CN112805625B - 用于对冷却罩的快速温度控制的气体混合 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括子系统的系统，所述子系统被配置成将实体部件的热状况从一设定点改变为新的设定点，其中所述子系统包括：混合器，混合器能够操作以接收具有第一温度的第一调节流体和具有不同于第一温度的第二温度的第二调节流体，并且混合器能够操作以向所述实体部件供应所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物；和控制器，该控制器被配置成根据所述新的设定点来控制所述混合器。还描述了操作光刻设备的方法以及使用本文所描述的所述系统或根据本文所描述的所述方法制造的装置。

Description

用于对冷却罩的快速温度控制的气体混合

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月5日递交的欧洲申请18198758.7和2019年9月12日递交的欧洲申请19197024.3的优先权。这两件欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及适于在光刻设备中使用的系统和适于与光刻设备一起使用的方法。

背景技术

光刻设备是一种被构造成将所需图案施加到衬底上的机器。例如，可以在集成电路(IC)的制造中使用光刻设备。例如，光刻设备可以将图案形成装置(例如，掩模)处的图案投影到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定了能够在衬底上形成的特征的最小尺寸。与使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备相比，使用具有在4nm至20nm范围内(例如6.7nm或13.5nm)的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可用于在衬底上形成更小的特征。

用于将图案投影到衬底上的辐射束将向所述衬底递送大量热量，并且将引起所述衬底的局部加热。由加热所引起的所述衬底的局部膨胀将降低被投影的图案与衬底上已存在的图案相交叠的准确度。

全部内容通过引用而被合并的WO2018/041599描述了一种适于与光刻设备一起使用的冷却设备，所述冷却设备包括位于衬底上方且邻近曝光区域的冷却元件，其中所述冷却元件被配置成从被保持在衬底台上的衬底去除热量。可在冷却元件与衬底之间供应气体以将热量从所述衬底传输到所述冷却元件。气体的压力、以及冷却元件与衬底之间的间距这两者的组合可以使得衬底的调节系数对从衬底到冷却元件的热传递没有显著影响。众所周知，该调节系数是用于表示气体与边界(例如所述衬底)之间的能量传递的效率的量。所述冷却设备本身可被热调节，以便将冷却元件保持在所需温度。例如，冷却设备可以包括排热系统，所述排热系统被配置成从冷却元件排出热。所述排热系统的实施方式可包括流体冷却系统。所述流体冷却系统可包括用于冷却调节流体(例如气体)的冷却器，所述冷却器定位成远离所述冷却元件。所述流体冷却系统也可以包括被配置成将经冷却的调节流体输送到所述冷却元件以冷却所述冷却元件的入口导管，以及被配置成在所述调节流体已经从冷却元件吸收热量之后从冷却元件移除所述调节流体的出口导管。WO2018/041599的主题可以与本发明的任何方面的主题相结合，除非这些特征在技术上不兼容，并且在本文中明确地披露和涵盖所有这些结合。

发明内容

传递到衬底的能量的量以及因此维持适当温度所需的冷却功率可能会变化。例如，在EUV光刻设备中，硅晶片上不同层的成像可能需要使用不同的功率设置。类似地，不同类型的抗蚀剂也可能需要使用不同的功率。在切换冷却元件的所述冷却功率时存在延迟，并且这可能对光刻设备的吞吐量产生负面影响，因为需要花费时间来实现所需温度，以及因此需要花费时间来实现冷却功率。替代地或另外地，切换所述冷却功率的延迟可能导致所述衬底处于不期望的温度，这可能降低将图案投影到所述衬底上的准确度。

虽然有可能通过移动所述冷却元件使其更接近于衬底来改变所述冷却功率，但是存在冷却元件可能触及正在被成像的晶片的危险，这可能导致晶片损坏。另外，如果所述冷却元件被移动成过于远离所述衬底，这可能导致辐射被阻挡，这可能会降低吞吐量或将不准确度引入经图案化的辐射束。

改变所述冷却元件与所述衬底之间的气体的压力可被用以改变系统的冷却功率。然而，所述光刻设备内的压力需要在一定的范围内，因此仅存在可使用的有限的压力范围，并且此范围可能不足以提供所需的冷却功率的必要变化。

另外，虽然在光刻设备的操作期间需要提供冷却，但在某些情形下，可能需要使光刻设备的一个或更多个部件处于基本上等于或略高于室温的稳定温度，诸如例如22℃。这可用于校准目的。现有系统可能只提供冷却并且因此无法提供高于0℃的稳定温度，诸如室温。

此外，虽然有可能通过增加或减少用于冷却或加热所述调节流体的冷却器的功率来改变调节流体的温度，但是由于冷却器定位成远离所述冷却设备，因此会延迟关注的位置处的所述调节流体的温度的变化。这可能导致在改变所述调节流体的温度的同时，整个所述光刻设备的吞吐量(每小时所处理的衬底的数量)的损失。

希望提供一种解决所认识到的问题或与现有技术相关联的一些其它问题的系统。

虽然本申请通常涉及EUV光刻设备，但是应当理解，本文所描述的系统和方法也适用于其他类型的光刻设备。

已在考虑到上文所认识到的问题的情况下作出本发明。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括子系统的系统，所述子系统被配置成将实体部件的热状况从设定点改变为新的设定点，其中所述子系统包括：混合器，该混合器能够操作以接收具有第一温度的第一调节流体和具有不同于第一温度的第二温度的第二调节流体，并且该混合器能够操作以向所述实体部件供应所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物；和控制器，该控制器被配置成根据新的设定点来控制所述混合器。

尽可能接近于关注的位置(例如所述冷却元件)来混合处于不同温度的第一调节流体和第二调节流体，可以允许快速且精确地控制位于关注的位置处的所产生的混合物的温度，并且也允许提供具有稳定的温度的调节流体。由于可以通过调节第一调节流体和第二调节流体的比率来改变所述混合调节流体的温度，因此没有必要等待所述混合流体的温度通过经由热交换器的主动加热或主动冷却来改变其温度。因而，与通过调节用于控制所述调节流体的温度的冷却器(或加热器)的功率来调节冷却(或加热)功率的系统相比，根据本发明的子系统提供了子系统功率的更快的切换。在光刻设备中，即使衬底的温度的看起来很小的波动也会导致误差，误差降低了将图案投影到衬底上的准确度。特别地，在预期范围之外加热所述衬底可能导致所述衬底相对于衬底台的突节发生滑移。所述衬底也可能由于热引发的变形而改变形状，使得其不太紧密地符合所述光刻设备的操作所基于的所述衬底的模型，由此导致降低的准确度。

混合器可以是能够接收和混合处于非常低的温度(例如，低至-100℃或更低的温度)的流体的任何混合器。在另一个实施例中，所述混合器能够接收和混合处于在从-200℃到100℃的范围内的温度的流体。在另一个实施例中，所述混合物，即从所述混合器输送的混合物，包括从-100℃到50℃的温度。

所述控制器能够控制所述混合器来改变被组合的所述第一调节流体和所述第二调节流体的量以便提供处于所需温度的混合调节流体。可以使用任何合适的控制器。所述控制器可被配置成根据来自一个或更多个传感器的信息来调节所述第一调节流体与所述第二调节流体的混合。所述一个或更多个传感器可包括温度感测传感器，例如温度计或热电偶，其监测第一调节流体和第二调节流体的温度或所述混合物的温度。所述一个或更多个温度传感器可包括电阻温度计。所述一个或更多个温度传感器可以是铂电阻(PT)温度计，如PT100传感器或PT1000传感器。所述控制器可以接收来自所述一个或更多个传感器的输出，并且根据第一调节流体和第二调节流体的温度以及第一调节流体和第二调节流体的混合物的期望温度，所述控制器可控制所述混合器以改变第一调节流体和第二调节流体的混合物中所述第一调节流体与所述第二调节流体的比率。因而，所述控制器能够提供处于介于所述第一调节流体的温度与所述第二调节流体的温度之间的温度的混合调节流体。也有可能在不等待单个第一调节流体或第二调节流体中的任何一调节流体改变温度的情况下进行此操作。另外，与通过调节用于加热或冷却所述调节流体的设备的功率来改变所述调节流体的温度的情况下的可能情形相比，有可能将所述混合器定位成更靠近于待被热调节的所述实体部件(可以是冷却元件或罩)。

所述系统可以是光刻设备，优选地是EUV光刻设备。

所述子系统可包括用于冷却实体部件的冷却设备，所述实体部件是例如在以上所论述的WO2018/041599中所披露的光刻设备的冷却元件或罩。在某些实施例中，所述子系统可替代地或另外地包括用于加热实体部件(例如，光刻设备的冷却元件或罩)的加热设备。应理解到，使用术语冷却元件或罩是因为在使用期间，其主要目的将是提供冷却，即提取热量。即使如此，这并不排除冷却元件或罩被用于提供加热，即供应热量。

实体部件可以是衬底、衬底支撑件或衬底台，或者光刻设备的任何其他部件。

所述设定点可以是温度。在需要较大的冷却功率的情况下，新的设定点的温度可以低于初始设定点的温度。相反，在需要较少的冷却功率的情况下，所述新的设定点可以代表比初始设定点的温度更高的温度。

第一调节流体和第二调节流体可以是相同的，或也可以彼此不同。在一方面，第一调节流体和第二调节流体包含氮。应理解，可使用在-100℃温度为流体的其它材料，诸如例如氢或氦。氮是优选的调节流体，这是由于它的易得性、低成本和一般安全性。替代地，不同流体的混合物可用作所述调节流体。

在洁净室环境中供应的氮气相对于洁净室的环境温度通常具有±5K的温度稳定性规格。洁净室本身具有约20℃到约24℃的温度稳定性规格。因此，呈未经调节形式的氮气的温度可能在约15℃到29℃的范围内。如此，氮气的温度没有被特别良好地控制。

本申请的设备能够通过混合第一调节流体(其可以是未经调节的)和第二调节流体(其可以是经调节的)来克服此问题。“经调节的”意味着所述调节流体的温度已经被调节到预先选定的水平，无论是通过加热还是冷却。“未经调节”意味着所述调节流体的温度尚未经调节，并且受其温度波动的影响。

所述冷却元件或罩可包括主体，所述主体的最低表面中设置有敞开空腔，并且所述冷却元件或罩还包括被配置成将气体输送到所述空腔的气体输送导管。所述气体导管允许控制所述冷却元件的空腔内的压力。

所述空腔可被配置成与所述衬底的上表面一起形成接收由所述气体输送导管所输送的气体的空间。所述空腔可具有与所使用的所述衬底的上表面相距小于1mm的顶板。

所述主体还可包含被连接到气体输送导管的腔室，所述腔室的底板设置有开口。在另一个实施例中，所述冷却元件可包括额外主体，所述额外主体具有连接至气体输送导管的腔室，该腔室的底板上设置有开口。

所述腔室的底板中的开口可包括一行孔或孔的阵列。

冷却元件可包括设置在所述腔室任一侧的额外腔室，所述额外腔室被连接到不同的气体输送导管或多个气体输送导管。

所述冷却元件的主体可具有3mm或更小的厚度。

冷却元件可包括被配置成以200帕斯卡或更高压力输送气体的气体供应装置。所述气体供应装置可被配置成以100kPa或以上的压力输送气体。所述气体供应装置可被配置成以约500kPa或更高的压力输送气体。尽管任何压力可适用于热排出，但通过增加气体压力，气体密度将被相应地增加，并且在更高的气体密度，热可以被更有效地排出。

所述冷却元件可以包括被配置成在所述冷却元件与所述衬底之间设置间距的传送装置。在一个实施例中，所述冷却元件可被配置成在使用期间与所述衬底相距的20微米或更大的间距。

所述冷却元件可被配置成在使用期间与所述衬底相距的200微米或更小的间距。

所述冷却元件可被配置成提供来自冷却元件下方的向外的气流，该气流充当防止或抑制所述冷却元件与所述衬底之间发生接触的缓冲件。

所述冷却元件可以被设置在支撑件上，所述支撑件包括回缩机构，所述回缩机构被配置成在若检测到意外移动的情况下从所述衬底牵拉所述冷却元件。

所述冷却元件可包括被布置成将液滴引导到衬底上的喷嘴的阵列。

所述冷却元件可被配置成在使用期间与衬底相距50微米或更大的间距。

所述冷却元件可被配置成具有1毫米或更大的间距。

在实施例中，气体是处于1000帕斯卡压力的氢，并且抗蚀剂表面与所述空腔的顶板之间的间距为约0.5mm。在此实施例中，所述抗蚀剂表面与空腔顶板之间的传热调节系数可为约300w/m²K。

在一个实施例中，所述子系统包括所述冷却设备、混合调节流体导管，所述混合调节流体导管被配置成将所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物从所述混合器引导至所述冷却元件或罩，其中进一步所述混合调节流体导管被嵌入所述冷却设备内。例如，所述冷却设备可以是上述实施例的冷却元件或罩。在另一个通用实施例中，所述子系统包括被配置成将第一调节流体和第二调节流体的混合物从所述混合器引导到所述实体部件的混合调节流体导管，其中所述混合调节流体导管被嵌入到实体部件中。

根据本发明的第一方面的系统的控制器能够操作以控制所述混合器，以与所述设定点和所述新的设定点无关地维持所述混合物的朝向实体部件的质量流量的量值。也就是说，即使在温度被改变的情况下，所述混合物的质量流量也维持于基本上稳定的量。保持稳定的质量流量可确保所述调节流体的流经所述子系统的热质量保持恒定，从而允许精确控制所述子系统的冷却功率。稳定的质量流量也减少了流动引起的振动的机会。

所述子系统可包括第一质量流量控制器和第二质量流量控制器，所述第一质量流量控制器能够操作以控制所述第一调节流体至所述混合器的第一质量流量，所述第二质量流量控制器能够操作以控制所述第二调节流体至所述混合器的第二质量流量；并且所述控制器能够操作以根据所述新的设定点来控制所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器。

以这种方式，第一质量流量控制器和第二质量流量控制器能够操作以调节传递进入所述混合器中的第一调节流体和第二调节流体的质量，且由此控制产生的混合调节流体的温度，而同时保持所述调节流体的稳定的质量流量。

所述子系统可包括被配置成控制所述第一温度的量值的可控冷却器和被配置成控制所述第二温度的量值的可控加热器中的至少一个。

尽管有可能控制混合所述第一调节流体和第二调节流体的量以实现在所述第一调节流体的温度和所述第二调节流体的温度之间的温度，以便实现所述混合调节流体的所需温度范围，第一调节流体和/或第二调节流体需要被加热或冷却。需要将第一调节流体和/或第二调节流体加热或冷却到低于或高于混合调节流体的所需温度，使得当第一调节流体和第二调节流体被混合时，可以达到所需温度。

所述系统可包括光刻设备，所述光刻设备被配置成使用电磁辐射经由投影光学装置将图案成像到被保持在衬底支撑件上的半导体衬底上；所述实体部件被容纳在所述光刻设备中，并且包括位于所述投影光学装置与所述衬底支撑件之间的冷却罩；并且所述冷却罩能够操作以从半导体衬底提取由入射到所述半导体衬底上的辐射所产生的热量。

所述混合器可被容纳于所述光刻设备内。在另一实施例中，所述混合器可位于所述光刻设备的曝光腔室内。

所述光刻设备可包括：第一入口，该第一入口用于接收所述第一调节流体；第一导管，该第一导管被配置成将第一调节流体从所述第一入口引导至所述混合器；第二入口，该第二入口用于接收所述第二调节流体；和第二导管，该第二导管被配置成将所述第二调节流体从所述第二入口引导至所述混合器。

所述第一导管和/或第二导管可以是真空绝缘的。如已知的那样，真空绝缘的导管被容纳在气密的封壳中，空气或任何其他气体已从所述封壳排出。真空绝缘限制了所述调节流体沿其流动路径的温度变化的量，因为通过传导和通过对流的热损失被尽可能最小化。

所述子系统可包括可控冷却器和可控加热器中的至少一个，可控冷却器被配置成控制所述第一温度的量值并且被容纳在所述光刻设备外部，可控加热器被配置成控制所述第二温度的量值并且被容纳在所述光刻设备外部。

所述可控冷却器和所述可控加热器优选地被容纳在所述光刻设备外部，以便允许更容易地访问所述冷却器或所述加热器以进行维护。此外，将冷却器或加热器定位在所述光刻设备内可能引起对所述光刻设备的一个或更多个其它部件的热干扰。

所述子系统可包括混合调节流体导管，所述混合调节流体导管被配置成将所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物从所述混合器引导至所述实体部件，所述混合器和所述混合调节流体导管被配置成向所述实体部件提供所述混合物以在预定时间段内控制所述实体部件的热状况。在一个实施例中，所述混合调节流体导管被嵌入到所述实体部件中。

期望最小化光刻设备的空转，并且因此希望尽可能迅速地改变实体部件(诸如冷却罩或元件)的冷却功率。在光刻设备中，所述冷却功率将取决于正在使用的辐射的功率，且针对高功率操作需要较大的冷却功率。可以针对每个不同的晶片层改变光刻设备的掩模版。如已知的那样，掩模版或掩模承载将被成像到半导体衬底上的图案。不同的掩模版通常在半导体衬底处产生不同的辐射量或不同的辐射空间密度。因此，期望所述实体部件的冷却功率在比改变掩模版所花费的时间更短的时间内改变，使得当曝光重新开始时所述实体部件处于所需温度。

如此，所述预定时间段小于或等于改变所述系统的功率所需的时间段。这样，当所述系统(其可以是光刻设备)开始以新的功率运行时，所述实体部件处于恰当的功率。优选地，所述混合调节流体导管和实体部件(可以是冷却罩或元件)的体积小于或等于所述混合调节流体的在预定时间段内从所述混合器朝向所述实体部件传递的体积。这样，利用处于必要的温度的调节流体冲洗所述混合调节流体管道和所述实体部件，以提供所需的冷却功率，以备针对所用功率的变化。所述预定时间段可以是光刻设备中掩模版的改变所需的时间。

在实施例中，所述系统被配置成在预定时间段内，优选地，在30秒或更短时间内，将实体部件的热状况从设定点改变为新的设定点。在另一实施例中，所述系统被配置成在连续晶片之间将实体部件的热状况从设定点改变为新的设定点。在另一实施例中，所述预定时间段小于改变掩模版所花费的时间。优选地，这可以通过在所述光刻设备的曝光腔室内容纳所述混合器来实现，即，所述混合器位于所述曝光腔室内。

在一个实施例中，所述子系统包括混合调节流体导管，所述混合调节流体导管被配置成将所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物从所述混合器引导至所述实体部件，其中所述混合调节流体导管还被嵌入所述冷却设备内。

根据本发明的第二方面，提供了一种方法，包括投影经图案化的辐射束以在被保持在位于光刻设备内的衬底支撑件上的半导体衬底上形成曝光区域，以及使用冷却设备来冷却所述半导体衬底，所述冷却设备包括位于所述衬底支撑件上方且邻近于所述曝光区域的冷却元件，所述冷却元件用于从所述半导体衬底去除热量，其中所述方法还包括：向混合器提供具有第一温度的第一调节流体和具有第二温度的第二调节流体，控制所述混合器以控制提供给所述冷却设备的所述第一调节流体与所述第二调节流体的比率。

通过提供处于不同温度的第一调节流体和第二调节流体以及通过控制所述第一调节流体与所述第二调节流体的比率，则有可能快速且准确地提供处于期望温度的混合调节流体。这比通过加热或冷却改变所述调节流体的温度的系统更快，因为可以非常迅速地改变所述比率。

所述方法还可包括操作第一质量流量控制器以控制所述第一调节流体至所述混合器的第一质量流量，以及操作第二质量流量控制器以控制所述第二调节流体至所述混合器的第二质量流量。

所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器优选地被操作以维持从所述混合器到所述冷却元件的基本上恒定的质量流量。

因而，所述质量流量控制器可用于改变所述第一调节流体与所述第二调节流体的比率，由此控制所述混合调节流体的温度，并且也可维持到达所述冷却元件的调节流体的恒定质量流量。

可以由可控加热器或可控冷却器改变所述第一调节流体和所述第二调节流体中的至少一种调节流体的温度，以控制所述第一调节流体和/或所述第二调节流体的温度。

为了能够实现混合调节流体的所需温度，有必要使所述第一调节流体和所述第二调节流体中的一种调节流体的温度低于所述混合调节流体的所需温度，并且使得所述第一调节流体和所述第二调节流体中的另一种调节流体的温度高于所述混合调节流体的所需温度。

可在所述光刻设备内混合所述第一调节流体和所述第二调节流体。在光刻设备内混合所述第一调节流体和所述第二调节流体使所述混合调节流体需要行进到所述冷却元件的距离最小化。这将使所述混合调节流体在到达所述冷却元件之前的温度变化的量最小化，并且也使所述混合调节流体到达所述冷却元件所花费的时间最小化，由此改变所述冷却元件的冷却功率。在具体实施例中，所述方法还包括通过在所述冷却设备的曝光腔室内混合所述第一调节流体和第二调节流体，在与改变掩模版所花费时间相比更少的时间内、和/或在连续晶片之间、和/或在小于或等于30秒内，将所述冷却设备的热状况从设定点改变到新的设定点。

根据本发明的第三方面，提供了一种使用包括根据本发明的第一方面的设备的光刻设备或根据本发明的第二方面的方法来制造的装置。

更快速和精确地控制冷却罩或元件的功率的能力意味着可以改善诸如半导体晶片之类的器件能够被成像的准确度。

关于本发明的任何方面所披露的特征可以与本发明的任何其他特征的特征相结合。

附图说明

现在将参考附图仅作为示例来描述本发明的实施例，在附图中：

-图1描绘了包括光刻设备和辐射源的光刻系统；

-图2是根据本发明的子系统的实施例的示意性描绘图；以及

-图3是本发明中的子系统的另一实施例的示意性描绘图。

具体实施方式

图1示出了包括辐射源SO和光刻设备LA的光刻系统。所述辐射源SO被配置成产生EUV辐射束B并且将EUV辐射束B提供给光刻设备LA。所述光刻设备LA包括照射系统IL、被配置成支撑图案装置MA(例如，掩模)的支撑结构MT、投影系统PS和被配置成支撑衬底W的衬底台WT。

所述照射系统IL被配置成在EUV辐射束B入射到所述图案形成装置MA之前调节所述EUV辐射束B。其中，所述照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11。琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11一起为EUV辐射束B提供期望的横截面形状和期望的强度分布。所述照射系统IL可包括除了或代替所述琢面场反射镜装置10和所述琢面光瞳反射镜装置11的其它发射镜或装置。

在被如此调节之后，所述EUV辐射束B与所述图案形成装置MA相互作用。作为这种相互作用的结果，产生了经图案化的EUV辐射束B’。所述投影系统PS被配置成将经图案化的EUV辐射束B’投影到衬底W上。为此，所述投影系统PS可包括多个反射镜13、14，所述多个反射镜被配置成将经图案化的EUV辐射束B’投影到由衬底台WT所保持的衬底W上。所述投影系统PS可将缩减系数应用于经图案化的EUV辐射束B’，从而形成具有比所述图案形成装置MA上的相对应特征更小的特征的图像。例如，可以应用4或8的缩减系数。尽管所述投影系统PS在图1中被图示为具有仅两个反射镜13、14，但所述投影系统PS可包括不同数量的反射镜(例如，六个或八个反射镜)。

所述衬底W可以包括先前形成的图案。在这种情况下，所述光刻设备LA将由经图案化的EUV辐射束B’所形成的图像与先前在衬底W上所形成的图案对准。

可在辐射源SO、照射系统IL和/或投影系统PS中提供相对真空，即处于远低于大气压的压力下的少量气体(例如氢)。

所述辐射源SO可以是激光产生等离子体(LPP)源、放电产生等离子体(DPP)源、自由电子激光器(FEL)或能够产生EUV辐射的任何其它辐射源。

在图1的示意图中，冷却设备CH被描绘为被容纳在投影系统PS与衬底W之间。关于冷却设备CH的更详细信息，请参见上文简要地论述的WO2018/041599。

图2描绘了根据本发明的第一方面的子系统的一个实施例。所述子系统包括调节流体入口导管16。所述调节流体导管16被连接到第一质量流量控制器17和第二质量流量控制器18。尽管图2描绘了被分成两个单独导管的调节流体入口导管16，但是应当理解，可以存在两个或更多个单独的调节流体入口导管。所述第二质量流量控制器18被连接到热交换器19。所述热交换器19也被连接至回流导管20，回流导管20使从冷却罩21流出的调节流体回流。所述热交换器19被配置成将来自所述第二质量流量控制器18的调节流体的热量传递到回流导管20中的调节流体，由此增加子系统的热效率。应当理解，所述热交换器19是可选特征。

诸如低温冷却器之类的冷却装置22被连接到热交换器19。所述冷却装置22用于冷却来自第二质量流量控制器18的调节流体。提供第二调节流体导管24和第一调节流体导管23，并且将第二调节流体导管24和第一调节流体导管23布置成在混合器25处接合。所述第二调节流体导管24和所述第一调节流体导管23可以包括真空绝缘管。所述混合器25位于被示意性地示出为框26的光刻设备内。混合调节流体导管27与混合器25以及冷却罩21成流体连接。回流导管20与冷却罩21成流体连接，并且被配置成经由所述热交换器19输送离开所述冷却罩21的调节流体以进行排出或回收。

在使用中，在调节流体导管16中提供调节流体，例如氮，在调节流体导管16中所述调节流体被分成两个单独的流。其中一个流被提供给第一质量流量控制器17，并且另一个流被提供给第二质量流量控制器18。第一质量流量控制器17和第二质量流量控制器18用于对从其中流过的调节流体的质量进行调节，由此调节在最终混合调节流体中所述第一调节流体与所述第二调节流体的比率。在包括热交换器19的实施例中，来自所述第二质量流量控制器18的调节流体被传递到热交换器19中，在热交换器19中来自所述调节流体的热量被传递到回流导管20中的调节流体中，以便在所述调节流体被传递到冷却装置22内之前对所述调节流体进行预冷却。所述冷却装置22将所述调节流体冷却到比所述混合调节流体的所需温度更低的温度。在实例中，所述冷却装置22将所述调节流体冷却至约-100℃，但应了解，也设想到较高或较低温度。

所述第一调节流体导管23中的调节流体是未经调节的，且如此，所述调节流体的温度经受约15℃与29℃之间的波动。在混合器25中混合第一调节流体和第二调节流体，并且调整第一调节流体和第二调节流体的比率，以便获得处于所需温度的混合调节流体流。例如，如果第一调节流体处于20℃，且第二调节流体处于-100℃，如果混合冷却流体的所需温度为-40℃，则第一调节流体和第二调节流体将以50/50的比率混合。监控所述第一调节流体和所述第二调节流体的温度，并且调整该比率，以便获得混合调节流体的稳定温度。混合调节流体被传递到与半导体衬底(未示出)成热连通的冷却罩21，并且所述冷却罩21冷却所述衬底。混合调节流体传递通过所述冷却罩21，在此通过期间，混合调节流体吸收热量。混合调节流体从冷却罩21流出并且传递通过所述回流导管20。回流导管20与热交换器19(如果存在)成流体连接，在热交换器19处其在转为排出或回收之前吸收热量。这意味着，携载混合调节流体流的混合调节流体导管27可被嵌入所述冷却装置内和/或所述冷却罩21内。

图3描述了子系统的另一个实施例，其作为图2子系统的替代方案。利用相同的附图标记来指示替代实施例的与图2的实施例中所示的特征相同的特征。图3的子系统包括加热装置28作为附加特征，所述加热装置28被配置成加热来自所述第一质量流量控制器17的调节流体。

在使用中，图3的子系统以与图2的设备几乎相同的方式来运行。此外，所述加热装置28的存在允许来自第一质量控制器17的调节流体被加热到比环境温度更高的、在15℃到29℃范围内的温度。所述冷却罩21可能需要被保持在约为室温的温度，例如约22℃。因为从外部供应源供应的调节流体的温度可能在约15℃到29℃之间变化，可能的情况是所述调节流体并不是足够暖的以提供所述混合调节流体的所需温度。为了使所述混合的调节流体的温度能够被准确地调节，所述加热装置28将第一调节流体加热到高于所述混合调节流体的预期温度的温度，例如，高达约40℃。然后可将经加热的第一调节流体与第二调节流体混合以便达到所需温度。这样，为了校准的目的，所述冷却罩可以被以稳定且受控的方式加热到高达约室温，例如22℃。此外，加热所述冷却罩可用于从冷却罩去除任何水或其他挥发性化合物。

图2和图3的示意图示出了如位于所述热交换器19的上游和所述冷却装置22的上游的第二质量流量控制器18。图3的示意图示出了如位于所述加热装置28上游的第一质量控制器17。优选地，所述热交换器19被容纳在单独的高真空环境中以减少到所述光刻设备LA的热敏部件的热传递的量。优选地，所述第一质量流量控制器17和所述第二质量控制器18位于所述高真空环境外部，并且可能地位于所述光刻设备LA外部，以便使它们对于维修操作来说是可访问的。然而，在功能上，所述第一质量控制器17可位于加热装置28的下游，并且所述第二质量流量控制器18可位于热交换器19的下游或冷却装置22的下游。

虽然可以在本文中具体地参考光刻设备在IC制造中的使用，但应理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。

尽管可以在本文中在光刻设备的情境下对本发明的实施例进行详细的参考，但是本发明的实施例可以用于其它设备。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

在情境允许的情况下，可以用硬件、固件、软件或其任何组合来实施本公开的实施例。本公开的实施例也可以实施为储存在机器可读介质上的指令，所述指令可以由一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于储存或传输呈可以由机器(例如计算装置)读取的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘储存介质；光学储存介质；闪存装置；电、光学、声学或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)；和其它介质。另外，固件、软件、例程、指令可以在本文中被描述为执行某些动作。然而，应了解，这些描述仅仅出于方便起见，并且这些动作实际上由计算装置、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其它装置引起，并且这样做可以使致动器或其它装置与实体世界相互作用。

虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解，本发明可以用与上述不同的方式来实践。上文描述旨在是说明性的而不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

总之，本发明允许快速且精确地切换光刻设备中的冷却罩的温度，由此最小化所述设备的停机时间并且减少潜在的重叠误差。它也允许所述冷却罩的稳定室温，而不管所述光刻设备周围的环境温度或所述调节流体的温度。

Claims (22)

1. 一种包括子系统的系统，所述子系统被配置成将实体部件的热状况从一设定点改变为新的设定点，其中所述子系统包括：

混合器，该混合器能够操作以接收具有第一温度的第一调节流体和具有不同于第一温度的第二温度的第二调节流体，并且该混合器能够操作以向所述实体部件供应所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物；和

控制器，被配置成根据所述新的设定点来控制所述混合器，并且配置成控制所述混合器，以与所述设定点和所述新的设定点无关地维持所述混合物的朝向所述实体部件的质量流量的量值。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述子系统包括：

第一质量流量控制器，该第一质量流量控制器能够操作以控制所述第一调节流体至所述混合器的第一质量流量；和

第二质量流量控制器，该第二质量流量控制器能够操作以控制所述第二调节流体至所述混合器的第二质量流量；并且

所述控制器能够操作以根据所述新的设定点来控制所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述子系统包括被配置成控制所述第一温度的量值的可控冷却器和被配置成控制所述第二温度的量值的可控加热器中的至少一个。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中：

所述系统包括光刻设备，所述光刻设备被配置成使用电磁辐射经由投影光学装置将图案成像到被保持在衬底支撑件上的半导体衬底上；

所述实体部件被容纳在所述光刻设备中，并且包括位于所述投影光学装置与所述衬底支撑件之间的冷却罩，所述实体部件是被配置成冷却所述衬底的冷却设备；并且

所述冷却罩能够操作以从半导体衬底提取由入射到所述半导体衬底上的辐射所产生的热量。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述混合器被容纳于所述光刻设备内。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述混合器位于所述光刻设备的曝光腔室内。

7.根据权利要求4所述的系统，其中所述光刻设备包括：

第一入口，该第一入口用于接收所述第一调节流体；

第一导管，该第一导管被配置成将第一调节流体从所述第一入口引导至所述混合器；

第二入口，该第二入口用于接收所述第二调节流体；和

第二导管，该第二导管被配置成将所述第二调节流体从所述第二入口引导至所述混合器。

8.根据权利要求4所述的系统，其中所述子系统包括可控冷却器和可控加热器中的至少一个，

所述可控冷却器被配置成控制所述第一温度的量值，并且被容纳在所述光刻设备外部，

所述可控加热器被配置成控制所述第二温度的量值，并且被容纳在所述光刻设备外部。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述子系统包括混合调节流体导管，所述混合调节流体导管被配置成将所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物从所述混合器引导至所述实体部件，所述混合器和所述混合调节流体导管被配置成向所述实体部件提供所述混合物以在预定时间段内控制所述实体部件的热状况。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述预定时间段小于或等于用于改变所述实体部件的功率所需的时间段。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述混合调节流体导管被嵌入所述实体部件内。

12.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述子系统包括混合调节流体导管，所述混合调节流体导管被配置成将所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物从所述混合器引导至所述实体部件，其中所述混合调节流体导管被嵌入所述实体部件内。

13.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述混合器能够接收和混合处于-100°C或更低的温度的流体或处于从-200°C到100°C的温度的流体。

14.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述混合物包括从-100°C到50°C的温度。

15.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述系统包括一个或更多个传感器，并且所述控制器能够被配置成控制所述混合器以改变所述第一调节流体和所述第二调节流体的量，并且被配置成根据来自一个或更多个传感器的信息来调节所述第一调节流体和所述第二调节流体的混合物。

16.一种冷却半导体衬底的方法，包括投影经图案化的辐射束以在被保持在位于光刻设备内的衬底支撑件上的半导体衬底上形成曝光区域，以及使用冷却设备来冷却所述半导体衬底，所述冷却设备包括位于所述衬底支撑件上方且邻近于所述曝光区域的冷却元件，所述冷却元件用于从所述半导体衬底去除热量，其中所述方法还包括：

向混合器提供具有第一温度的第一调节流体和具有第二温度的第二调节流体，

控制所述混合器以控制所述第一调节流体与所述第二调节流体的比率以提供第一调节流体与所述第二调节流体的混合物，并且与所述冷却元件的热条件无关地维持所述混合物的朝向所述冷却元件的质量流量的量值。

17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括操作第一质量流量控制器以控制所述第一调节流体至所述混合器的第一质量流量，以及操作第二质量流量控制器以控制所述第二调节流体至所述混合器的第二质量流量。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一质量流量控制器和所述第二质量流量控制器被操作以维持从所述混合器到所述冷却元件的基本上恒定的质量流量。

19.根据权利要求16或17所述的方法，其中由可控加热器或可控冷却器改变所述第一调节流体和所述第二调节流体中的至少一种调节流体的温度，以控制所述第一调节流体和/或所述第二调节流体的温度。

20.根据权利要求16或17所述的方法，其中在所述光刻设备内混合所述第一调节流体和所述第二调节流体。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括通过在所述冷却设备的曝光腔室内混合所述第一调节流体和第二调节流体，在与改变掩模版所花费时间相比更少的时间内、和/或在连续晶片之间、和/或在小于或等于30秒内，将所述冷却设备的热状况从一设定点改变到新的设定点。

22.一种使用包括根据权利要求1至15中任一项所述的系统的光刻设备或根据权利要求16至21中任一项所述的方法来制造的装置。