CN109661617B - 光刻设备 - Google Patents

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Abstract

一种光刻设备包括被被配置为投影图案化辐射束以在被保持在衬底台上的衬底上形成曝光区域的投影系统。光刻设备进一步包括加热设备，包括被配置为提供在曝光期间照射并加热衬底一部分的额外的辐射束的一个或多个辐射源。

Description

光刻设备
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2016年9月2日提交的EP申请16186948.2的优先权，且在此通过全文引用的方式将其并入本文。
技术领域
本发明涉及一种光刻设备以及一种光刻方法。
背景技术
光刻设备是构造用于施加所希望图案至衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。光刻设备可以例如将图案从图案化装置(例如掩模)投影至提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂) 层上。
由光刻设备所使用以将图案投影至衬底上的辐射的波长决定了可以形成在该衬底上特征的最小尺寸。使用作为具有在范围4-20nm 内波长的电磁辐射的EUV辐射的光刻设备可以用于比传统光刻设备 (可以例如使用具有193nm波长的电磁辐射)在衬底上形成更小的特征。
用于将图案投影至衬底上的辐射束将大量热量输送至该衬底，且将引起衬底的局部加热。由加热引起的衬底局部膨胀将减小已投影图案套刻衬底上已存在图案的精确度。
发明内容
可以希望提供一种解决了以上所识别到问题或者与现有技术相关的一些其他问题的光刻设备。
根据本发明的第一方面<待添加>
附图说明
现在将仅借由示例的方式参考附图描述本发明的实施例，其中：
-图1示意性地描绘了根据本发明一个实施例的包括光刻设备的光刻系统；
-图2示意性地描绘了光刻设备的辐射源；
-图3A 、图3B 示意性地描绘了光刻设备的冷却设备；以及
-图4A 、图4B 示意性地描绘了根据本发明一个实施例的加热设备且示意性地描绘了光刻设备的其他元件。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个实施例的包括冷却设备的光刻系统。光刻系统包括辐射源SO和光刻设备LA。辐射源SO被配置为产生极紫外(EUV)辐射束B。光刻设备LA包括照射系统IL，被配置为支撑图案化装置MA(例如掩模)的支撑结构MT，投影系统PS，以及被配置为支撑衬底W的衬底台WT。照射系统IL被配置为在其入射在图案化装置MA之前调节辐射束B。投影系统被配置为将辐射束B (现在由掩模MA图案化)投影至衬底W上。衬底W可以包括之前已形成的图案。在该情形中，光刻设备将图案化的辐射束B与之前形成在衬底W上的图案对准。
均可以构造并设置辐射源SO、照射系统IL和投影系统PS以使得它们可以与外部环境隔离。可以在辐射源SO中提供处于大气压力之下的气体(例如氢气)。可以在照射系统IL和/或投影系统PS中提供真空。可以在照射系统IL和/或投影系统PS中提供处于远低于大气压力的少量气体(例如氢气)。
图1中所示的辐射源SO是可以称作激光产生等离子体(LPP) 源的类型。设置可以例如是CO2激光器的激光器1用以经由激光束2 沉积能量至从燃料发射器3提供的燃料诸如锡(Sn)中。尽管在以下说明书中涉及锡，可以使用任何合适的燃料。燃料可以例如以液体形式，并且可以例如是金属或合金。燃料发射器3可以包括喷嘴，被配置为沿着朝向等离子体形成区域4的轨道引导例如液滴形式的锡。激光束2入射在等离子体形成区域4处的锡上。激光能量沉积至锡中在等离子体形成区域4处形成等离子体7。在等离子体的离子的去激发和复合期间从等离子体7发出包括EUV辐射的辐射。
EUV辐射由近法线入射辐射收集器5(有时更一般称作法线入射辐射收集器)收集并聚焦。收集器5可以具有设置用以反射EUV辐射(例如具有所希望波长诸如13.5nm的EUV辐射)的多层结构。收集器5可以具有椭圆配置，具有两个椭圆焦点。第一焦点可以在等离子体形成区域4处，且第二焦点可以在中间焦点6处，如以下所述。
激光器1可以与辐射源SO分离。在该情形中，激光束2可以从激光器1借助于束输送系统(未示出)而传至辐射源SO，束输送系统包括例如合适的引导镜面和/或扩束器、和/或其他光学元件。激光器1和辐射源SO可以一起视作辐射系统。
由收集器5反射的辐射形成辐射束B。辐射束B被聚焦在点6处以形成等离子体形成区域4的图像，其用作用于照射系统IL的虚辐射源。辐射束B聚焦所在的点6可以称作中间焦点。设置辐射源SO 以使得中间焦点6位于辐射源的外壳结构9中开口8处或附近。
辐射束B从辐射源SO传至被配置为调节辐射束的照射系统IL。照射系统IL可以包括琢面场镜面装置10和琢面光瞳镜面装置11。琢面场镜面装置10和琢面光瞳镜面装置11一起为辐射束B提供所希望的截面形状和所希望的角分布。辐射束B从照射系统IL传出并入射在由支撑结构MT所保持的图案化装置MA上。图案化装置MA反射并图案化辐射束B。照射系统IL可以除了琢面场镜面装置10和琢面光瞳镜面装置11之外或替代其而包括其他镜面或装置。
从图案化装置MA反射之后，图案化的辐射束B进入投影系统 PS。投影系统包括被配置为将图案化的辐射束B投影至由衬底台WT 固定的衬底W上的多个镜面。投影系统PS可以施加缩减因子至图案化的辐射束，形成具有比图案化装置MA上对应特征较小的特征的图像。可以例如应用4的缩减因子。尽管在图1中投影系统PS具有两个镜面，但是投影系统可以包括任意数目镜面(例如六个镜面)。
冷却设备40位于衬底W之上。冷却设备40在图案化的辐射束B 附近提供衬底的局部冷却。以下进一步详细描述冷却设备40。
为光刻设备LA提供加热设备60。加热设备包括被配置为提供照射并加热部分衬底W的一个或多个额外的辐射束的一个或多个辐射源62。一个或多个额外的辐射束可以照射并加热曝光区域的至少一部分(也即在光刻设备的工作期间接收图案化辐射束B的区域)。加热设备进一步包括被配置为检测来自衬底W的红外辐射的一个或多个传感器64。以下进一步详细描述加热设备60。
图2示出了激光产生等离子体(LPP)辐射源SO，具有对于图1 所示辐射源的备选配置。辐射源SO包括燃料发射器3，被配置为输送燃料至等离子体形成区域4。燃料可以例如是锡，但是可以使用任何合适的燃料。预脉冲激光器16发射入射在燃料上的预脉冲激光束17。预脉冲激光束17用于预加热燃料，由此改变燃料的特性诸如其尺寸和/或形状。主激光器18发出在预脉冲激光束17之后入射在燃料上的主激光束19。主激光束输送能力至燃料并由此将燃料转换为发出 EUV辐射的等离子体7。
也称作掠入射收集器的辐射收集器20可以被配置为收集EUV辐射并将EUV辐射聚焦在可以称作中间焦点的点6处。因此，在中间焦点6处形成发出辐射的等离子体7的图像。辐射源SO的外壳结构 21包括在中间焦点6处或附近的开口22。EUV辐射穿过开口22至光刻设备的照射系统(例如图1中示意性所示的形式)。
辐射收集器20可以是嵌套收集器，具有多个掠入射反射器23、 24和25(例如，如示意性所示)。掠入射收集器23、24和25可以围绕光轴O轴向对称布置。所示的辐射收集器20仅示出作为示例，并且可以使用其他辐射收集器。
污染物陷阱26位于等离子体形成区域4与辐射收集器20之间。污染物陷阱26可以例如是旋转箔片陷阱，或者可以是任何其他合适形式的污染物陷阱。在一些实施例中可以省略污染物陷阱26。
辐射源SO的外壳21包括预脉冲激光束17穿过其可以传至等离子体形成区域4的窗口27，以及主激光束19穿过其可以传至等离子体形成区域的窗口28。镜面29用于引导主激光束19穿过污染物陷阱 26中的开口至等离子体形成区域4。
图1和图2中所示的辐射源SO可以包括并未示出的部件。例如，滤谱器可以提供在辐射源中。滤谱器可以对于EUV辐射是基本上透射的但是对于诸如红外辐射之类的其他波长辐射是基本上阻挡的。
图3A 、图3B 示意性描绘了可以形成本发明实施例的一部分的冷却设备 40。冷却设备40包括两个冷却元件102，每个冷却元件被配置为引导冷却气体至衬底W上与曝光区域E相邻的位置处。曝光区域E是在光刻设备的工作期间由图案化辐射束B所照射的区域。冷却设备40 示意性地描绘在图3A中剖视图中并示意性地描绘为在图3B中从下方观看。相对于图3B放大了图3A。冷却元件102可以安装至光刻设备LA的投影系统PS(参见图1)。
每个冷却元件102包括提供具有腔室106的本体104。腔室106 具有由多孔材料(以下描述合适多孔材料的示例)形成的底板108。本体104具有面朝衬底W的最底面110。最底面110的一部分由多孔材料的底板108形成。本体104的可以基本上是平面的最底面110由可以例如大约80微米的间隙G与衬底W分离。间隙G可以例如小于200微米，且可以例如小于100微米。间隙G可以例如大于20微米。
冷却气体被输送通过多孔材料的底板108，并填充本体104的最底面110与衬底W之间的间隙G。间隙G中的冷却气体由阴影区域 112示意性描绘。冷却气体112可以例如是氢气(或可以是一些其他气体)。冷却气体112具有比衬底温度较低的温度。冷却气体112促进热量从衬底W转移至冷却元件本体104，其也具有比衬底的温度较低的温度。冷却气体112因此用于冷却衬底W。由气体输送管道(未示出)输送冷却气体至冷却元件102。
图3A和图3B的冷却元件102进一步包括第一冷却流体通道114 和第二冷却流体通道116(图3B中不可见)。冷却流体通过冷却流体通道114、116泵送并由此携带热量远离冷却元件102。冷却流体可以例如是氮气(或一些其他气体)且可以例如冷却至大约-100℃的温度。氮气可以例如保持在大气压力之上的压力下(例如大于4巴，例如大约8巴，例如12巴或更小)。氮气(或其他气体)用于将冷却元件102冷却至低于0℃的温度。氮气(或其他气体)可以用于将冷却元件102冷却至低于-50℃的温度，并且可以用于将了冷却元件冷却至低于-70℃(例如大约-100℃)的温度。因为冷却元件102保持在低于0℃的温度下例如大约-100℃，腔室106中冷却气体也被冷却至该温度。因此，通过多孔底板108输送的冷却气体112具有与冷却元件102的温度相同的温度。
冷却气体以将提供在冷却元件102和衬底W之间冷却气体112 的大于大气压力的压强的速率而输送。压强可以例如超过500帕，其可以例如大约700帕。压强可以例如小于1000帕。冷却气体112可以例如提供大于300W/m2K的热传递系数。冷却气体112可以例如提供小于600W/m2K的热传递系数。冷却气体112可以例如提供大约 450W/m2K的热传递系数。
冷却元件102与曝光区域E的边缘相邻。在该上下文中术语“相邻”可以解释为意味着距离曝光区域E的边缘小于1cm。冷却元件 102可以距离曝光区域E的边缘小于0.5cm，且可以距离曝光区域的边缘大约1mm。冷却元件102可以在距离曝光区域E的边缘1mm-1cm 的范围内。冷却元件与曝光区域之间的间距越小，避免由衬底加热所引起的衬底的一些不希望的变形的程度越大。
为了使得冷却元件102尽可能靠近曝光区域E，可以设置冷却元件的形状以使当其处于与曝光区域E的所希望距离处时并未与图案化的辐射束B交叉。因此，例如，在该实施例中为冷却元件提供倾斜内表面118，其面向图案化的辐射束B。倾斜表面118可以例如相对于垂直方向成角度，这基本上对应于由图案化辐射束B相对于垂直方向所成的角度。该形状避免冷却元件102具有突入图案化辐射束B中的最内角。
冷却元件102是薄的(当沿垂直方向测量时)，因为这允许冷却元件更靠近图案化辐射束B而并未与辐射束交叉。因此，例如，冷却元件可以沿垂直方向(z方向)具有3mm或更小的厚度。冷却元件 102的厚度可以例如是2mm或更小。冷却元件102充分厚以允许用于接收冷却气体的腔室106的空间并因此允许用于冷却流体通道114、 116的空间。对于冷却元件102的最小厚度可以因此例如大约1mm。
冷却元件102越靠近曝光区域E，避免由衬底加热引起的衬底的一些不希望的变形的程度越大。因此，例如，可以希望在冷却元件102 与曝光区域E边缘之间的间距小于3mm。2mm或更小的间距可以是优选的，因为这提供了甚至更有效的冷却。1mm或更小的间距可以最优选，但是这对于实际实施是有挑战的。可以例如存在曝光区域E 的边缘位置的大约0.3mm的公差。可以存在冷却元件102可以相对于曝光区域E定位的精确度的例如大约0.3mm的公差。上述数值可以考虑这点。因此，上述数值可以例如具有+/-0.6mm的精确度。
冷却元件102的最底面110可以例如沿Y方向测量在1mm和 3mm之间(例如在1.5mm和2mm之间)。冷却元件102的最底面 110可以例如沿Y方向测量小于5mm。最底面110沿Y方向的长度对于提供至衬底W的冷却的量具有重大影响，因为这决定了位于冷却元件102和衬底之间的冷却气体112的区域。多孔材料的底板108 可以例如以大约0.5mm与沿Y方向(扫描方向)测量的冷却元件102 的内边缘分离。多孔材料的底板108可以例如具有在0.3mm和0.7mm之间(例如大约0.5mm)的沿Y方向的长度。
通过在靠近曝光区域E的位置处提供冷却，图3 A、图3B 的实施例可以减小由于图案化辐射束B所引起加热所致的衬底膨胀的趋势。该膨胀在衬底的边缘处特别成问题，因为衬底倾向于在其边缘处较少受衬底台 WT的约束。实施例的额外益处在于，其可以放松必须为衬底台WT 的突节提供的刚性公差(突节的刚性的所需精确度与衬底由于加热引起的膨胀相互关联)。
可以使用的多孔材料的示例是石墨(例如由Xycarb CeramIC of Helmond,Netherlands所售卖)和烧结陶瓷(例如由Xycarb CeramIC of Helmond,Netherlands所售卖)。如果希望的话，则可以通过将环氧树脂层与溶剂一起施加至多孔材料的表面而减小多孔材料的多孔率。可以选择所使用的溶剂的量以使得实现层的所希望渗透率。
尽管图3A 、图3B 中所示的实施例具有由多孔材料形成的底板108，但是在其他实施例中底板可以由具有提供在底板中的孔洞阵列的非多孔材料形成以允许通过底板输送冷却气体。孔洞可以包括结合之前实施例以上进一步所述的特性。孔洞和微孔是冷却气体可以流过其中的开口的示例。
冷却设备40提供衬底W的局部冷却。这可以防止衬底局部加热至发生衬底在衬底台突节之上显著滑移的程度。当输送至衬底能量的剂量相对于传统所输送剂量增大时，提高从衬底W移除热量(和因此避免突节滑移)可以是特别重要的。
如将从图3B所知晓，由多孔材料形成的底板108的X方向尺寸可以对应于曝光区域E的X方向。这可以例如是光刻设备能够照射的曝光区域的最大X方向尺寸(例如26mm)。
由冷却元件102所提供冷却的量一般作为在多孔材料108下方在 X方向上的位置的函数而是恒定的。然而，可以希望在不同X方向位置处提供不同的冷却量。这是因为由图案化辐射束B所引起衬底W 的加热可以在曝光区域E内衬底的不同X方向位置处不同。由图案化辐射束B引起衬底W的加热的量取决于辐射束的强度，并且这可以根据跨曝光区域E的X方向位置而变化。图案化的辐射束B由掩模MA图案化(参见图1)。掩模MA的不同部分将具有不同的反射率，反射率由掩模上图案特征的特性所决定。例如，其可以是如下情形，掩模MA包括具有高密度反射特征的第一区域，以及具有低密度反射特征的第二区域。高密度反射特征将反射更多辐射束B。因此，曝光区域E与掩模MA上高密度反射特征相对应的一部分将比曝光区域与掩模上低密度反射特征相对应的一部分更多地被图案化辐射束B 加热。本发明的实施例解决该加热的差异。
图4A 、图4B 示意性描绘了本发明的一个实施例。该实施例包括冷却设备 40和加热设备60。冷却设备40结合图3A、图3B 描述并且在此并未再次描述。加热设备60描绘在图4A中并在图4B中从上方观看。加热设备60 包括一系列激光器62a-h，该一系列激光器62a-h发出照射并加热了曝光区域E内一系列区域72a-h的激光束70a-h。区域72a-h沿非扫描方向(X方向)跨曝光区域E分布。激光器62a-h可以是红外激光器，并且辐射束70a-h可以是红外束。控制器80控制激光器62a-h以如需要的话调节辐射束70a-h的功率以便于在曝光区域E内不同区域 72a-h处提供所希望的加热量。激光器62a-h可以连接至光刻设备的投影系统的壁90(或其他元件)。辐射束70a-h可以称作额外的辐射束，因为它们是除了图案化辐射束B之外的辐射束。
考虑掩模MA的上述示例，掩模MA包括具有低密度反射特征的区域和具有高密度反射特征的区域。具有高密度反射特征的掩模区域比具有低密度反射特征的掩模区域具有显著更多的衬底W加热(因为高密度反射特征将更大比例的辐射束B反射至衬底上)。经历较少加热的区域可以例如对应于图4B中所绘曝光区域E的上半部，经历较多加热的区域对应于所绘曝光区域的下半部。第一组激光器62a-d 发出激光束70a-d，其照射并加热了在曝光区域E的上半部中的区域 72a-d。激光束70a-d加热那些区域72a-d以补偿它们从辐射束B接收的较少的加热量。第二组激光器62e-h并未发出激光束，因为无需额外加热曝光区域E的下半部。作为激光器62a-h工作的结果，跨曝光区域E的衬底W的净加热根据X方向上的位置而基本上恒定(或者比如果加热设备60不存在的情形较少变化)。换言之，提高了衬底沿X方向的温度均匀性。因此，避免(或者减少)了原本由在衬底W 上不同X方向位置处不同加热量已经引起的衬底的变形。如果希望曝光区域E的下半部的小程度加热，则第二组激光器62e-h可以发出激光束，但是比由第一组激光器62a-d所发出的激光束具有较低的功率。一般，可以调节由激光器62a-h所发出激光束70a-h的功率以提供不同的加热量，并且这可以用于提高衬底沿X方向(非扫描方向)的温度均匀性。
加热设备60可以进一步包括设置用于检测红外辐射的一系列检测器64a-h(尽管这些可以在一些实施例中省略)。红外辐射可以是所反射激光束70a-d与由于其温度而由衬底W所发出辐射的总和。当确定将由每个激光器62a-h发出激光束70a-h的功率时可以由控制器80使用来自检测器64a-h的输出。检测器64a-h可以连接至光刻设备的投影系统的壁90(或其他元件)。检测器64a-h可以是红外检测器 (也即可以配置它们以检测红外辐射且不检测可见或紫外辐射)。
检测器64a-h在一些实施例中可以省略。如果不存在检测器 64a-h，则辐射源62a-h的控制可以前馈控制(例如基于之前执行的测量)。以下进一步讨论前馈控制。
可以替代于激光器62a-h使用其他辐射源，诸如例如LED。激光束70a-h是辐射束的具体示例。辐射源(例如激光器或LED)可以发出红外辐射。红外辐射是有利的，因为其并非是光化学的，也即并未在提供于衬底W上的抗蚀剂中引起显著的化学变化。可以使用具有大约800nm波长的辐射。这是待使用的有利的波长，因为其由硅晶片良好地吸收(衬底W可能是硅晶片)。
尽管在图4B中描绘了八个辐射源(激光器)62a-h，但是这仅是示意性的，加热设备60可以包括一些其他数目的辐射源。数目可以由希望在曝光区域E中具有的被照射区域的数目而决定。被照射区域的数目可以决定可以控制衬底W温度的空间精确度。在一个示例中加热设备包括至少10个辐射源。在另一示例中加热设备包括至少20 个辐射源。在另一示例中加热设备包括至少50个辐射源(例如100 个辐射源或更多)。
尽管未示出，但是在由辐射束70a-h所照射的区域72a-h之间可以存在一些套刻。辐射束70a-h可以具有高斯分布或者作为与束中心距离的函数而逐渐减小强度的其他分布。区域72a-h的由辐射束70a-h 的低密度部分所照射的部分可以套刻。
照射区域72a-h的尺寸决定可以调节衬底W的加热的空间分辨率 (或粒度)。因此，在理论上，希望照射区域72a-h尽可能小，以便于提供加热调节的最高可能分辨率。然而，热量将从每个照射区域 72a-h向外扩散，并且因此存在最小可实现加热分辨率。此外，衬底 W的热变形根据照射区域尺寸而减小，并且如果照射区域非常小(例如测量跨越显著小于100微米)而可以变得可忽略。
尽管所示的照射区域72a-h是圆形的，但是照射区域可以具有一些其他形状(例如一般形状为矩形或者具有非几何形状)。照射区域 72a-h可以足够大以基本上填充曝光区域E。例如，曝光区域E可以基本上由单行照射区域72a-h所填充。每个照射区域可以例如具有大约2mm的Y方向尺寸(这可以对应于曝光区域的宽度)。每个照射区域可以例如具有大约2mm的X方向尺寸。如果曝光区域具有26mm 的长度，则这将对应于13个照射区域。
尽管在图4B中仅示出了单行照射区域72a-h，但是可以提供更多照射区域。例如，可以提供两行照射区域。两行照射区域可以基本上填充曝光区域E。每个照射区域可以例如具有大约1mm的Y方向尺寸。如果曝光区域E为2mm宽，则两行照射区域可以基本上填充曝光区域E。每个照射区域可以例如具有大约1mm的X方向尺寸。如果曝光区域具有26mm的长度，则这将对应于26个照射区域。两行照射区域在该示例中将对应于52个照射区域。使用两行(或更多行) 照射区域有利地提供了衬底温度调节的更高空间频率(与使用一行照射区域相比)。
一般地，照射区域可以提供作为沿非扫描方向(X方向)延伸跨越曝光区域E的照射区域的阵列。
在一个实施例中，可以提供充足的照射区域以基本上填充曝光区域E。
照射区域72a-h可以例如具有2mm或更小的最大尺寸，可以具有 1mm或更小的最大尺寸，或者可以具有0.5mm或更小的最大尺寸。减小最大尺寸超过100微米可以不引起加热分辨率的进一步提高。因此照射区域可以具有大约100微米或更大的最大尺寸(尽管更小的照射区域是可能的)。
可以使用任意数目的辐射源。
在一个实施例中，曝光区域E具有26mm的长度和2mm的宽度，并且可以因此具有52mm2的总面积。每个照射区域可以具有0.1mm2的尺寸，在该情形中520个照射区域将填充曝光区域E。因此，可以使用520个辐射源，每个辐射源提供辐射束以照射一个区域。然而提供该大量辐射源可以是昂贵的。如果每个照射区域具有0.5mm2的尺寸，则可以使用104个辐射源(对于52mm2的曝光区域)。提供该数目的辐射与可以比提供520个辐射源花费较少但是可以仍然招致大的成本。如果希望保持低成本则可以使用单行照射区域。作为在成本与加热分辨率之间的这种，可以使用两行照射区域。
可以配置加热设备60以比冷却设备40能够从衬底移除热量的速率较小的速率而输送热量至衬底W。换言之，加热设备60的加热功率可以小于冷却设备40的冷却功率。
由加热设备60提供的加热功率可以小于或等于图案化辐射束B 能够输送至衬底的功率的量。加热设备60可以无需提供超过由图案化辐射束输送至衬底的功率的加热功率。加热设备60可以仅提供局部加热补偿至曝光区域E的、并未由图案化辐射束所加热的部分(或者曝光区域的由图案化辐射束加热比曝光区域的其他部分少的部分)。例如，如果图案化辐射束B在衬底处具有5W的最大功率，则可以配置加热设备60以提供高达5W的功率。在一个实施例中，加热设备60可以能够提供至少1W的功率。
在一个实施例中，可以使用至少十个辐射束以照射并加热曝光区域。在该情形中，每个辐射束可以具有例如高达0.5W的功率。如果有不同辐射源(例如激光器)发出辐射束，则每个辐射源能够发出具有至少0.5W功率的束。在实施例中，可以使用多于十个辐射束以照射并加热曝光区域(例如二十个或更多辐射束)。在该情形中，每个辐射源可以例如能够发出具有至少0.2W功率的束。如果使用更大数目的辐射束源，则可以对应地减小每个辐射源的功率性能。一般，可以用于提供照射并加热曝光区域的辐射束的辐射源可以能够发出具有至少0.1W功率的束。
以上说明书涉及其中沿X方向存在跨掩模MA的反射率差异的情形。然而，沿Y方向可以额外地或备选地存在跨掩模MA的反射率差异。可以无法足够快控制冷却设备40以补偿由沿Y方向变化的掩模反射率引起的不同加热量。在该情形中，可以使用加热设备60以输送热量至衬底W，这补偿了由掩模MA的Y方向反射率变化引起的衬底加热差异。
可以由控制器80使用前馈控制而控制辐射源62a-h(例如激光器)。如此，根据掩模上位置而测量掩模MA的反射率(例如使用测量工具或者使用提供在光刻设备中的传感器)。使用得到的反射率分布图以确定在使用掩模MA执行的曝光期间将由晶片W所经受的加热的水平。随后确定将要由辐射源62a-h所提供的辐射束功率以便于补偿晶片加热的差异。一旦已经确定了它们，则在使用掩模MA对衬底W的每次曝光期间使用辐射束功率。如果专门使用前馈控制，则无需传感器64a-h。
由控制器80使用反馈控制而控制辐射源62a-h(例如激光器)。如此，检测器64a-h监测从曝光区域E内跨衬底的不同X方向位置接收的红外辐射。在一个实施例中，可以希望衬底沿X方向在所有位置处具有基本上相同的温度。检测器64a-h测量从曝光区域E中每个区域72a-h接收的红外辐射，且由控制器80使用测得红外辐射作为在那些区域处衬底W温度的指示。因此调节由辐射源62a-h输出的束70a-h 的功率。例如，如果一个区域72c比其他区域较冷，则增大照射该区域的辐射束70c的功率。例如，如果一个区域72f比其他区域更热，则减小照射该区域的辐射束70f的功率。激光器62a-h(或其他辐射源)和控制器80可以具有1ms或更小的响应时间。这足够短以允许在扫描以超过每小时100片衬底的吞吐量工作的光刻设备中有效地使用反馈控制。
前馈和反馈控制可以组合使用。
当控制器80基于从红外检测器64a-h接收的信号而确定衬底W 的温度时，可以出现误差。误差由辐射束70a-h的反射离开衬底W并入射在红外检测器64a-h上的一部分引起。由监视衬底W并测量衬底台WT温度的红外检测器64a-h引起进一步误差(参见图1)。可以通过在衬底W的背面(也即与接收图案化辐射束B的面相反的面) 提供吸收红外的涂层而减小这些误差。当提供涂层时，衬底W吸收红外辐射且因此避免或减小激光束70a-h的反射。由涂层从下方加热衬底W并因此衬底将取决于衬底的温度而发出红外辐射。因此，当在衬底W的背面上提供吸收红外涂层时，红外检测器64a-h可以提供衬底温度的更精确测量。
在一些情形中，甚至当红外吸收涂层存在于衬底W背面上时，可以出现重大温度测量误差。例如，如果已经为衬底W提供成图案的一个或多个金属化层，则这些层将反射红外辐射。因为金属化层提供作为图案，红外辐射的反射不是均匀的并且这可以引起温度测量误差。在校准过程期间，可以测量衬底上由金属化层的该反射，并且随后使用校准的结果以校正使用来自红外检测器64a-h的输出所确定的温度。
在一个实施例中，校准过程包括当不存在EUF辐射束B时使用辐射源62a-h照射衬底W。随后使用检测器64a-h检测根据衬底位置的红外辐射。对于衬底上给定位置检测到红外辐射指示了衬底在该位置处的反射率。记录取决于衬底W上的位置的红外反射率。在衬底曝光期间当确定衬底上位置的温度时考虑了衬底W的红外反射率。
可以对于许多衬底(例如16至25个衬底)的第一衬底执行校准过程。可以对于任意其他数目衬底的第一衬底执行校准过程，假设衬底均具有相同的金属层图案。
可以使用提供在光刻设备的投影系统B中的激光器62a-h(或其他辐射源)和检测器64a-h而执行校准过程。备选地，可以使用提供在别处的激光器(或其他辐射源)和检测器而执行校准过程。例如，在包括测量侧和曝光侧的双站台光刻设备中，可以在光刻设备的测量侧上提供辐射源和检测器。在该情形中，可以对于每个衬底执行校准过程(例如与测量衬底的拓扑同时)。在另一示例中可以在不同工具中提供激光器和检测器。激光器和检测器可以例如提供在衬底操纵设备(可以称作晶片操纵器)中。
除了影响温度测量之外，金属层图案也可以影响使用辐射束 70a-h照射衬底而提高衬底温度的程度。非金属层将比金属区域吸收更多红外辐射并且更有效地被加热。其中执行校准过程，例如如上所述，可以在辐射源62a-h的控制期间使用校准过程的结果以考虑这点。
如上所述，前馈控制和反馈控制可以组合使用。
加热设备60可以用于减小曝光区域E中衬底W的温度非均匀性。这是有利的，因为这减小了曝光区域E中衬底W的变形并因此允许实现套刻的改进(套刻是新投影图案与之前已投影图案对准的精确度)。
在一个实施例中，可以希望使用加热设备在曝光区域E中故意引起衬底W的一些变形。可以如此例如用以补偿由投影系统引起的所投影图像的已知变形。在一个示例中，投影系统可以引入局部放大，这可以称作D3(鱼眼)变形。出现这个时，加热设备60可以输送额外热量至衬底区域W的局部变形所出现处。额外热量将引起衬底W 的局部膨胀，这(至少部分地)补偿了D3变形。
加热设备60可以用于补偿所投影图像的其他变形。使用加热设备校正所投影图像变形的优点在于，这可以允许光刻设备具有较不复杂的投影系统(也即光刻设备可以包括具有较小调节能力的镜面)。
在一个实施例中，加热设备可以包括光学元件(未示出)。光学元件可以例如包括被配置为将辐射束聚焦至衬底上的微透镜阵列。光学元件可以例如包括被配置为使得检测器64a-h查看曝光区域E内不同区域的透镜。
尽管以上说明书涉及红外激光器，但是可以使用任何合适的辐射源(例如红外辐射源)以提供额外的辐射束。红外激光器的一个备选例是红外LED。
在本发明实施例的示意图中曝光区域E描绘为矩形。这是为了便于说明，并且应该知晓曝光区域E可以具有一些其他形状。曝光区域 E可以例如包括沿着X方向的一些曲率(例如其可以具有一般类似香蕉的形状)。
尽管本发明的所示实施例包括冷却设备和加热设备，可以提供加热设备而不存在冷却设备。在该情形中加热设备与如果不存在加热设备的情形相比提供更好的加热均匀性，尽管将增加衬底的总加热。
在所示的实施例中由辐射束照射并加热的衬底区域位于曝光区域内。该布置可以是优选的，因为这是补偿由图案化辐射束所引起非均匀加热的最直接方式。然而，这并非必须。辐射束可以照射并加热与曝光区域部分套刻的衬底区域。辐射束可以照射并加热并未与曝光区域套刻的衬底区域(例如与曝光区域相邻的衬底区域)。照射并加热与曝光区域部分地套刻或者位于曝光区域外的区域可以提供有益效果(以与其中冷却设备通过在曝光区域外提供冷却而提供有益效果的方式等价的方式)。
在所示的实施例中分立辐射源用于每个照射区域。然而，这并非是必须的情形。在备选实施例(未示出)中辐射源用于照射单独可控镜面的阵列。由控制器控制镜面以引导辐射至曝光区域中如所希望的位置。在一个示例中对于每个照射区域使用单个镜面。在该示例中照射或者不照射该区域(不同照射功率是不可能的)。在另一示例中对于每个照射区域使用多个镜面。在该示例中可以通过选择指引辐射朝向照射区域的镜面的数目而选择不同的照射功率。
尽管已经在扫描光刻设备的上下文中描述了本发明的实施例，本发明可以用于非扫描(步进式)光刻设备。
尽管可以在该文本中在光刻设备的上下文中具体参考本发明的实施例，本发明的实施例可以用于其他设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、度量设备、或者测量或处理目标诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案化装置)的任何设备的一部分。这些设备可以一般称作光刻工具。这些工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
术语“EUF辐射”可以视作包括具有在4-20nm范围内例如在 13-14nm范围内波长的电磁辐射，。EUV辐射可以具有小于10nm、例如在4-10nm范围内诸如6.7nm或6.8nm的波长。
尽管图1和图2将辐射源SO描绘为激光产生等离子体LPP源，可以使用任何合适的源以产生EUV辐射。例如，可以通过使用放电以将燃料(例如锡)转换为等离子体状态而产生发出EUV的等离子体。该类型的辐射源可以称作放电产生等离子体(DPP)源。放电可以由电源产生，其可以形成辐射源的一部分或者可以是经由电连接而连接至辐射源SO的分立实体。
尽管已经在EUV光刻设备的上下文中描述了本发明的实施例，本发明也可以用于DUV光刻设备。
尽管可以在该文本中具体参照在IC制造中使用光刻设备，可以理解的是，在此所述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。
本发明的实施例可以实施在硬件、固件、软件、或者其任意组合中。本发明的实施例也可以实施作为存储在机器可读媒介上的指令，其可以由一个或多个处理器读取并执行。机器可读媒介可以包括用于以由机器(例如计算装置)可读的形式存储或发送信息的任何机制。例如，机器可读媒介可以包括只读存储器(ROM)；随机访问存储器(RAM)；磁盘存储媒介；光学存储媒介；闪存装置；电、光、声或其他形式传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等等。进一步，固件、软件、例行程序、指令可以在此描述为执行某些动作。然而，应该知晓，这些描述仅是为了方便并且这些动作实际上源自执行固件、软件、例行程序、指令等的计算装置、处理器、控制器、或者其他装置。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，应该知晓，可以除了如所述之外另外实践本发明。以上说明书有意设计为示意性而非限制性的。因此对于本领域技术人员明显的是可以对如所述本发明做出修改而并未脱离以下所阐述权利要求的范围。

Claims (16)

1.一种光刻设备，包括投影系统，所述投影系统被配置为投影由掩模图案化的图案化辐射束以在衬底上形成曝光区域，所述衬底被保持在衬底台上，其中所述光刻设备进一步包括加热设备，所述加热设备包括被配置为提供一个或多个额外的辐射束的一个或多个辐射源，所述一个或多个额外的辐射束在曝光期间照射并且加热所述衬底的一部分，以及其中所述加热设备被配置为基于所述掩模的反射率来加热所述衬底的所述一部分。
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述加热设备被配置为基于所述掩模沿扫描方向和/或沿非扫描方向的反射率变化来加热所述衬底的所述一部分。
3.根据权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述衬底的、在所述曝光期间由所述一个或多个额外的辐射束照射并且加热的所述一部分包括所述曝光区域的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的光刻设备，其中，所述光刻设备是扫描光刻设备，以及其中所述一个或多个额外的辐射束包括跨所述曝光区域沿非扫描方向分布的多个辐射束。
5.根据权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述一个或多个辐射源被配置为照射与所述曝光区域至少部分地重叠的区域的阵列。
6.根据权利要求5所述的光刻设备，其中，经照射的区域的所述阵列基本上填充所述曝光区域。
7.根据权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述一个或多个辐射源包括被配置为照射不同区域的多个辐射源。
8.根据权利要求7所述的光刻设备，其中，所述辐射源单独地可控以允许调节由所述辐射源输出的辐射束的功率。
9.根据权利要求1或2所述的光刻设备，进一步包括多个检测器，所述多个检测器被配置为从所述衬底上不同区域接收红外辐射。
10.根据权利要求9所述的光刻设备，其中，所述检测器被配置为从由所述一个或多个辐射源照射的区域接收红外辐射。
11.根据权利要求10所述的光刻设备，进一步包括控制器，所述控制器被配置为控制被输送至所述衬底的经照射的部分的辐射的功率。
12.根据权利要求11所述的光刻设备，其中，所述控制器使用前馈控制，所述前馈控制考虑了用于图案化所述辐射束的掩模的经测量的反射率。
13.根据权利要求11所述的光刻设备，其中，所述控制器使用前馈控制，所述前馈控制考虑了所述衬底的经测量的反射率。
14.根据权利要求11所述的光刻设备，其中，所述控制器使用反馈控制，所述反馈控制考虑了来自所述检测器的输出。
15.根据权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述光刻设备进一步包括冷却元件，所述冷却元件位于所述衬底台之上并且与所述曝光区域相邻，所述冷却元件被配置为从所述衬底移除热量。
16.一种光刻方法，包括使用掩模图案化辐射束并且投影经图案化的辐射束以曝光被保持在衬底台上的衬底上的曝光区域，所述方法进一步包括使用一个或多个额外的辐射束来在所述曝光区域的曝光期间照射并且加热所述衬底的一部分，其中所述衬底的所述一部分的加热是基于所述掩模的反射率的。
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