具有热控制系统的光刻设备和方法与流程

具有热控制系统的光刻设备和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年2月11日递交的欧洲申请19156434.3的优先权，并且所述欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
3.本发明涉及一种光刻设备和一种光刻方法。


背景技术：

4.光刻设备是将期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ic)的制造中。在那种情况下，图案形成装置(其替代地被称作掩模或掩模版)可以用以产生待形成在ic的单层上的电路图案。可以将这种图案转印至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。通常经由成像至被设置在所述衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上来进行所述图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续地图案化的相邻目标部分的网络。光刻被广泛地认为是在ic以及其它器件和/或结构的制造中的关键步骤之一。
5.为了减小最小可印制大小，可以使用具有短波长的辐射来执行成像。因此，已提议使用提供在(例如)13nm至14nm的范围内的euv辐射的euv辐射源。已进一步提议可以使用具有小于10nm(例如在5nm至10nm的范围内，诸如6.7nm或6.8nm)的波长的euv辐射。这种辐射被称为极紫外(euv)辐射或软x射线辐射。
6.重叠误差指示了被成像至所述晶片上的掩模版图案的实际部位与期望的部位之间的偏差。对于此误差存在阈值，超出所述阈值则成像的结果是不可接受的。数量级为纳米(在euv中)且随着每下一代euv扫描器的出现而缩小。过程涉及将数十层的叠层中的下一经图案化层放置至先前经图案化层上，这些层一起将最终构成集成电子电路。一个层相对于另一层的侧向位移可能引起这些层没有被适当地连接，从而使得所述电路对于操作使用来说是不可接受的。
7.国际专利申请公布wo2018/041599以引用方式并入本文中。所述公布披露了一种euv光刻设备，所述euv光刻设备具有投影系统，所述投影系统被配置成经由隙缝将通过掩模而图案化的辐射束投影至被保持在衬底台上的衬底上的曝光区域上。所述衬底台是所述衬底平台处的元件且与所述衬底呈实体接触，并且可以与将所述衬底夹持至所述衬底台的静电夹具以实体的方式且在功能方面集成。所述静电夹具具有用以运走在所述夹具处所产生的热的冷却系统。所述光刻设备以扫描模式操作，其中所述掩模和所述衬底在投影期间被同时地扫描。用以将图案投影至衬底上的辐射束将大量热传递至该衬底，这造成所述衬底的局部加热。由所述加热造成的所述衬底的局部膨胀会减小经投影图案与已经存在于所述衬底上的图案重叠的准确度。为了解决此问题，wo2018/041599中所披露的所述光刻设备包括位于所述投影系统与所述衬底之间的冷却装置。所述冷却装置在经图案化的辐射束经由所述缝隙入射到所述衬底上的区域附近提供所述衬底的局部冷却。在一些实施例中，可
以执行预曝光校准操作以确保由所述冷却装置提供至所述衬底的冷却量处于期望的范围内。由于无需以高频率执行校准操作，则除了从所述冷却装置的冷却表面附近的传感器获得的测量结果以外、或代替从冷却装置的冷却表面附近的传感器获得的测量结果，所述校准操作也可以运用从衬底台冷却系统所获得的测量结果。
8.期望不从所述衬底移除与由辐射束所添加的热相比更多的热。因此，wo2018/041599披露了：在一些实施例中设置热屏蔽件以便减小在邻近于所述曝光区域的区域中的冷却。在实施例中，所述热屏蔽件设置有一个或更多个通道以允许通过使温度调节流体流经所述通道而冷却和/或加热所述热屏蔽件。通过一个或更多个通道的温度调节流体流可以被配置成将所述热屏蔽件维持处于诸如(例如)大约22℃的环境温度。
9.然而，仍存在确保由所述冷却装置所提供的冷却量平衡(即补偿)辐射束加热的量的问题。所述衬底台被配置成遵循所述光刻设备的隔室内的路线。问题在于，面向被保持在夹具上的所述衬底的表面可以处于不同的温度水平。这意味着每个表面引起至所述衬底的不同的未知热负荷。
10.这种未知热负荷可能有害地影响所述校准操作且因此影响由所述冷却装置进行的热提取。所得到的未被补偿的辐射束加热可能减小投影图案重叠在已经存在于衬底上的图案的准确度，即增加重叠误差。
11.此外，除了由辐射束加热引起的衬底的局部膨胀以外，未知热负荷也可能直接造成所述衬底的不想要的局部膨胀。这进一步增加重叠误差。


技术实现要素：

12.期望准确地控制所述冷却装置的热提取以补偿辐射束加热。此外，期望减小由所述衬底的不想要的膨胀造成的重叠误差。
13.根据本发明的第一方面，提供一种光刻设备，所述光刻设备被配置成经由投影光学器件将经图案化的辐射束投影至被保持在隔室中的晶片平台处的夹具上的半导体晶片的目标部分上，其中所述晶片平台被配置成在所述光刻设备的操作使用中在所述隔室内遵循一路线，并且其中所述光刻设备包括：
14.‑
第一部件，所述第一部件具有面向所述路线的第一部分的第一表面；
15.‑
第二部件，所述第二部件具有面向所述路线的第二部分的第二表面；
16.‑
热控制系统，所述热控制系统能够操作以将所述第一表面的第一温度和所述第二表面的第二温度维持处于公共设定点量值。
17.根据本发明的第二方面，提供一种光刻方法，包括：
18.‑
经由投影光学器件将经图案化的辐射束投影至被保持在光刻设备的隔室中的晶片平台处的夹具上的半导体晶片的目标部分上，其中所述光刻设备包括：
19.‑
第一部件，所述第一部件具有面向所述隔室内的路线的第一部分的第一表面；和
20.‑
第二部件，所述第二部件具有面向所述隔室内的所述路线的第二部分的第二表面；
21.‑
沿所述隔室内的所述路线输送所述晶片平台；以及
22.‑
操作热控制系统以将所述第一表面的第一温度和所述第二表面的第二温度维持处于公共设定点量值。
附图说明
23.现在将参考随附示意性附图而仅作为示例来描述本发明的实施例，在所述附图中，相对应的附图标记指示相应的部件，并且在所述附图中：
24.图1示意性地描绘具有反射投影光学器件的光刻设备；
25.图2是具有晶片平台隔室的图1的设备的更详细的视图；
26.图3示意性地图示根据已知实践和根据本发明的实施例而修改的双平台光刻设备中的测量和曝光过程；
27.图4示意性地描绘光刻设备的晶片平台隔室内部的仰视图；
28.图5示意性地描绘光刻设备的晶片平台隔室的内容物的截面图；
29.图6示意性地描绘经冷却的夹具上的晶片的曝光的截面图，其中冷却装置用以补偿辐射束加热；
30.图7示意性地描绘经冷却的夹具上的晶片的曝光的截面图，其中冷却装置用以补偿辐射束加热，并且其中具有寄生晶片和夹具加热；
31.图8示意性地描绘根据本发明的实施例的利用热控制系统的主动热控制的实施方式；以及
32.图9示意性地描绘根据本发明的实施例的利用冷却罩、使用其它部件的主动热控制而进行的辐射束加热补偿的实施方式。
具体实施方式
33.图1示意性地描绘光刻设备100。所述设备包括：
34.‑
源模块so；
35.‑
照射系统(照射器)il，被配置成用于调节辐射束b(例如，euv辐射)；
36.‑
支撑结构(例如掩模平台)mt，被构造成支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)ma且与被配置用以准确地定位所述图案形成装置的第一定位装置pm相连；
37.‑
衬底平台(例如晶片平台)wt，被构造成用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)w并且与配置用以准确地定位衬底的第二定位装置pw相连；以及
38.‑
投影系统(例如反射投影系统)ps，被配置成用于将由图案形成装置ma赋予辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分c(例如包括一根或更多根管芯)上。
39.照射系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射式、反射式、磁性式、电磁式、静电式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。
40.支撑结构mt以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置是否被保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置ma。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的、或其它夹持技术来保持所述图案形成装置。所述支撑结构可以包括框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所期望的位置上(例如相对于投影系统)。
41.术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示可以用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便于在衬底的目标部分上产生图案的任何装置。被赋予至辐射束的图案可以与在目标部分上形成的器件(诸如集成电路)中的特定的功能层相对应。
42.图案形成装置可以是透射型或反射型的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程
反射镜阵列和可编程lcd面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、衰减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，所述小反射镜中的每个小反射镜可以分立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。被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。
43.类似于照射系统，所述投影系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件，或其任何组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用真空的其它因素所适合的。可能期望将真空用于euv辐射，这是由于其它气体可能吸收过多辐射。因此，可以借助于真空壁和真空泵而将真空环境提供至整个束路径。
44.如这里所描绘的，所述设备属于反射类型(例如使用反射型掩模)。
45.所述光刻设备可以是具有两个(“双平台”)或更多个衬底平坦(和/或两个或者更多个掩模平台)的类型。在这种“多平台”机器中，可以平行地使用额外的平台，或者可以在一个或者更多个平台上执行预备步骤的同时，而一个或更多个其它平台被用于曝光。
46.参考图1，照射器il从源模块so接收极紫外辐射束。用以产生euv光的方法包括但不必限于利用在euv范围内的一个或更多个发射谱线将具有至少一个元素(例如氙、锂或锡)的材料转换成等离子体状态。在一种这样的方法(常常被称为激光产生等离子体“lpp”)中，可以通过利用激光束来照射燃料(诸如具有所需谱线发射元素的材料的小滴、流或簇)而产生所需的等离子体。所述源模块so可以是包括激光器(图1中没有图示)的euv辐射系统的一部分，所述激光器用于提供激发所述燃料的激光束。得到的等离子体发射输出辐射，例如euv辐射，所述辐射是使用安置于所述源模块中的辐射收集器来收集的。例如，当使用co2激光器以提供用于燃料激发的激光束时，所述激光器与所述源模块可以是分立的实体。
47.在这些情况下，不会将激光器看成形成所述光刻设备的一部分，且借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统bd，将所述辐射束从所述激光器传递至所述源模块。在其它情况下，所述源可以是所述源模块的组成部分(例如，当所述源是放电产生等离子体euv发生器(常常被称为dpp源)时)。
48.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。通常，可以对所述照射器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，诸如琢面场反射镜装置和琢面光瞳反射镜装置。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。
49.所述辐射束b入射到被保持在支撑结构(例如掩模平台)mt上的图案形成装置(例如掩模)ma上，并且由所述图案形成装置ma来图案化。在从所述图案形成装置(例如，掩模)ma反射之后，所述辐射束b穿过投影系统ps，所述投影系统ps将束聚焦到所述衬底w的目标部分c上。借助于第二定位装置pw和位置传感器ps2(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容器传感器)，可以准确地移动所述衬底平台wt，例如以便于将不同的目标部分c定位于所述辐射束b的路径中。类似地，可以将所述第一定位装置pm和另一个位置传感器ps1用于相对于所述辐射束b的路径准确地定位所述图案形成装置(例如，掩模)ma。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准图案形成装置(例如，掩模)ma和衬底w。
50.设置euv隔膜(例如，表膜pe)以防止所述图案形成装置受到所述系统内的粒子污染。在所示出的部位处和/或在其它部位处设置这样的表膜。可以提供另一euv隔膜spf作为光谱纯度滤波器，其能够操作以滤出不想要的辐射波长(例如，duv)。这些不想要的波长可能以不期望的方式影响晶片w上的光致抗蚀剂。所述spf也可以可选地帮助防止投影系统ps内的投影光学器件受到在放气期间所释放的粒子污染(或替代地，为进行这种操作，可以设置表膜来代替所述spf)。这些euv隔膜中的任一euv隔膜可以包括本文中所披露的euv隔膜中的任一euv隔膜。
51.可以在多种模式中使用所描绘的设备。在扫描模式中，在对所述所述图案形成装置支撑件(例如，掩模平台)mt和所述衬底平台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，单次的动态曝光)。衬底平台wt相对于图案形成装置支撑件(例如掩模平台)mt的速度和方向可以通过所述投影系统ps的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。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决定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。如在本领域中是众所周知的，其它类型的光刻设备和操作模式是可能的。例如，步进模式是已知的。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案形成装置被保持静止但具有改变的图案，并且移动或扫描所述衬底平台wt。
52.也可以使用对上文所描述的使用模式的组合和/或变化或完全不同的使用模式。
53.图2更详细地示出所述光刻设备的实施例，所述光刻设备包括辐射系统42、所述照射系统il和所述投影系统ps。如图2中示出的所述辐射系统42属于使用激光产生等离子体作为辐射源的类型。可以由从例如氙(xe)、锂(li)或锡(sn)产生的非常热的等离子体产生euv辐射。在实施例中，使用sn以产生等离子体，以便发射在euv范围内的辐射。
54.所述辐射系统42体现图1的所述设备中的源so的功能。辐射系统42包括源腔室47，在这种实施例中，源腔室47不仅大体上围封euv辐射源，而且围封收集器50，在图2的示例中，收集器50是正入射收集器即法向入射收集器，例如多层反射镜。
55.作为lpp辐射源的部分，激光系统61被构造和布置成提供激光束63，激光束63由束传递系统65传递穿过被设置在收集器50中的孔67。此外，所述辐射系统包括由目标材料供应装置71供应的目标材料69，诸如，sn或xe。在此实施例中，所述束传递系统65被布置成建立大体上聚焦于期望的等离子体形成位置73上的束路径。
56.在操作中，也可以被称作燃料的目标材料69由所述目标材料供应装置71以小滴的形式供应。阱72被设置在所述源腔室47的相对侧上，以捕获不管出于任何原因未变成等离子体的燃料。当所述目标材料69的这种小滴到达等离子体形成位置73时，所述激光束63照射到所述小滴上，并且euv辐射发射等离子体形成在所述源腔室47内部。在脉冲式激光器的情况下，这种情形涉及对激光辐射的脉冲进行定时以与所述小滴通过所述位置73的传递重合。这些情形产生具有若干105k的电子温度的高度离子化的等离子体。在这些离子的去激发和再结合期间所产生的带能辐射包括在位置73处从所述等离子体发射的想要的euv。所述等离子体形成位置73和孔52分别位于收集器50的第一焦点和第二焦点处，并且euv辐射由正入射收集器反射镜50聚焦至中间焦点if上。
57.从所述源腔室47发出的辐射束经由反射器53、54而穿越所述照射系统il，如在图2中由所述辐射束56所指示的。所述反射器经由表膜pe将所述束56引导至被定位在支撑件
(例如掩模版平台或掩模平台)mt上的图案形成装置(例如掩模版或掩模)上。形成了经图案化束57，所述经图案化束由投影系统ps经由反射元件58、59而成像至由晶片平台或衬底平台wt所承载的衬底上。所述衬底w由静电夹具cl保持在所述衬底平台wt上。所述衬底平台wt与其夹具cl被容纳于晶片平台隔室wsc中。
58.所述投影系统ps具有被安装在提供特定低压环境的容器(箱)中的投影光学器件。这种容器被称为投影光学器件箱(pob)。pob和所述晶片平台隔室wsc是分别单独的环境。在曝光期间，由于从pob所接收的辐射，则光致抗蚀剂可能放气。这些气体不应到达所述投影光学器件，这是因为它们可能污染反射镜的表面(pob在euv中包含反射型光学部件)。污染可以接着干涉成像。因此，提供动态气锁dgl(图中未示出)以减小这种污染。
59.比所示出的元件更多的元件通常可以存在于照射系统il和投影系统ps中。例如，可以存在一个、两个、三个、四个或甚至更多个反射元件，而不是图2中示出的两个元件58和59。
60.如本领域技术人员将知晓的，可以定义参考轴x、y和z以用于测量和描述所述设备，其各种部件，以及辐射束55、56、57的几何形状和行为。在设备的每个部件处，可以定义x轴、y轴和z轴的局部参考坐标系。z轴在系统中的给定点处与光轴o的方向大致重合，并且当描述相对于图案形成装置的空间关系时大体上垂直于图案形成装置(掩模版)ma的平面且当描述相对于衬底w的空间关系时垂直于衬底w的平面。在所述源模块(设备)42中，x轴与燃料流(69，下文所描述的)的方向大致重合，而y轴正交于从页面中向外指向的方向，如所指示的。另一方面，在保持所述掩模版ma的所述支撑结构mt附近，局部x轴大体上横向于与局部y轴对准的扫描方向。出于方便起见，在示意图图2的这种区域中，x轴从页面向外指向，再次如所标记的。这些指定在本领域中是常规的，并且将在本文中出于方便起见而被采用。原则上，可以选择任何参考坐标系以描述所述设备及其行为。
61.除了产生想要的euv辐射以外，等离子体也可以产生其它波长的辐射，例如在红外、可见光、uv(紫外)和duv(深紫外)范围内的辐射。也可以存在来自所述激光束63的ir(红外)辐射。在所述照射系统il和投影系统ps中不想要非euv波长，并且可部署各种措施来阻挡非euv辐射。如图2示意性地描绘的，对于ir、duv和/或其它不想要的波长，可以将光谱纯度滤波器spf应用于虚拟源点if的上游。在图2所示出的特定示例中，描绘了两个光谱纯度滤波器，其中一个光谱纯度滤波器在所述源腔室47内且一个光谱纯度滤波器在所述投影系统ps的输出处。
62.图3图示了用以曝光双平台光刻设备中的衬底w上的目标部分(例如管芯)的步骤。两个衬底平台(也被称作晶片平台)被配置成在所述光刻设备的操作使用中遵循所述晶片平台隔室(图2中的wsc)内的路线。所述衬底始于预对准器中并且被转移至将所述衬底保持在夹具中的衬底平台。接着沿由步骤200、202、204、210、212、214、216、218、210和220所指示的路线来输送所述衬底。
63.所述真空预对准器vpa是晶片运送装置的部分。所述预对准器是将衬底w’放置至正确定向中(在局部x
‑
y平面中)的机器人，使得衬底w’当在步骤200处被转移至衬底平台时具有正确定向且准备就绪用于进行测量操作mea。
64.测量站mea处所执行的步骤是在左侧虚线框内，而右侧虚线框示出曝光站exp处所执行的步骤。有时，衬底平台wta、wtb中的一个衬底平台将位于曝光站处，而另一衬底平台
位于测量站处，如上文所描述的。在步骤200处，由图中未示出的机构从所述真空预对准器vpa装载新衬底w’。并行地处理这两个衬底(测量站处的衬底和曝光站处的另一衬底)以便增加所述光刻设备的吞吐量。
65.最初参考新近装载的衬底w’，这个衬底可以是先前未被处理的衬底，且利用新的抗蚀剂而制备以供在设备中进行第一次曝光。然而，通常，所描述的光刻过程将仅仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，使得衬底w’已经穿过这种设备和/或其它光刻设备若干次，并且也可以经历后续过程。特别针对改善重叠性能的问题，任务是确保新的图案被确切地施加于已经经受图案化和处理的一个或更多个循环的衬底上的正确位置中。这些处理步骤逐渐地在所述衬底中引入变形，所述变形必须被测量和校正以实现令人满意的重叠性能。
66.可以在其它光刻设备中执行先前的和/或后续的图案化步骤(如刚才提及的)，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行先前的和/或后续的图案化步骤。例如，所述器件制造过程中的在诸如分辨率和重叠之类的参数方面要求非常高的一些层相比于要求较不高的其它层可以在较先进的光刻工具中来执行。因此，一些层可以曝光于浸没型光刻工具中，而其它层曝光于“干式”工具中或真空工具中。一些层可以曝光于在duv波长工作的工具中，而其它层使用euv波长辐射来曝光。
67.在202处，使用衬底标记p1(被描绘为四个十字形)等和图像传感器(图中未示出)的对准测量用以测量和记录所述衬底的相对于衬底平台wta/wtb的对准。另外，将使用对准传感器as来测量跨越所述衬底w’的若干对准标记。在一个实施例中，这些测量被用以建立“晶片栅格”，所述晶片栅格非常准确地映射了标记的跨越所述衬底的分布，包括相对于名义矩形栅格的任何变形。
68.在步骤204处，也使用水平传感器ls来测量相对于x
‑
y位置的晶片高度(z)图。通常，高度图是仅用以实现经曝光的图案的准确聚焦。主要地，所述高度图仅用以实现经曝光的图案的准确聚焦。可以另外出于其它目的使用高度图。
69.当装载衬底w’时，接收配置方案数据206，所述配置方案数据限定待执行的曝光，并且也限定所述晶片和先前产生于晶片上的图案以及待产生于晶片上的图案的性质。在202、204处进行的晶片位置、晶片栅格和高度图的测量被添加至这些配置方案数据，使得可以将配置方案数据和测量数据208的完整集合传递至所述曝光站exp。对准数据的测量结果例如包括以与作为光刻过程的产物的产品图案呈固定或名义固定关系而形成的对准目标的x位置和y位置。恰好在曝光之前获得的这些对准数据用以产生对准模型，对准模型具有将模型拟合至所述数据的参数。这些参数和所述对准模型将在曝光操作期间用以校正在当前光刻步骤中所施加的图案的位置。在使用中的所述模型在所测量的位置之间内插位置偏差。常规对准模型可能包括四个、五个或六个参数，所述参数一起以不同尺寸限定“理想”栅格的平移、旋转和缩放。使用较多参数的进阶模型是众所周知的。
70.在210处，调换晶片w’与w，使得经测量的衬底w’变成衬底w而进入曝光站exp。在图1的示例设备中，通过交换所述设备内的衬底平台wta与wtb来执行这种调换，使得衬底w、w’保持准确地被夹持且定位在那些支撑件上，以保留所述衬底平台与这些衬底自身之间的相对对准。因此，一旦已调换所述平台，则为了在对曝光步骤的控制中利用针对所述衬底w(以前为w’)的测量信息202、204，所有必需的在于确定投影系统ps与衬底平台wtb(以前为wta)
之间的相对位置。在步骤212处，使用掩模对准标记(图中未示出)来执行掩模版对准。在步骤214、216、218中，将扫描运动和辐射施加于跨越整个所述衬底w的连续目标部位处，以便完成多个图案的曝光。
71.通过在所述曝光步骤的执行过程中使用在所述测量站处所获得的所述对准数据和高度图，则使这些图案相对于期望的部位被准确地对准，并且具体地相对于先前放置于同一衬底上的特征而被准确地对准。在步骤220处从所述设备卸载当前被标注为w”的经曝光后的衬底，以根据经曝光的图案最终使其经历蚀刻或其它过程。
72.本领域技术人员将知晓上述描述是在真实制造情形的一个示例中所涉及的多个非常详细的步骤的简化概述。例如，常常将存在使用相同或不同标记的粗略和精细测量的分立的阶段，而不是在单程中测量对准。粗略和/或精细对准测量步骤可以在高度测量之前或之后被执行，或交错执行。
73.实施例可以包括具有冷却罩或冷却装置的扫描器。扫描器具有这样的部件：其表面时不时地出现在晶片的视线内。所述部件全部被热调节，以使它们采用相同的温度。
74.光刻扫描器有用于从所述晶片提取热的冷却装置，所述热是通过由所述晶片对成像辐射的吸收而产生的。
75.需要非常准确地控制所述冷却装置的冷却功率并且所需的冷却功率取决于许多参数。
76.这些参数的值可以根据情境而变化并且在下文所描述的晶片加热前馈(whff)模型中被考虑。
77.所提取的热与所产生的热之间的失配引起所述晶片的热引发变形，所述变形引起重叠误差：所成像图案的部位相对于期望的部位的不希望的侧向位移。
78.需要相对于在所述晶片处所接收的成像辐射来校准所述冷却装置。所使用的校准机制的示例涉及监测所述静电夹具的在夹具的入口处的冷却水的温度与冷却水的在所述夹具的出口处的温度之间的差。
79.温度差指示在冷却水的传递穿过晶片夹具期间由所述冷却水所吸收的热(或释放的热)。理想地，入口与出口之间的冷却水的温度差表示由所述冷却装置所提取的热与在所述晶片中由从成像辐射束所接收的辐射产生的热之间的失配。
80.然而，所述晶片夹具的冷却水除了暴露至来自曝光辐射的热负荷以外，也暴露至寄生热负荷。所述扫描器中表示寄生热负荷的部件的示例是具有在其通过所述晶片平台隔室的路线上面向所述晶片平台的表面的部件。结果，所述寄生热负荷干涉由所述冷却装置进行的热提取的控制。
81.图4示意性地描绘光刻设备的晶片平台隔室内部的仰视图的示例。这是从所述晶片的视点所观察而将会看到的视图。所述晶片运送装置wh位于左侧处。图3中示出的真空预对准器vpa是所述晶片运送装置的部件。所述测量站mea具有具备两个部件ws
‑
hs
‑
a和ws
‑
hs
‑
b的晶片平台热屏蔽件，所述晶片平台热屏蔽件。所述曝光站exp具有具备两个部件ws
‑
hs
‑
c和ws
‑
hs
‑
d的晶片平台热屏蔽件。此外，在所述曝光站exp处，所述冷却罩热屏蔽部件ch
‑
hs被示出紧邻于所述投影光学器件箱孔口(hatch)部件pob
‑
h。经由所述冷却罩热屏蔽件ch
‑
hs与所述投影光学器件箱孔口pob
‑
h之间的间隙来执行所述曝光。这些部件面向由所述晶片平台遵循的路线的不同部分，如参考图3所描述的。
82.所述量测框架mf由交叉阴影线元件示出。量测框架是用作针对量测部件的参考件的可信子系统，量测部件例如是准确地测量所述晶片平台的位置并且测量所述晶片的形貌的部件。所述量测框架是在机械性质方面非常刚性的构造，其被保持处于稳定的且精确的温度以便最小化由于所述量测框架的热引发变形所引起的测量结果的不准确性。
83.图5示意性地描绘了光刻设备的晶片平台隔室的内容物的截面图。所述量测框架mf再次以交叉阴影线示出。所述晶片运送装置具有所述晶片w上方的部件wh。所述晶片运送装置也具有所述晶片下方的呈真空预对准器vpa的形式的部件。跨越所述测量站mea和曝光站exp，所述晶片平台热屏蔽部件ws
‑
hs
‑
a和ws
‑
hs
‑
b被示出在由夹具cl所支撑的晶片w上方。在曝光站exp中，所述冷却罩热屏蔽部件ch
‑
hs和投影光学器件箱孔口部件pob
‑
h被示出在另一晶片w上方，另一晶片w由其相应的夹具cl所支撑。在不存在下文所描述的实施例的操作的情况下，部件wh、ws
‑
hs
‑
a/b/c/d、ch
‑
hs和pob
‑
h的表面可以具有不同温度，从而导致至所述晶片的许多寄生热负荷。所述寄生热负荷干涉由所述冷却装置进行的热提取的控制，现在将参考图6和图7对其进行描述。
84.图6示意性地描绘经冷却的夹具上的晶片的曝光的截面图，其中冷却装置用以补偿辐射束加热。提供冷却罩ch及其热屏蔽件ch
‑
hs(诸如如在wo2018/041599中所披露的冷却元件和热屏蔽件)以将局部冷却功率p
ch
提供至所述晶片w。冷却的目的是平衡所述局部冷却功率p
ch
与辐射束加热功率p
euv
。
85.所述冷却罩ch用以从所述晶片w移除热以防止滑动并且减小原始重叠影响。为了将来自所述晶片的热输送至冷却罩，例如经由所述冷却罩在冷却罩指形件(其是所述冷却罩的在向下方向上与所述晶片最接近的部分)与所述晶片w之间提供用以输送热的氢气。
86.所述冷却罩ch的所需的冷却功率由以下方程确定：
87.p
ch
＝h(p,t,z,tac)*a*δt
ch
‑
wafer
88.其中h是热传递系数(取决于压力、温度和飞行高度和tac)，a是表面积，δt
ch
‑
wafer
是冷却罩与晶片之间的温度差。飞行高度是(静止的)冷却罩与(移动的)晶片平台wt上的晶片之间的距离。tac是两个表面的热适应系数并且是表征气体或蒸汽粒子在它们的与固体或液体本体表面碰撞时的行为的物理量。适应系数的值取决于表面性质和状态并且取决于环境中的气体混合物的成份和压力，并且取决于其它参数。
89.每产品层需要从所述晶片提取的功率是不同的且理想地应与euv功率完美地平衡且被馈送至晶片加热前馈模型(whff模型)中。whff模型使得能够预测待通过启动冷却罩加热器或冷却器而中和的温度差(图9中的928)。所述模型也可以预测原始重叠影响(图9中的934)，原始重叠影响可以由pob(图9中的918)的光学系统校正。
90.至所述whff模型的输入可以包括：
91.·
euv功率；
92.·
掩模版反射曲线；
93.·
晶片/夹具中的有效ir功率；
94.·
冷却罩功率p
ch
；
95.·
扫描速度；
96.·
夹具冷却水流动速率；以及
97.·
dgl负荷曲线。
98.所述模型与现实情况之间的功率的任何失配都可能造成对重叠误差的贡献。
99.为了减小由于功率失配的重叠误差，则相对于所述euv功率来校准所述冷却罩功率。这种校准由所述夹具内的功率测量来执行。由于系统可能漂移，因此持续地监测所述平衡。
100.通过比较所述夹具上方的所测量的温度差δt与所述whff模型的建模值，可以至少当不平衡性由所述冷却罩引起而且不由未知寄生热负荷引起时校正任何不平衡性。
101.利用冷却水cw来以热的方式控制所述夹具cl。通过监测所述冷却水的温度t
out
‑
t
in
(进入的冷却水与退出的冷却水之间的δt)，则可以确定关于所述冷却罩ch提取多少热p
ch
的信息。
102.当流动速率是已知的且稳定的时，所述夹具cl上方的温度差δt是针对所述冷却罩功率p
ch
的量度。在理想情形中，不存在至所述晶片的寄生热负荷并且所述夹具中的测量功率是euv与冷却罩之间的平衡。不同的寄生热负荷作用于晶片/夹具且这些寄生热负荷将干涉所述功率测量，并且这些寄生热负荷现在参考图7来加以描述。
103.图7示意性地描绘经冷却的夹具上的晶片的曝光的截面图，其中冷却装置用以补偿辐射束加热，并且其中具有寄生晶片和夹具加热。
104.图7包括图6的所有元件，但添加寄生热负荷。用以将来自所述晶片w的热输送至所述冷却罩ch的氢气可以分散于隔室中且也输送来自面向所述晶片w和所述夹具cl的表面的热。这引起热负荷。例如，图4和图5中示出的晶片平台热屏蔽部件ws
‑
hs
‑
c和ws
‑
hs
‑
d具有可以经由所述晶片将功率p
ws
‑
hs
提供至所述夹具的表面。此外，例如，图4和图5中示出的pob孔口部件pob
‑
h具有可以经由所述晶片将功率p
pob
‑
h
提供至所述夹具的表面。此外，图4和图5中示出的量测框架mf以及附接至其的传感器具有可以经由所述晶片将功率p
mf
提供至所述夹具的表面。如果以与所述量测框架mf的温度设定点不同的温度设定点来以热的方式控制所述夹具cl，则可以是这种情况。
105.当所述晶片平台wt在其路线上前进通过所述晶片平台隔室时，所述晶片平台wt经过具有面向所述路线的相应部分的表面的其它部件。这些表面可能引起寄生热负荷。例如，所述晶片运送装置wh可以经由晶片将功率p
wh
提供至所述夹具。类似地，当所述晶片在真空预对准器vpa上被定向和以热的方式调节时，真空预对准器的表面可以经由晶片的从vpa至夹具的转移而将功率p
vpa
(图中未示出)提供至所述夹具。
106.经由所述晶片和夹具，对寄生热负荷求和作为寄生功率p
par
，并且将其与由所述辐射束加热功率p
euv
和所述冷却罩功率p
ch
的不平衡性引起的夹具冷却功率p
cl
相加。由热负荷引起的功率p
par
和p
cl
被积分至一个冷却水cw温度差t
out
‑
t
in
中。这使得不可能使用所述冷却水cw温度差t
out
‑
t
in
来区分所述不平衡性的实际来源。关于寄生热负荷的第二问题是，所述寄生热负荷在曝光期间将直接地加热所述晶片，这引起热膨胀和额外的重叠误差。
107.本发明中的实施例在晶片平台隔室中建立小型环境以消除所述寄生热负荷。这接着能够实现所述冷却罩功率的在线(在操作使用中)校准和准确控制。
108.可以借助于向时不时面向晶片的表面提供相同的(或非常接近于相同的)稳定温度来消除所述寄生热负荷。
109.这些表面包括所述晶片平台处的晶片夹具，以及其中所述晶片平台移动所围绕的光刻设备的晶片平台隔室中的热屏蔽件。
110.优选地，主动地控制这些表面中的每个表面的温度以维持温度设定点，而不论这些表面在所述光刻设备的操作使用中自身接收变化的热负荷。
111.为了允许在线冷却罩校准，待从方程式移除所述寄生热负荷。这是通过晶片平台隔室热小型环境来完成的。基本上，这意味着大多数或全部面向晶片的表面(包括夹具和晶片运送装置)被主动地控制至相同温度水平。这被称为主动热控制。
112.如上文所论述的，在不存在主动热控制的情况下，如图4所示面向所述晶片平台的所有表面可能处于不同的温度水平。这意味着每个表面引起至所述晶片的不同的未知热负荷(经由氢气传导或辐射)。这对在线校准和直接重叠效应两者具有不利的影响。
113.在初始状态中，所有面向所述晶片的表面可以具有不同的温度偏移。
114.在相等温度状态中，所有表面相对于彼此被校准至相同温度，但这种温度可以不同于所述量测框架。存在仍处于偏移的显著表面积(图4中的交叉阴影线)，这仍造成至晶片/夹具的寄生热负荷。
115.在最佳热匹配状态中，通过将面向晶片的表面的设定点降低至所述量测框架的设定点(22℃)，则在所述表面中的任意表面之间不再存在温度差。这时，来自面向晶片的表面的所有寄生热负荷被最小化。
116.为了确保每个面向晶片的表面的温度在曝光期间所施加的变化的负荷下保持稳定，则使用主动热控制。这意味着每个模块得到分立的控制回路，所述控制回路具有例如冷却水加热器或冷却器以维持所述设定点，与所述夹具类似。针对所有面向晶片的表面重复这种方法。为了使得能够将所有表面主动地控制至所述相同设定点，例如确切地为22℃，则可以将所述冷却水预先冷却22℃以下大致100mk。为了使所述冷却水冷却，则存在例如若干选项：
117.·
每分支的分离的帕耳帖元件；
118.·
一个单个帕耳帖元件，对所有分支进行预冷却；
119.·
处于降低的设定点的单独的机柜；以及
120.·
具有多个输出的单个机柜，每个输出处于不同温度。
121.图8示意性地描绘根据本发明的实施例的利用热控制系统的主动热控制的实施方式。
122.机柜cab经由歧管man在穿过所述晶片平台隔室中的各个部件的回路中泵送冷却水。所述部件是真空预对准器vpa、静电夹具cl、反射镜块mb、晶片平台热屏蔽件ws
‑
hs(表示图4中的ws
‑
hs
‑
a/b/c/d，每个都具有独立的热控制)、冷却罩热屏蔽件ch
‑
hs和pob孔口pob
‑
h。单独的主动热控制单元actu放置于所述真空vac外部并且保持所有加热器h以分立地控制针对每个分支的冷却水设定点。存在用于控制所需的若干额外温度传感器(其各自由围封十字形的圆圈来描绘)。所述传感器用以通过测量跨越整个相应加热器h上的冷却水温度差δt
h
来控制进入的冷却水温度。所述部件上的传感器用以通过测量跨越整个相应的部件上的冷却水温度差δt
c
来抑制所述系统中的动态热负荷。替代地(图中未示出)，所述传感器可以定位在模块的返回分支中。阀v在atcu的控制下用以设定用于校准的流率。
123.顶部部件vpa、cl、mb被独立地以热的方式加以控制。所述顶部元件能够操作以将温度维持处于公共设定点量值(在这个示例中为22℃)，但所述顶部部件在如何控制水温方面是与atcu分离的。因为所述顶部部件也使用水来主动地控制晶片温度，所以在这个示例
中，与atcu控制器可以提供的速度相比，反馈回路必须更快速(其具有被安装在所述多个部件上的多个加热器)。atcu和独立温度控制器一起构成热控制系统。
124.图9示意性地描绘根据本发明的实施例的利用冷却罩利用其它元件的主动热控制的辐射束加热补偿的实施方式。
125.光刻设备被配置成经由投影光学器件918将经图案化的辐射束投影至被保持在隔室(图2中的wsc)中的晶片平台处的夹具910上的半导体晶片916的目标部分上。所述晶片平台被配置成在所述光刻设备的操作使用中遵循所述隔室内的路线(如参考图3所描述的)。在所述隔室中维持真空，这对于与euv光刻一起使用至关重要，其中在所述晶片平台隔室与所述pob之间具有开口。所述真空也具有移除与所述冷却装置一起使用的不想要的氢气的效应，以减小从所述隔室中的其它部件至晶片和夹具的寄生热传递。
126.所述光刻设备具有第一部件，例如冷却装置热屏蔽部件(图4至图7中的ch
‑
hs)，所述冷却装置热屏蔽部件具有面向所述路线的第一部分的第一表面908。所述冷却装置热屏蔽件被布置成将所述冷却装置的至少一部分与所述晶片平台屏蔽。
127.所述光刻设备具有第二部件，例如晶片平台热屏蔽部件(图4和图5中的ws
‑
hs
‑
a/b/c/d)，所述晶片平台热屏蔽部件具有面向所述路线的第二部分的第二表面912。
128.热控制系统902、906能够操作以将所述第一表面908的第一温度和所述第二表面912的第二温度维持处于公共设定点量值900，在这个示例中为22℃。这具有减小寄生热负荷和寄生热负荷的变化的效应，这种情形改善了所述冷却装置冷却校准，因而减小重叠误差。
129.如果在所述夹具的设定点与第一表面和第二表面的公共设定点之间存在温度偏移，则寄生热负荷将是恒定的并且可以通过校准而被建模或考虑。然而，所述热控制系统904能够操作以将所述夹具910的第三温度维持处于公共设定点量值900。这具有使寄生热负荷趋向于零的有益效果，这是因为面向所述晶片(包括所述晶片下方的夹具和所述晶片上方的部件表面)的全部或大多数表面是使用所述公共设定点量值来以热的方式加以控制的。公共设定点量值意味着所述设定点是相同的，或在所述表面的热控制公差的范围内。优选地，用于控制每个部件或表面的公共设定点的实例是相同的。替代地，公共设定点的实例可以优选相差不到0.05℃，或更优选不到0.005℃。因而，所述公共设定点的实例应足够接近使得所述寄生热负荷被减小为明显地小于所述夹具冷却功率，优选地小于所述夹具冷却功率的5％，更优选地小于所述夹具冷却功率的1％。
130.另外或替代地，其它热屏蔽部件(诸如如参考图4和图5所描述的pob孔口)或所述量测框架(如参考图4和图5所描述的mf)的表面可以被维持处于所述公共设定点量值900。这些表面具有减小寄生热负荷和寄生热负荷的变化的效应。
131.冷却装置914(图6和图7中的ch)被定位在所述投影光学器件(图2中的ps)下方且被配置成从所述目标部分提取经由所述辐射的吸收而产生的热。所述冷却装置具有减小重叠误差的效应，如上文所描述的。所述冷却装置914的由其热屏蔽件908屏蔽的热提取p
ch
是基于夹具冷却的测量结果920(δt 922)来加以控制的。这是有用的，这是因为冷却装置功率的直接测量，诸如测量所述冷却装置的冷却剂液体，并没有准确地反映所述晶片上的局部冷却。一旦在面向晶片平台路线的表面处实现所述公共设定点，则夹具冷却的测量就提供冷却装置功率与辐射束加热功率之间的不平衡性的简单测量。在这个示例中，夹具冷却
的测量包括冷却水cw温度梯度(t
out
‑
t
in
，如图7中示出)和质量流率的测量结果。这样的测量具有相对简单的优点。
132.所述光刻设备能够操作以使用基于冷却装置的热提取p
ch
的whff模型930来控制所述投影系统918以调整938经图案化的辐射束，从而补偿衬底变形。所述whff模型930及其输入数据924在上文参考图6来描述。所述whff模型计算x、y和z曝光校正934，所述x、y和z曝光校正用以调整938经图案化的辐射束。调整经图案化的辐射束具有减小重叠误差的效应。通过将温度控制至面向晶片平台路线的表面处的公共设定点来维持所述调整的完整性。
133.所述光刻设备还包括能够操作以在所述晶片转移至所述夹具910之前定向和热调节所述晶片的晶片预对准器(图5中的vpa)。所述热控制系统能够操作以将所述晶片预对准器的第四温度维持处于所述公共设定点量值900。这没有被示出于图9中，但其与所述晶片运送装置热屏蔽部件表面912的控制906基本上相同。以这种方式控制所述预对准器的温度具有减小所述晶片和夹具上的寄生热负荷的效应。
134.实施例移除从所述面向晶片的表面朝向所述夹具的几乎所有的寄生热负荷。实施例也减小造成晶片的热膨胀的面向晶片的表面的直接热负荷影响，因而进一步减小重叠误差。
135.本文中所使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(uv)辐射(例如具有为或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(euv)辐射(例如具有在5nm至20nm范围内的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。
136.术语“透镜”在情境允许的情况下可以指代各种类型的光学部件中的任一类型的光学部件或其组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。
137.本发明的广度和范围不应受上述示例性实施例中的任一示例性实施例限制，而应仅根据以下权利要求及其等效物来限定。
138.方面1.一种光刻设备，所述光刻设备被配置成经由投影光学器件将经图案化的辐射束投影至被保持在隔室中的晶片平台处的夹具上的半导体晶片的目标部分上，其中所述晶片平台被配置成在所述光刻设备的操作使用中在所述隔室内遵循一路线，并且其中所述光刻设备包括：
‑
第一部件，所述第一部件具有面向所述路线的第一部分的第一表面；
‑
第二部件，所述第二部件具有面向所述路线的第二部分的第二表面；
‑
热控制系统，所述热控制系统能够操作以将所述第一表面的第一温度和所述第二表面的第二温度维持处于公共设定点量值。
139.方面2.根据方面1所述的光刻设备，其中所述热控制系统能够操作以将所述夹具的第三温度维持处于所述公共设定点量值。
140.方面3.根据方面1或方面2所述的光刻设备，还包括冷却装置，所述冷却装置定位在所述投影光学器件下方且被配置成从所述目标部分提取经由对所述辐射的吸收而产生的热，其中基于所述夹具的冷却的测量结果来控制所述冷却装置的热提取。
141.方面4.根据方面3所述的光刻设备，其中所述夹具的冷却的所述测量结果包括冷却水温度梯度和质量流率的测量结果。
142.方面5.根据方面3或方面4所述的光刻设备，其中所述光刻设备能够操作以使用基于所述冷却装置的所述热提取的模型来控制所述投影系统以调整所述经图案化的辐射束来补偿衬底变形。
143.方面6.根据任一前述方面所述的光刻设备，还包括晶片预对准器，所述晶片预对准器能够操作以在所述晶片转移至所述夹具之前定向和热调节所述晶片，并且其中所述热控制系统能够操作以将所述晶片预对准器的第四温度维持处于所述公共设定点量值。
144.方面7.根据任一前述方面所述的光刻设备，其中在所述光刻设备的操作使用中，在所述隔室中维持真空。
145.方面8.根据任一前述方面所述的光刻设备，其中部件包括被布置成将所述冷却装置的至少一部分与所述晶片平台屏蔽的器件冷却装置热屏蔽件。
146.方面9.根据任一前述方面所述的光刻设备，其中部件包括热屏蔽件。方面10.根据任一前述方面所述的光刻设备，其中部件包括量测框架。
147.方面11.一种光刻方法，包括：
‑
经由投影光学器件将经图案化的辐射束投影至被保持在光刻设备的隔室中的晶片平台处的夹具上的半导体晶片的目标部分上，其中所述光刻设备包括：
‑
第一部件，所述第一部件具有面向所述隔室内的路线的第一部分的第一表面；和
‑
第二部件，所述第二部件具有面向所述隔室内的所述路线的第二部分的第二表面；
‑
沿所述隔室内的所述路线输送所述晶片平台；以及
‑
操作热控制系统以将所述第一表面的第一温度和所述第二表面的第二温度维持处于公共设定点量值。
148.方面12.根据方面11所述的光刻方法，还包括：操作所述热控制系统以将所述夹具的第三温度维持处于所述公共设定点量值。
149.方面13.根据方面11或方面12所述的光刻方法，还包括：操作定位在所述投影光学器件下方的冷却装置以从所述目标部分提取经由对所述辐射的吸收而产生的热，其中基于所述夹具的冷却的测量结果来控制所述冷却装置的热提取。
150.方面14.根据方面13所述的光刻方法，其中所述夹具的冷却的所述测量结果包括冷却水温度梯度和质量流率的测量结果。
151.方面15.根据方面13或方面14所述的光刻方法，包括：使用基于所述冷却装置的所述热提取的模型来控制所述投影系统以调整所述经图案化的辐射束来补偿衬底变形。
152.方面16.根据方面11至15中任一项所述的光刻方法，还包括：使用晶片预对准器在所述晶片转移至所述夹具之前定向和热调节所述晶片，以及操作所述热控制系统以将所述晶片预对准器的第四温度维持处于所述公共设定点量值。
153.方面17.根据方面11至16中任一项所述的光刻方法，还包括：在所述隔室中维持真空。
154.方面18.根据方面11至17中任一项所述的光刻方法，其中部件包括被布置成将所述冷却装置的至少一部分与所述晶片平台屏蔽的器件冷却装置热屏蔽件。
155.方面19.根据方面11至18中任一项所述的光刻方法，其中部件包括热屏蔽件。
156.方面20.根据方面11至19中任一项所述的光刻方法，其中部件包括量测框架。