光刻设备，器件制造方法和由此制造的器件的制作方法

专利名称：光刻设备，器件制造方法和由此制造的器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及光刻投影设备，它包括辐射系统，用于提供辐射投影光束；用于支撑构图装置的支撑结构，所述构图装置用于根据所需图案将投影光束图案化；用于保持基底的基底台；用于将带图案的光束投影到基底的目标部分上的投影系统；洛伦兹致动器，它包括与至少一个冷却元件热接触的线圈装置。
背景技术：
这里使用的术语“构图装置”应广义地解释为能够给入射的辐射光束赋予带图案的截面的装置，其中所述图案与要在基底的目标部分上形成的图案一致；本文中也使用术语“光阀”。一般地，所述图案与在目标部分中形成的器件如集成电路或者其它器件的特定功能层相对应(如下文)。这种构图装置的示例包括■掩模。掩模的概念在光刻中是公知的，它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。这种掩模在辐射光束中的布置使入射到掩模上的辐射能够根据掩模上的图案而选择性地被透射(在透射掩模的情况下)或者被反射(在反射掩模的情况下)。在使用掩模的情况下，支撑结构一般是一个掩模台，它能够保证掩模被保持在入射辐射束中的所需位置，并且如果需要该台会相对光束移动。
■可编程反射镜阵列。这种装置的一个例子是具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种设备的基本原理是(例如)反射表面的已寻址区域将入射光反射为衍射光，而未寻址区域将入射光反射为非衍射光。用一个适当的滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光；按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的定址图案而产生图案。可编程反射镜阵列的另一实施例利用微小反射镜的矩阵排列，通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置，使得每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，由此已寻址反射镜以不同的方向将入射的辐射光束反射到未寻址反射镜上；按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束进行构图。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵定址。在上述两种情况中，构图装置可包括一个或者多个可编程反射镜阵列。关于如这里提到的反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891、美国专利US5,523,193、PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096中获得，这些文献在这里引入作为参照。在可编程反射镜阵列的情况中，所述支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
■可编程LCD阵列，例如由美国专利US 5,229,872给出的这种结构，它在这里引入作为参照。如上所述，在这种情况下支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
为简单起见，本文的其余部分在一定的情况下具体以掩模和掩模台为例；可是，在这样的例子中所讨论的一般原理应适用于上述更宽范围的构图装置。
光刻投影设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图装置可产生对应于IC一个单独层的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(硅晶片)的目标部分上(例如包括一个或者多个管芯(die))。一般的，单一的晶片将包含相邻目标部分的整个网格，该相邻目标部分由投影系统逐个相继辐射。在目前采用掩模台上的掩模进行构图的设备中，有两种不同类型的机器。一类光刻投影设备是，通过将全部掩模图案一次曝光在目标部分上而辐射每一目标部分；这种设备通常称作晶片步进器。另一种设备(通常称作步进-扫描设备)通过在投影光束下沿给定的参考方向(“扫描”方向)逐渐扫描掩模图案并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底台来辐射每一目标部分；因为一般来说，投影系统有一个放大系数M(通常＜1)，因此对基底台的扫描速度V是对掩模台扫描速度的M倍。关于如这里描述的光刻设备的更多信息可以从例如美国专利US6,046,792中获得，该文献这里作为参考引入。
在采用光刻投影设备的制造方法中，(例如在掩模中的)图案成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基底上。在这种成像步骤之前，可以对基底进行各种处理，如打底，涂敷抗蚀剂和弱烘烤。在曝光后，可以对基底进行其它的处理，如曝光后烘烤(PEB)，显影，强烘烤和测量/检查成像特征。以这一系列工艺为基础，对例如IC的器件的单层形成图案。对这种带图案的层然后可进行任何不同的处理，如蚀刻、离子注入(掺杂)、镀金属、氧化、化学-机械抛光等完成一单层所需的所有处理。如果需要多层，那么对每一新层重复全部步骤或者其变化。最终，在基底(晶片)上出现器件阵列。然后采用例如切割或者锯割技术将这些器件彼此分开，单个器件可以安装在载体上，与管脚等连接。关于这些处理的进一步信息可从例如Peter van Zant的“微芯片制造半导体加工实践入门(Microchip FabricationA Practical Guide toSemiconductor Processing)”一书(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中获得，这里作为参考引入。
为了简单起见，投影系统在下文称为“镜头”；可是，该术语应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括例如折射光学装置，反射光学装置，和反折射系统。照射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于引导、成形或者控制辐射投影光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。另外，光刻设备可以具有两个或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”器件中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述的二级光刻设备，这里作为参考引入。
在该领域通常采用的致动器是洛伦兹致动器。在这种装置中，在这种装置中，由将电流通过适当布置的线圈相关的磁场得到致动力。短冲程洛伦兹致动器用于在基底或掩模台与反射镜组件之间提供驱动装置，基底或掩模安装在其上。为提供功率足够大并且紧凑的致动器，需要大的电流密度，这会导致线圈内散发出很多热量。由热导性板构成的冷却元件通常设置在线圈的顶部和底部，在其内部设置的水通道中流动的水用于散热。然而，洛伦兹致动器的高效工作受到由于随时间变化的外部磁场在散热板体部中感应的涡流的限制。好的热导体材料(即，金属)也是好的电导体。由产生的涡流引起的阻尼力使致动器的动态性能降低，并且相关的耗散发热使热性能减低。具有低电导性和可接受的热导性的材料例如陶瓷受到涡流发热的不利影响比金属要小，但已发现，在这些材料中加工冷却通道容易引起微裂痕并且具有由于增加了冷却剂泄漏和机械故障的危险而会降低机械可靠性的缺陷。在EUV系统中，关键部件的热敏感性使得对允许从线圈辐射到反射镜组件的热量的量有很严格的限制。在这种系统中，现有技术的散热板结构不足以充分控制线圈的温度。

发明内容
本发明的一个目的是提供冷却元件中的涡流减小的洛伦兹致动器。
根据本发明，这个和其它目的是在开始段落中所述的光刻设备中实现的，其特征在于，在所述冷却元件中设置一个或更多个槽，所述槽被布置成可以增加涡流路径的电阻。
因此冷却元件中设置的所述槽用作循环涡流的阻障，使它们沿着较高电阻的路径。这具有减小涡流大小的效果，因此降低阻尼力和耗散发热的水平。
根据本发明的一个优选实施例，所述槽被设置成彼此平行。这样的布置有利于涡流的均匀流动，从而有助于减小冷却元件内的不平均温度分布。
根据本发明的另一个优选实施例，所述槽被设置成垂直于感应的电场的方向。这种布置在增加涡流路径的电阻以及因而减小阻尼和发热水平方面特别有效。
根据本发明的再一个方面，所述槽被设置成与感应的电场的方向大致平行或成一定倾斜角度。这种布置可以更有效地与某种装置的布置结合，并在增加涡流路径的电阻以及从而减小阻尼和发热水面方面仍然有效。
根据本发明的另一个方面，可以使冷却通道与冷却元件的槽最好地结合。特别是，槽的长度可以被限制成不在冷却元件的整个长度上延伸，从而有效地设置用于冷却通道的更多空间。作为例子，邻近的槽可以被设置成从冷却元件的相对侧延伸。此外，最好是冷却通道被设置成在任何可能的位置具有多个平行的路径。这具有减小通过冷却通道网络的流动阻抗的效果，因而对于相同的压力差可以实现更大的流动速率。另外，更对称的网络使得冷却元件具有更均匀的作用范围，从而改善冷却能力的均匀性。
根据本发明的再一个方面，所述的槽可以被填充以防止从线圈放出气态物质。
上述实施例描述了对洛伦兹致动器的改进，其结果是得到改善的阻尼性能、降低的热点温度以及热敏感部件例如反射镜组件周围的整个辐射水平，以及得到减小的致动器质量和体积，因为更有效的冷却允许增加电流密度。
根据本发明的另一个方面，提供一种器件制造方法，它包括下述步骤提供至少部分被一层辐射敏感材料覆盖的基底；利用辐射系统提供辐射投影光束；利用构图装置使投影光束的横截面具有图案；将带图案的辐射光束投影在辐射敏感材料层的目标部分上；以及一洛伦兹致动器，包括与至少一个冷却元件热接触的线圈装置；其特征在于
一个或多个槽被设置在所述冷却元件内，所述槽被设置成可以增加涡流路径的电阻。
在本申请中，本发明的装置具体用于制造IC，但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示板、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，在说明书中任何术语“分划板”，“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以由更普通的术语“掩模”，“基底”和“目标部分”代替。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“投影光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm的波长范围)。


下面将参照示意性的附图以举例方式对本发明的实施例进行说明，其中图1示出按照本发明的一个实施例的光刻投影设备；图2示出用于洛伦兹致动器的磁性组件的侧视图，图中示出了与冷却元件相连的线圈；图3示出具有冷却元件的洛伦兹致动器的顶视图，图中示出了涡流流动；图4示出具有冷却元件的洛伦兹致动器的顶视图，图中示出了易受涡流影响的部分；图5示出根据本发明的一个优选实施例带有开槽的冷却元件的洛伦兹致动器的顶视图；图6示出根据本发明的另一个优选实施例带有开槽的冷却元件的洛伦兹致动器的顶视图；图7示出根据本发明的另一个优选实施例带有开槽的冷却元件的洛伦兹致动器的顶视图，图中示出了带有槽的冷却通道的互补构造。
在附图中，相应的标号表示相应的部分。
具体实施例方式
图1示意性示出了根据本发明的一个具体实施例的光刻投影设备。该设备包括辐射系统Ex，IL，用于提供辐射投影光束PB(例如EUV辐射)。在这种具体的情况下，辐射系统还包括辐射源LA；
第一目标台(掩模台)MT，设有用于保持掩模MA(例如分划板)的掩模保持器，并与用于将该掩模相对于物体PL精确定位的第一定位装置连接；第二目标台(基底台)WT，设有用于保持基底W(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置连接；投影系统(“镜头”)PL，用于将掩模MA的受辐射部分成像在基底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。
如这里指出的，该设备属于反射型(例如具有反射掩模)。可是，一般来说，它还可以是例如透射型(例如具有透射掩模)。另外，该设备可以利用其它种类的构图装置，如上述涉及的可编程反射镜阵列型。
辐射源LA(例如产生激光的源或放电等离子体源)产生辐射光束。该光束直接或在横穿过如扩束器Ex等调节装置后，馈送到照射系统(照射器)IL上。照射器IL包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，它一般包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式，照射到掩模MA上的光束PB在其横截面具有所需的均匀度和强度分布。
参看图1可以知道，辐射源LA可以置于光刻投影设备的壳体中(例如当辐射源LA是汞灯时经常是这种情况)，但也可以远离光刻投影设备，其产生的辐射光束被(例如通过合适的定向反射镜的帮助)引导至该设备中；当光源LA是准分子激光器时通常是后面的那种情况。本发明和权利要求包含这两种方案。
光束PB然后与保持在掩模台MT上的掩模MA相交。在被掩模MA有选择地反射后，光束PB通过镜头PL，该镜头将光束PB聚焦在基底W的目标部分C上。在第二定位装置PW(和干涉测量装置IF)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，例如在光束PB的光路中定位不同的目标部分C。类似的，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地，用图1中未明确显示的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)，可以实现目标台MT、WT的移动。可是，在晶片步进器的情况下(与步进-扫描设备相对)，掩模台MT可只与短冲程致动装置连接，或者固定。
所示的设备可以按照二种不同模式使用1.在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，整个掩模图像被一次投影(即单“闪”)到目标部分C上。然后基底台WT沿x和/或y方向移动，以使不同的目标部分C能够由光束PB照射；2.在扫描模式中，基本为相同的情况，但是给定的目标部分C没有暴露在单“闪”中。取而代之的是，掩模台MT沿给定的方向(所谓的“扫描方向”，例如Y方向)以速度v移动，以使投影光束PB在掩模图像上扫描；同时，基底台WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是镜头PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在这种方式中，可以曝光相当大的目标部分C，而不牺牲分辨率。
图2示出了用于洛伦兹致动器的磁性组件的侧视图。在通常的应用中，包括线圈3和冷却元件1的线圈组件被连接到基底或掩模台(WT或MT)的长冲程，而带有护铁2的磁体4被连接到反射镜组件的短冲程，基底W或掩模MA被安装到其上。在工作中，由于冷却元件1的导体材料连接的磁场改变会引起冷却元件1中的涡流的流动。在图3中示出了对于向着纸面内方向增加的磁场来说感应的涡流5。涡流5的产生提供了与致动器相反的阻力或阻尼力，使其性能下降。此外，由循环电流耗散的热会降低冷却元件1的效率。后提到的效应在有很多部件对热膨胀非常敏感的EUV系统中特别有害，热膨胀是由附近较热的元件放出的辐射引起的。
散热板1的区域6特别易于受到涡流的影响，在该区域采取措施来控制涡流5是最有效的，如图4所示。图5示出根据本发明是如何通过在冷却元件1中引入槽7来控制的涡流5的。由于横跨槽7的电阻非常高，电流被迫围绕具有较小的平均横截面区域的较长路径循环。由于涡流路径的电阻增加，因此涡流5被降低。耗散的热量随着电流的平方变化，因此也会减小，同样阻尼力也减小。
图5中示出的布置对应于本发明的另一优选实施例，其中槽7是相互平行的。该布置是有益的，因为它有利于更均匀的涡流流动，使得引起的温度增加散开且幅值降低。该槽还被布置成基本垂直于图3所示的涡流。这种布置是希望的，因为它对增加涡流路径的电阻特别有效。另外，也许会更希望将槽布置成平行于感应出的电场或与之成一定角度，以便更有效地与周围的部件配合，以降低制造成本。这些备选的布置还可以很令人满意地实现使涡流路径的电阻增加。
图6和7示出了根据本发明的一个优选实施例的槽7的布置。这里，槽7的长度减小，以便以更有效的方式容纳冷却通道。虽然对于槽7来说完全切穿冷却元件1并不是很重要，但优选是该槽贯穿横截面的主要部分。用于合理的横截面区域的冷却通道8来说，必须使它们避开槽7。此外，为了理想的冷却和稳定性，必须实现冷却剂通过冷却元件1的快速和最均匀的流动。实现这点的示例性布置在图7中示出。对于驱动冷却剂流动的给定压力梯度，流速取决于冷却通道网络的流动阻抗。通过采用平行连接在一起的较短区段的冷却通道8使得所述网络的流动阻抗较低。根据所述的实施方式，冷却通道8可以具有大致圆形或大致矩形的横截面。
虽然上面已经对本发明的具体实施例进行了描述，但应知道，本发明可以以其它方式实施。上述说明不应被认为是对本发明进行限制。
权利要求
1.一种光刻投影设备，包括用于提供辐射投影光束的辐射系统；用于支撑构图装置的支撑结构，所述构图装置用于根据所需图案将投影光束图案化；用于保持基底的基底台；用于将带图案的光束投影到基底的目标部分上的投影系统；洛伦兹致动器，它包括与至少一个冷却元件热接触的线圈装置；其特征在于一个或更多个槽被设置在所述冷却元件内，所述槽被设置成可增加涡流路径的电阻。
2.如权利要求1所述的光刻投影设备，其特征在于，所述槽被设置成大致相互平行。
3.如前述权利要求任一项所述的光刻投影设备，其特征在于，所述槽被设置成大致垂直于感应出的电场的方向。
4.如前述权利要求任一项所述的光刻投影设备，其特征在于，所述槽被设置成大致平行与感应出的电场的方向或与该方向大致成一定倾角。
5.如前述权利要求任一项所述的光刻投影设备，其特征在于，所述槽的长度被限制成不跨过冷却元件的整个长度延伸。
6.如前述权利要求任一项所述的光刻投影设备，其特征在于，邻近的槽从冷却元件的相对侧延伸出。
7.如前述权利要求任一项所述的光刻投影设备，其特征在于，冷却通道与所述槽是一体的，从而提供了多个设置成可减小流动阻抗的平行路径。
8.如前述权利要求任一项所述的光刻投影设备，其特征在于，冷却通道被设置成大致对称的网络，以提供均匀的冷却元件作用范围。
9.如前述权利要求任一项所述的光刻投影设备，其特征在于，所述槽被填充以防止从线圈放出气体物质。
10.一种器件制造方法，包括下述步骤提供至少部分被一层辐射敏感材料覆盖的基底；利用辐射系统提供辐射投影光束；利用构图装置使投影光束的横截面具有图案；将带图案的辐射光束投影在辐射敏感材料层的目标部分上；以及使一洛伦兹致动器工作，所述洛伦兹致动器包括与至少一个冷却元件热接触的线圈装置；其特征在于一个或多个槽被设置在所述冷却元件内，所述槽被设置成可以增加涡流路径的电阻。
全文摘要
一种光刻投影设备，包括一洛伦兹致动器，它包括与至少一个冷却元件热接触的线圈装置。一个或更多个槽被设置在所述冷却元件内，所述槽被设置成可增加涡流路径的电阻。由于场线圈中的电消耗，洛伦兹致动器产生热。由于通过线圈的磁场改变，会在冷却元件中感应出涡流，导致不想要的阻尼力和发热。本发明通过将槽结合到冷却元件中提供了减小涡流的改进结构。槽优选是垂直于感应出的电场，并且它们相互平行，并且通过使涡流沿着较高电阻的路径减小了涡流的大小。
文档编号H02K41/03GK1530751SQ20041000808
公开日2004年9月22日 申请日期2004年3月10日 优先权日2003年3月11日
发明者S·A·J·霍尔, E·J·布伊斯, H·K·范德肖特, P·维雷格德瓦特, S A J 霍尔, 布伊斯, 范德肖特, 赘竦峦咛 申请人:Asml荷兰有限公司