刻装置100’的示意图。光刻装置100和光刻装置100’均包括以下部分：照射***(照射器)IL，其被配置为调节辐射束B(例如，DUV或EUV辐射)；支持结构(例如，掩模台)MT，被配置为支持图案化设备(例如，掩模、中间掩模或动态图案化设备)MA，并且连接至第一***PM，第一***PM被配置为致动地定位图案化设备MA；以及衬底台(例如，晶圆台)WT，被配置为保持衬底(例如，光刻胶涂覆晶圆)W，并且连接至第二***PW，第二***PW被配置为致动地定位衬底W。光刻装置100和100’还具有投射***PS，投射***PS被配置为通过图案化设备MA将赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分(例如，包括一个或多个裸片的部分)C上。在光刻装置100中，图案化设备MA和投射***PS是反射性的。在光刻装置100’中，图案化设备MA和投射***PS是透射性的。在一些实施例中，投射***PS是反射折射的(catadioptric)。
照射***IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件、或者任何它们的组合，用于引导、成形或控制辐射束B。
支持结构MT以取决于图案化设备MA的定向、光刻装置100和100’的设计以及其他条件(诸如是否在真空环境中保持图案化设备)来保持图案化设备MA。支持结构MT可以使用机械、真空、静电或其他夹持(clamping)技术来保持图案化设备MA。支持结构MT可以是框架或台，例如其可以根据要求是固定或可移动的。例如相对于投射***PS，支持结构MT可以确保图案化设备MA处于期望位置。
术语“图案化设备”MA应该广义地解释为表示可用于为辐射束B在其截面中赋予图案的任何设备，诸如在衬底W的目标部分C中创建图案。赋予辐射束B的图案可以对应于在目标部分C中创建的设备中的特定功能层，诸如集成电路。
图案化设备MA可以是透射型(如在图2的光刻装置100’中)或反射型(如在图1的光刻装置100中)。图案化设备MA的示例包括中间掩模、掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是已知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移的掩模类型以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个均可以分别倾斜，以便在不同的方向上反射进入的辐射束。倾斜的反射镜在辐射束B中赋予图案，其被反射镜矩阵所反射。
术语“投射***”PS可以包括任何类型的投射***，包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁和静电光学***或者任何它们的组合，这根据使用的曝光辐射或者其他因素(诸如浸液的使用或者真空的使用)来决定。真空环境可用于EUV或电子束辐射，因为其他气体可以吸收太多的辐射或电子。因此，在真空壁和真空泵的帮助下，真空环境可以提供给整个束路径。
光刻装置100和/或光刻装置100’可以是具有两个或更多个台(或者平台或支持件)的类型，例如两个或者更多个衬底台WT(或者支持结构MA)或者一个或多个衬底台WT与一个或多个传感器或测量台的组合，其中测量台被配置为测量投射***PS的特性并且不被配置为支持衬底W。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的衬底台WT，或者可以对一个或多个台执行预备步骤，同时一个或多个其他台WT被用于曝光。
参照图1和图2，照射***IL接收来自辐射源SO的辐射束B。源SO和光刻装置100、100’可以是独立的实体，例如当源SO是准分子激光器时。在这种情况下，源SO不认为形成光刻装置100或100’的一部分，并且辐射束B从源SO开始在束传送***BD(图2)的帮助下穿过照射***IL，其中束传送***BD例如包括适当的引导反射镜和/或束扩展器。在其他情况下，源SO可以是光刻装置100、100’的集成部分(例如，当源SO是汞灯时)。源SO和照射***IL与束传送***BD(如果要求的话)一起可以称为辐射***。
照射***IL可以包括调整器AD(图2)，其用于调整辐射束的角强度分布。一般地，可以调整照射***IL的光瞳面中的强度分布的至少外和/或内径向伸长(通常分别称为“σ-外”和“σ-内”)。此外，照射***IL可以包括各种其他部件(图2)，诸如整合器IN和聚光器CO。照射***IL可用于调节辐射束B以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。类似于源SO，照射***IL可以或者可以不认为形成光刻装置的一部分。例如，照射***IL可以是光刻装置的集成部分或者可以是与光刻装置独立的实体。在后一种情况下，光刻装置可以被配置为允许照射***IL安装在其上。任选地，照射***IL是可拆卸的，并且可以独立地设置(例如，通过光刻装置制造商或者另一供应商)。
参照图1，辐射束B入射到图案化设备(例如，掩模)MA上，其被保持在支持结构(例如，掩模台)MT上并且通过图案化设备MA进行图案化。在光刻装置MA中，辐射束B从图案化设备(例如，掩模)MA反射。在从图案化设备(例如，掩模MA)反射之后，辐射束B穿过投射***PS，其将辐射束B聚集在衬底W的目标部分C上。在第二***PW和位置传感器IF2(例如，干涉设备、线性编码器或电容传感器)的帮助下，衬底台WT可以被致动地移动(例如，在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C)。类似地，第一***PW和另一位置传感器IF1可用于相对于辐射束B的路径致动地定位图案化设备(例如，掩模)MA。图案化设备(例如，掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2以及衬底对准标记P1、P2来对准图案化设备(例如，掩模)MA和衬底W。
参照图2，辐射束B入射到图案化设备(例如，掩模)MA上，其被支持在支持结构MT(例如，掩模台)上并且通过图案化设备MA进行图案化。横贯掩模，辐射束B穿过投射***PS，其将束聚集在衬底W的目标部分C上。投射***具有与照射***光瞳IPU共轭的光瞳PPU。来自照射设备光瞳IPU处的强度分布且横贯掩模图案而不被掩模图案处的衍射影响的辐射的部分在照射***光瞳IPU处创建强度分布的图像。
在第二***PW和位置传感器IF(例如，干涉设备、线性编码器或电容传感器)的帮助下，衬底台WT可以致动地移动(例如，在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C)。类似地，第一***PW和另一位置传感器(图2中未示出)可用于相对于辐射束B的路径致动地定位掩模(例如，在从掩模库机械取回之后或者在扫描期间)。
一般地，可以在形成第一***PW的部分的长行程模块(粗略定位)和短形成模块(精细定位)的帮助下实现掩模台的移动。类似地，可以使用形成第二***PW的部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WT的移动。在步进机(与扫描器相对)的情况下，掩模台可以仅连接至短行程致动器或者可以固定。图案化设备MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管衬底对准标记P1、P2(如图所示)占用了专用目标部分C，但它们可以定位在目标部分之间的空间中(已知为划线对准标记)。类似地，在掩模上设置多于一个的裸片的情况下，掩模对准标记M1、M2可以定位在裸片之间。
支持结构MT和图案化设备MA可以处于真空室中，其中真空机器人IVR可用于将图案化设备MA(诸如掩模)移入和移出真空室。备选地，当支持结构MT和图案化设备MA位于真空室外时，真空外机器人可用于各种传输操作，类似于真空内机器人IVR。真空内和真空外机器人都需要被校准用于将任何负载(例如，掩模)平滑传送至传送站的固定动力学支承。
光刻装置100和100’可在以下至少一种模式中使用：
1.在步进模式中，在赋予辐射束B的整个图案被一次投射到目标部分C上的同时，支持结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT被保持基本静止(即，单个静态曝光)。然后，在X和/或Y方向上偏移衬底台WT，使得可以曝光不同的目标部分C。
2.在扫描模式中，在赋予辐射束B的图案被投射到目标部分C上的同时，支持结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT被同时扫描(即，单个动态曝光)。衬底台ST相对于支持结构(例如，掩模台)MT的速率和方向可以通过投射***PS的(缩小)放大以及图像反转特性来确定。
3.在另一模式中，在赋予辐射束B的图案被投射到目标部分C上的同时，支持结构(例如，掩模台)MT被保持为基本静止地保持可编程图案化设备，并且衬底台WT被移动或扫描。可以使用脉冲辐射源SO，并且在衬底台WT的每次移动之后或者在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新可编程图案化设备。该操作模式可以容易地应用于利用可编程图案化设备(诸如本文所参照类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻。
还可以使用所描述使用模式或者完全不同的使用模式的组合和/或变形。
尽管可以在IC的制造中使用光刻装置的条件下具体参考，但应该理解，本文描述的图案化设备和光刻装置可以具有其他应用，诸如集成光学***的制造、用于磁域存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)和薄膜磁头。本领域技术人员应理解，在这种备选应用的条件下，本文对术语“晶圆”或“裸片”的任何使用可以认为分别与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文所指的衬底可以在曝光之前或之后在例如轨道(通常向衬底施加光刻胶层并且显影曝光的光刻胶的工具)、剂量工具和/或检查工具中被处理。在可应用的情况下，本公开可以应用于这种和其他衬底处理工具。此外，例如，衬底可以被处理多于一次，以便创建多层曝光衬底，使得本文使用的术语衬底还可以表示已经包含一个或多个被处理层的衬底。
尽管上面已经具体参考在光学光刻的条件下使用实施例，但将理解，可以在其他应用中使用实施例，例如压印光刻，并且在允许的情况下不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化设备中的拓扑限定在衬底上创建的图案。图案化设备的拓扑可以被压到提供给衬底的光刻胶层中，通过施加电磁辐射、热、压力或它们的组合来固化光刻胶。图案化设备被移出光刻胶，在光刻胶固化之后在其中留下图案。
在本文所述实施例中，术语“透镜”和“透镜元件”在条件允许时可表示各种类型的光学部件(包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件)的任何一种或组合。
此外，本文使用的术语“辐射”和“束”包括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λ)、极紫外(EUV或软X射线)辐射(例如，具有5-20nm范围内的波长，诸如13.5nm)或者在小于5nm下工作的硬X射线以及粒子束(诸如离子束或电子束)。通常，具有约780-3000nm(或更大)之间的波长的辐射被认为是IR辐射。UV表示具有近似100-400nm的波长的辐射。在光刻内，术语“UV”还应用于可由汞放电灯产生的波长：G线436nm、H线405nm、和/或I线365nm、真空UV或VUV(即，被气体吸收的UV)通常表示具有近似100-200nm的波长的辐射。深UV(DUV)通常表示具有126nm到428nm的波长范围的辐射，并且在一个实施例中，准分子激光器可以生成在光刻装置内使用的DUV辐射。应该理解，例如具有5-20nm范围内的波长的辐射涉及具有特定波长带的辐射，其至少部分地在5-20nm的范围内。
术语“透镜”在条件允许的情况下可以表示各种类型的光学部件的任何一种或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。
如图所示，装置可以是衬底W没有被浸入液体的干式类型。备选地，装置可以是衬底W浸入液体的浸入型。
图3以截面示出了根据本发明一个实施例的图案化设备冷却***30。在一个实施例中，光刻装置包括被配置为支持图案化设备MA的图案化设备支持结构23。图案化设备支持结构23可以与参照图1和图2描述的支持结构MT(例如，掩模台)相同，并且在本文中表示为支持结构23。支持结构23被配置为支持图案化设备MA。
辐射束B可以被引导至图案化设备MA，使得图案化设备MA可用于向辐射束B赋予图案。例如，辐射束B可以包括DUV辐射或EUV辐射。通常，辐射束B从图案化设备MA反射或者穿过图案化设备MA。由此，辐射束B通常入射到图案化设备MA的表面上。辐射束B和/或图案化设备MA的温度变化可以加热图案化设备MA周围的气体。因此，温度变化可引入图案化设备MA。
图案化设备MA的表面可以是平面表面22，并且可以通过辐射束B加热平面表面22。平面表面22基本上可以是平坦的。然而，平面表面22可以不平坦，并且平面表面22可以是用于参考的平面。例如，平面表面22可以在图案化设备MA的表面顶部处是平面，例如定位图案化设备MA的最高点的平面。
支持结构23可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来将图案化设备MA保持在适当位置，和/或任选地将图案化设备MA保持到直接在支持结构23上支持图案化设备MA的支持台(图3中未示出)。例如相对于光刻装置的其他部件，支持结构23可以被配置为确保图案化设备MA处于特定位置。例如，在一个实施例中，支持结构23包括诸如短行程模块和/或长行程模块的可移动部件，其被配置为精确地定位图案化设备MA(例如，沿着X轴和/或Y轴)。支持结构23可以为任何适当的形状以支持图案化设备MA，并且可以在图案化设备MA下方具有开口(如图3所示)或者可以在图案化设备MA下方是实心的(未示出)。
在一个实施例中，图案化设备冷却***30包括热调节器20，其可以包括作为气体出口的喷嘴。在图3的侧视图中示出喷嘴。热调节器20被配置为在使用时在图案化设备MA的平面表面22之上提供气体流25。例如横跨图案化设备MA的宽度，热调节器20可以包括多个气体出口。
如上所述，随着辐射束B被引导至图案化设备MA，辐射束B导致辐射束B入射至其上的图案化设备MA的热变化。图案化设备MA的加热是覆盖劣化的已知源。具体地，当与具有低透射的图案化设备MA组合使用高曝光剂量时，图案化设备MA被显著加热，导致图案化设备MA的显著膨胀。当诸如曝光剂量和图案化设备MA的透射(即，被图案化设备MA透射的辐射束B的部分)的参数在曝光衬底的两个对应层之间不同时，会针对两个不同的层而不同地发生图案化设备MA的膨胀。这会导致曝光衬底的两个层之间的覆盖。
图案化设备MA的温度影响覆盖，因为图案化设备MA可以扩展，即机械变形。此外，在图案化设备MA下方，气体会变热，从而改变接近图案化设备MA的气体的折射率。
例如，曝光衬底的一个层可以称为接触层。接触层可以包括用于形成在曝光衬底中的晶体管的接触件。曝光衬底的另一层可以称为栅极层。栅极层可以包括用于形成在曝光衬底中的多个晶体管的栅极端子。与用于栅极层的电路图案相比，当形成用于接触层的电路图案时，可以使用更高的曝光剂量(即，具有更高能量的辐射束B)。此外，与用于栅极层的电路图案相比，当形成用于接触层的电路图案时，可以使用不同的图案化设备MA。被不同的图案化设备MA吸收的辐射束B的比率可以不同。因此，当与形成栅极层相比形成接触层时，图案化设备MA不同地扩展。例如，这会导致接触层和栅极层之间的覆盖的增加。这种现象不限于接触层和栅极层。可在曝光衬底的任何两层之间发生这种现象。
在已知***中，如图3所示，通过从安装在支持结构23上的喷嘴提供冷却流动，已经引入了图案化设备冷却概念以降低图案化设备MA的温度。尽管冷却概念在一定程度上成功，但是在曝光衬底的层之间仍然存在显著的覆盖劣化。这是因为在曝光一层期间图案化设备MA的加热响应大大不同于在曝光另一层期间图案化设备MA的加热响应。这导致覆盖惩罚。这在图5中示出。
在图5中，x轴表示衬底W批次中的衬底W的衬底数量WN。y轴表示图案化设备MA的温度T。上部的实线示出了：当在衬底W上提供用于接触层的电路图案时，图案化设备MA的温度T如何遍及衬底W的批次地增加。下面的虚线示出了：当曝光衬底W上的栅极层的电路图案时，图案化设备MA的温度T与衬底W的批次中的衬底数量WN之间的不同关系。
如图5所示，图案化设备MA的温度针对接触层比针对栅极层更快速的增加。因此，在接触层和栅极层之间存在覆盖惩罚。覆盖惩罚与两条曲线之间的差异有关，这由图5中的阴影区域和双端箭头表示。从图5可以看出，覆盖惩罚会遍及衬底W的批次增加。
图案化设备MA可针对接触层比栅极层更多增加温度的原因在于：接触层通常具有更多的特征，并且使用具有较低透射的图案化设备MA(由此吸收更多比例的入射辐射)。换句话说，当接触层形成在衬底W上时，与用于在衬底W上形成栅极层的不同图案化设备MA相比，图案化设备MA吸收更多的能量。栅极层通常具有比接触层少的特征。
图3所示的图案化设备冷却***30用于热调节图案化设备MA。图案化设备MA在使用中被曝光辐射所照射。在一个实施例中，图案化设备冷却***30包括热调节器20。作为一个示例，例如如图3所示，热调节器20包括喷嘴。热调节器20被配置为热调节图案化设备MA。例如，在一个实施例中，热调节器20被配置为冷却图案化设备MA(即，降温)。
在一个实施例中，图案化设备冷却***30包括控制器500。控制器500被配置为控制热调节器20，以热调节图案化设备MA。在一个实施例中，控制器500被配置为根据被图案化设备MA吸收的曝光辐射的量来控制热调节器20。
在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以根据每单位时间入射到图案化设备MA上的曝光辐射的量来热调节图案化设备MA。每单位时间入射到图案化设备MA上的曝光辐射的量与曝光剂量相关。剂量越大，每单位时间入射到图案化设备MA上的曝光辐射的量越大。
例如，与栅极层相比，对于接触层来说，每单位时间入射到图案化设备MA上的曝光辐射的量可以更大。通过根据每单位时间入射到图案化设备MA上的曝光辐射的量来热调节图案化设备MA，可以减少曝光衬底的两层之间的覆盖惩罚。例如，在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以在每单位时间入射到图案化设备MA上的曝光辐射的量更大时，更加强烈地冷却图案化设备MA。因此，可以减少曝光衬底的两层之间的图案化设备MA的温度变化的差异。
在理想情况下，在衬底W的批次曝光期间的图案化设备MA的温度变化对于曝光衬底的两个不同层来说是相同的。这在图4中示出，其示出了图案化设备MA的温度变化对于接触层(有实线示出)和栅极层(有虚线示出)来说是相同的。当然，不可能完全地和/或精确地匹配针对曝光衬底的两个不同层的图案化设备MA的温度变化。然而，期望温度变化差异减少(相对于图5中的两条曲线之间的差异)，以实现两层之间的覆盖的减少。
图案化设备MA的温度可以针对曝光衬底的两个不同层而不同。对于一个“较热”层，图案化设备MA的温度可以大于另一个“较冷”层的温度。在一个实施例中，控制器500被配置为降低用于“较热”层的图案化设备MA的温度，以与用于“较冷”层的图案化设备MA的温度匹配。在备选实施例中，控制器500被配置为提升用于“较冷”层的图案化设备MA的温度，以匹配用于“较热”层的图案化设备MA的温度。
每单位时间入射到图案化设备MA上的曝光辐射的量不仅是会引起两个不同层之间的图案化设备MA的温度变化差异的参数。在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以根据入射在图案化设备MA上的曝光辐射被图案化设备MA吸收的比例来热调节图案化设备MA。如果图案化设备MA吸收了更高比例的曝光辐射，则图案化设备MA将更加快速地加热。不同的图案化设备MA可用于形成用于曝光衬底的不同层的电路图案。通过根据入射在图案化设备MA上的曝光辐射被图案化设备MA吸收的比例来热调节图案化设备MA，可以减少曝光衬底的两个不同层之间的覆盖惩罚。
在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以在入射在图案化设备MA上的曝光辐射被图案化设备MA吸收的比例较大时更加强烈的冷却图案化设备MA。因此，吸收更多辐射的图案化设备MA被更加强烈地冷却，使得两个不同图案化设备MA之间的温度变化的差异减小。因此，可以减小两个不同层之间的覆盖惩罚。
入射在图案化设备MA上的曝光辐射被图案化设备MA吸收的比例与图案化设备MA的透射相关。一般地，如果图案化设备MA透射较小比例的辐射束B，则图案化设备MA吸收更大比例的辐射束B。
在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以根据通过曝光辐射扫描图案化设备MA的扫描速度来热调节图案化设备MA。扫描速度是来自曝光辐射的辐射束B的点横跨图案化设备MA的平面表面22移动的速度。如果扫描速度较低，则在衬底W的曝光操作期间，曝光辐射在较长的时间周期内入射到图案化设备MA上。如果扫描速度较低，则在衬底上形成用于各个层的电路图案所花费的时间较长。因此，被图案化设备MA吸收的辐射的量较大，潜在地导致图案化设备MA的温度T的更大增加。
通过根据通过曝光辐射扫描图案化设备MA的扫描速度来热调节图案化设备MA，可以减少曝光衬底的两个不同层之间的覆盖惩罚。在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以在扫描速度较低时，更加强烈地和/或在更长的时间周期内冷却图案化设备MA。因此，可以减小针对具有两个不同扫描速度的两个不同层的图案化设备MA的温度变化的差异。因此，可以减少两个不同层之间的覆盖惩罚。
在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以根据曝光路径的长度来热调节图案化设备MA，曝光辐射沿着曝光路径扫描图案化设备MA。曝光路径是来自辐射束B的点沿着图案化设备MA的平面表面22移动的路径。如果曝光路径较长，则图案化设备MA吸收更多量的辐射，潜在地导致图案化设备MA的温度T的更大增加。
通过根据曝光路径的长度热调节图案化设备MA，可以减小曝光衬底的两层之间的覆盖惩罚。在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以在曝光路径的长度较长时更加强烈地和/或在更长的时间周期内冷却图案化设备MA。因此，减小了由针对两个不同层而不同的曝光路径的长度所引起的图案化设备MA的温度变化的差异。因此，减小了两个不同层之间的覆盖惩罚。
如上所述，存在影响图案化设备MA的温度的不同参数。这些参数包括每单位时间入射到图案化设备MA上的曝光辐射的量、入射到图案化设备MA上的曝光辐射被图案化设备MA吸收的比例、通过曝光辐射扫描图案化设备MA的扫描速度以及通过曝光辐射沿着其扫描图案化设备MA的曝光路径的长度。控制器500可以被配置为控制热调节器20，以根据这些参数的任何子集或者根据所有这些参数来热调节图案化设备MA。
控制器500不需要考虑所有这些不同的参数。在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以仅根据这些参数中的一个(例如，对两层之间的覆盖具有最大影响的参数)来热调节图案化设备MA。
如图3所示，在一个实施例中，热调节器20包括被配置为向图案化设备MA提供作为热调节流的气体的喷嘴。在一个实施例中，控制器500被配置为控制由热调节器20提供的气体的温度。在一个实施例中，控制器500被配置为控制由热调节器20提供的气体的流率。如果由热调节器20提供的气体的温度较低，则热调节流更加强烈地降低图案化设备MA的温度。如果由热调节器20提供的气体的流率更大，则热调节流更加强烈地降低图案化设备MA的温度。
影响图案化设备MA的温度变化的参数与特定层相关联。例如，图案化设备MA的曝光剂量和类型可以因在衬底W上形成不同层而不同。可以考虑这些参数来热调节图案化设备MA。这基于层特有参数对图案化设备MA的温度的已知影响来改变图案化设备MA的冷却速率。可以具有用于每一层的特定热调节配方。例如，基于用于特定层的已知曝光参数，控制器500可以控制热调节器20来以特定方式(即，根据特定配方)来热调节图案化设备MA。
上文提到的参数可以称为与衬底堆叠的特定层的曝光相关联的物理量。在一个实施例中，提供了热调节用于光刻装置的图案化设备MA的方法。在一个实施例中，该方法包括根据与衬底堆叠的第一层的曝光相关联的至少一个物理量来热调节图案化设备MA。衬底堆叠是在其上形成有多个对应层以创建曝光衬底的衬底W。在一个实施例中，该方法包括根据与衬底堆叠的第二层的曝光相关联的至少一个物理量来热调节图案化设备MA(其可以是与用于第一层的图案化设备MA不同的图案化设备MA)。与第一层的曝光相关联的至少一个物理量不同于与第二层的曝光相关联的至少一个物理量。例如，不同的图案化设备MA可用于两层。曝光剂量、扫描速度和/或曝光路径的长度可以针对两个不同的层而不同。
在一个实施例中，该方法可以包括：控制提供给图案化设备MA的气体的温度，使得曝光第一层时的气体的温度不同于曝光第二层时的气体的温度。在一个实施例中，该方法包括：控制提供给图案化设备MA的流率，使得曝光第一层时的气体的流率不同于曝光第二层时的气体的流率。因此，根据在曝光操作中形成的层，不同地冷却图案化设备MA。
如上所述，可以控制图案化设备MA的热调节，使得在衬底W的整个批次的曝光期间，针对两个不同的层，图案化设备MA的温度T基本上以相同的方式改变。在一个实施例中，该方法包括：在用于在衬底W的每个批次上形成图案化层的批次曝光操作期间，热调节图案化设备MA，使得批次曝光操作期间图案化设备MA的温度基本匹配于在用于在衬底W的每个批次上形成另一图案层的另一批次曝光操作期间的图案化设备MA的已知温度。
因此，期望本发明的一个实施例实现衬底W的两个不同层之间的电路图案的位置漂移的减少。这通过根据曝光条件改变冷却的速率来进行。目前认为与图案化设备MA的加热相关的最重要的曝光条件是图案化设备MA的透射(其与图案化设备MA吸收的辐射束B的比例相关)、曝光剂量和曝光速度(即，通过曝光辐射扫描图案化设备MA的扫描速度)。作为可控冷却的结果，如图4所示，可以匹配用于两个不同层的图案化设备MA的加热特性。如果两个层具有来自图案化设备MA的加热的更加相似或相同的影响，则两个不同层之前的覆盖分布可以减少，或者甚至消除。
在一个实施例中，可以遍及衬底W的批次改变来自热调节器20的气体流的温度和/或流率。
与衬底W的整个批次相比，可以更细的粒度来实现本发明。例如，发现在曝光单个衬底W的进程中(以及在曝光上述衬底W的整个批次的进程中)可以存在两个不同层之间的图案化设备MA的温度变化的差异。因此，本发明可用于减少由单个衬底W的曝光操作内的图案化设备MA的加热所引起的漂移。
如图6所示，在单个衬底的曝光操作内可以存在图案化设备MA的温度的漂移(即，从第一个到最后一个目标部分C)。如图6中的圈出区域所示，单个衬底W的曝光内的这种漂移对于衬底W的批次中的第一个衬底W尤其显著。由热调节器20提供的热调节流的流率和/或温度可以被调节，以便降低单个衬底W内的这种漂移。可以减小用于两个不同层的温度变化之间的差异，甚至在单个衬底W内。
图7示意性示出了图案化设备MA的温度T如何可以在衬底W的曝光操作期间改变。图7示意性示出了衬底W的目标部分C。图7中的每个矩形表示衬底W的目标部分C。蜿蜒线表示衬底W上的辐射束B的路径。在蜿蜒路径的开始处，图案化设备MA的温度T相对较低。在蜿蜒路径的结尾处，图案化设备MA的温度T增加，因为图案化设备MA吸收了来自辐射束B的能量。在图7中，较暗的阴影表示图案化设备MA的较低温度T。较轻的阴影表示图案化设备MA的较高温度T。通过根据被图案化设备MA吸收的曝光辐射的量来热调节图案化设备MA，可以减少曝光衬底的两层之间的覆盖惩罚。例如，在一个实施例中，控制器500被配置为控制热调节器20，以在衬底W的曝光期间被图案化设备MA吸收的曝光辐射的量较大时更加强烈地冷却图案化设备MA。因此，可以减少曝光衬底的两层之间的图案化设备MA的温度变化的差异，甚至在曝光单个衬底W的时间周期内。因此，可以与补偿衬底W的批次的曝光期间的温度漂移相同的方式来补偿用于曝光单个衬底W的时间周期期间的温度漂移。
在一个实施例中，该方法包括：在衬底W上执行图案化层的衬底曝光操作期间热调节图案化设备MA，使得衬底曝光操作期间的图案化设备MA的温度基本上匹配于在衬底W上执行另一图案化层的另一衬底曝光操作期间的图案化设备MA的已知温度。
期望本发明的一个实施例通过去除导致覆盖的图案化设备MA中的加热效应来改善覆盖。期望本发明的一个实施例对产量不具有负面影响。
在上述实施例的任何一个中，光刻装置可进一步包括图3所示的抽气机26。抽气机26被配置为抽取图案化设备MA上方的气体，即，提取气体流25。抽气机26可以任选地包括在任意实施例中，但是对于本发明来说不是必须的。抽气机26被定位且配置为接收横跨图案化设备MA的平面表面22行进的气体流25。
当在平面图中看时，抽气机26可以定位在基本位于图案化设备MA与热调节器20相反的一侧。当在平面图中看是，抽气机26可以在气体流25到达图案化设备MA与热调节器20相反的一侧时提取气体。在一些实施例中，抽气机26处的气体的提取可以是主动或被动的。抽气机26可以包括任何数量的气体入口开口，并且可以包括用于拉引气体的低压***。
在一个实施例中，如图3所示，光刻装置包括清洗板27。在一个实施例中，抽气机26被清洗板27环绕，使得在清洗板27与抽气机26之间没有间隙。清洗板27形成阻挡，以阻挡否则会垂直地流至气体流25的气体。清洗板27被配置为形成用于气体流25的微环境的边界。
在干式光刻装置的条件下描述了上述许多示例。然而，本发明可等效地应用于浸入式光刻装置。应理解，任何上述特征可被任何其他特征使用，并且不是仅在本申请中覆盖明确描述的这些组合。
应理解，任何上述特征可以被任何其他特征使用，并且不是仅在本申请中覆盖明确描述的这些组合。此外，尽管上面为了方便已经在干式光刻装置的条件下描述了本发明的实施例，但应理解，本发明的实施例可以与光刻装置的任何形式结合使用。
虽然上面描述了本发明的具体实施例，但应理解，本发明可以不同于所述内容进行实践。上面的描述是说明性的而非限制性的。因此，本领域技术人员理解，在不背离以下阐述的权利要求的范围的情况下，可以对描述的本发明进行修改。

Claims (10)

1.一种图案化设备冷却***，用于热调节光刻装置的图案化设备，其中所述图案化设备在使用中被曝光辐射所照射，其中所述图案化设备冷却***包括：
热调节器，被配置为热调节所述图案化设备；以及
控制器，被配置为根据被所述图案化设备吸收的所述曝光辐射的量来控制所述热调节器。
2.根据权利要求1所述的图案化设备冷却***，其中所述控制器被配置为根据以下至少之一来控制所述热调节器：
每单位时间入射到所述图案化设备上的所述曝光辐射的量；
入射到所述图案化设备上的所述曝光辐射被所述图案化设备吸收的比例；
通过所述曝光辐射扫描所述图案化设备的扫描速度；以及
曝光路径的长度，通过所述曝光辐射沿着所述曝光路径扫描所述图案化设备。
3.根据权利要求1或2所述的图案化设备冷却***，其中所述热调节器包括喷嘴，所述喷嘴被配置为向所述图案化设备提供作为热调节流的气体，其中所述控制器被配置为控制以下至少之一：
由所述热调节器提供的气体的温度；以及
由所述热调节器提供的气体的流率。
4.一种热调节光刻装置的图案化设备的方法，所述图案化设备在使用中被曝光辐射所照射，所述方法包括：
根据被所述图案化设备吸收的所述曝光辐射的量来热调节所述图案化设备。
5.根据权利要求4所述的方法，包括根据代表以下至少之一的至少一个物理量来热调节所述图案化设备：
每单位时间入射到所述图案化设备上的所述曝光辐射的量；
入射到所述图案化设备上的所述曝光辐射被所述图案化设备吸收的比例；
通过所述曝光辐射扫描所述图案化设备的扫描速度；以及
曝光路径的长度，通过所述曝光辐射沿着所述曝光路径扫描所述图案化设备。
6.根据权利要求4或5所述的方法，还包括：
向所述图案化设备提供作为热调节流的气体；以及
控制以下至少之一：
提供给所述图案化设备的所述气体的温度；以及
提供给所述图案化设备的所述气体的流率。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，包括：
根据与衬底堆叠的第一层的曝光相关联的至少一个物理量来热调节所述图案化设备；以及
根据与所述衬底堆叠的第二层的曝光相关联的至少一个物理量来热调节所述图案化设备；
其中与所述第一层的曝光相关联的至少一个物理量不同于与所述第二层的曝光相关联的至少一个物理量。
8.根据权利要求7所述的方法，包括：
控制以下至少之一：
提供给所述图案化设备的气体的温度，使得曝光所述第一层时气体的温度不同于曝光所述第二层时气体的温度；以及
提供给所述图案化设备的气体的流率，使得曝光所述第一层时气体的流率不同于曝光所述第二层时气体的流率。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，包括：在用于在一批次衬底中的每个衬底上形成图案化层的批次曝光操作期间热调节所述图案化设备，使得所述批次曝光操作期间的所述图案化设备的温度基本匹配于用于在一批次衬底中的每个衬底上形成另一图案化层的另一批次曝光操作期间的图案化设备的已知温度。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，包括：在用于在衬底上形成图案化层的衬底曝光操作期间热调节所述图案化设备，使得所述衬底曝光操作期间的所述图案化设备的温度基本匹配于用于在衬底上形成另一图案化层的另一衬底曝光操作期间的图案化设备的已知温度。
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