具有温度控制的热管的制作方法

专利名称：具有温度控制的热管的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及半导体处理设备。更具体地说，本发明涉及通过改变热管内的压力，内部温度易于控制的热管。
背景技术：
对于半导体加工中使用的诸如光刻机之类的精密仪器来说，必须研究影响该精密仪器的性能，例如精度的因素，并尽可能地消除所述因素。当精密仪器的性能受到不利影响，例如受到扰动力或者受到过热的影响时，利用精密仪器产生的产品可能不能正确地形成，从而是有缺陷的。例如，受到扰动力作用的光刻机可能导致光刻机投射的图像移动，从而，在诸如半导体晶片表面之类的投射面上未被正确对准。
扫描台(scanning stage)，比如晶片扫描台和光罩(reticle)扫描台经常用在半导体加工工艺中，并且可被包括在各种光刻和曝光设备中。晶片扫描台一般被用于确定半导体晶片的位置，使得晶片的各个部分可被适当地曝光以便掩蔽或蚀刻。光罩扫描台一般用于在半导体晶片上方，准确地确定曝光用光罩的位置。图案一般存在于光罩上，它实际上用作晶片的掩模或负片。当如同所需那样把光罩放置在晶片上方时，一束光线或者相对较宽的一束电子可通过缩影透镜被准直，并被提供给其上放置薄金属图案的光罩。光束的多个部分可被光罩吸收，而其它部分透过光罩并聚集到晶片上。
诸如晶片扫描台或光罩之类的平台一般由基座支持，使得平台可直线移动。基座通常包括或者容纳用于控制平台和工作台，例如晶片工作台的运动的各种传感器和致动器，所述工作台是整个平台设备的一部分。这样的致动器通常被安排成控制整个晶片平台的宏平台(coarse stage)，并且包括产生热量的线圈。线圈产生的热量可能相当大，例如大到足以影响利用整个晶片平台进行的曝光工艺。产生的热量可在比所需的环境温度高大约10℃-20℃的范围中。由于通过干扰诸如干涉仪之类传感器的工作，线圈产生的热量可能不利地影响整个晶片平台的性能，因此一般把产生的热量从整个晶片平台的相对重要的组件附近带走或者以其它方式除去。从相对重要的组件，例如晶片带走热量降低了过热对重要组件的影响。
可用于从相对重要的组件带走热量的一种装置是热管。例如，诸如平台设备内的线性电动机之类的热源可与热管充分接触，热管被安排成从热源带走热量，并把热量传给散热器。图1是常规热管的示意图。热管100包括蒸发段102和冷凝段104。热管100一般可被构成为衬以管芯(wicking)材料112，例如棉纱套管的中空圆柱管。当热源106产生热量时，包含在热管100内的液体形式的流体可在蒸发段102被热源106加热到其沸点。所述流体一般是当被加热时呈现气态或蒸汽态，当被冷却时呈现液态的流体。当在蒸发段102被加热时，流体可被导向放置在冷凝段104附近的散热器107，如箭头108所示。应明白散热器107可以是热管100周围的环境，不一定是一个物理组件。
散热器107被安排成从流体带走热量，从而使流体可被冷却。即，位于冷凝段104的流体凝结，并把其汽化潜热传给散热器107。当凝结的流体进入位于热管100内的管芯材料112中时，冷却的流体可通过热管100返回热源106。毛细作用随后迫使凝结流体通过管芯材料112返回蒸发段102，如箭头110所示。
在一些情况下，需要控制热管内流体的沸腾温度的能力，以便可控制热源，例如图1的热源106的温度。控制热源的温度是关键的，因为许多系统要求使热源的温度，例如线性电动机的线圈的表面温度尽可能保持接近环境温度，例如室温。为了控制热源的温度，与包含在热管内的流体相关的沸腾温度可被控制。例如，热管可被“充液”，以改变包含在热管内的流体的沸腾温度，从而使之降到使线性电动机的线圈的表面温度可被保持在所需水平的程度。对热管充液一般包括在热管内加入诸如水之类的流体，或者从热管除去流体，以便改变热管的沸腾温度。如图2中所示，当希望改变与热管200相关的沸腾温度时，可向热管200蒸发段202加入额外的流体230。虽然对热管200充液的处理可有效地改变与热管200相关的沸腾温度，从而改变与蒸发段202相关的温度，但是除了在制造中的一段时间之外，一般难以对热管200充液。从而，在热管200的使用过程中，沸腾温度实际上保持恒定。
已设计了一些热管，以使与热管相关的温度可被控制，即使与热管相关的沸腾温度实质上不受控制。例如一些情况下可使用气载可变热导率热管，以使热管内的温度能够保持相当稳定。使热管内的温度保持相当稳定可使热管更有效地工作，虽然这种热管的蒸发段的温度一般不可改变。图3a和3b是气载可变热导率热管的示意图。具有蒸发段302和冷凝段304的热管300包括位于冷凝段304的气体储存器340。包含在储存器340内的气体具有取决于包含在热管300内的蒸汽的温度而移动的气体峰前(gas front)342。当气体峰前342移动时，冷凝段304的表面积改变。例如，如图3b中所示，当气体峰前342往冷凝段304时移动时，与如图3a中所示的冷凝段304的表面积相比，冷凝段304的表面积有所减少。
由于当气体峰前342移动时，冷凝段304的表面积变化，因此热管300的热导率也随着气体峰前342的位置的改变而变化。当冷凝段304的表面积增大时，热导率增大，当冷凝段304的表面积减小时，热导率降低。从而，通过移动气体峰前342，能够有效地控制蒸发段302和冷凝段304之间的温降。虽然热管300内的温降可被控制，使得热管300内的温度可被保持在基本恒定的温度，但是热管300的使用一般不能使蒸发段302的温度受到控制。
虽然使用热管从整个晶片平台的重要组件带走热量一般来说是有效的，但是热管一般不能被用于容易并且有效地使热源的温度受到控制。如上所述，虽然对热管充液能够在热管内获得所需的沸腾温度，但是除了在制造时的一段时间之外，一般难以对热管充液。从而，在热管的使用期间，热管内的沸腾温度通常保持基本恒定。从而，在热管内达到的沸腾温度可能不足以使热源的表面保持在所需的温度，因为热管中的流体的沸腾温度实际上确定一般接触热源的热管的蒸发段所能保持的恒定温度。
于是，需要一种能够使热管中的流体沸腾的温度能够被控制的方法和设备。更具体地说，需要一种控制热管的蒸发段的控制，使得能够有效地控制热源的温度的方法和设备。

发明内容
本发明涉及一种其中能够调节流体的沸腾温度的热管。根据本发明的一个方面，控制与包含流体并且具有蒸发段的热管相关的温度的方法包括测量与热管相关的温度，和确定与热管相关的温度何时处于所需的水平。该方法还包括当确定与热管相关的温度不在所需水平时，改变热管内的压力。改变热管内的压力导致与热管相关的温度发生变化。
在一个实施例中，热管包括压力控制机构，改变热管内的压力包括操纵压力控制机构。在这样的实施例中，压力控制机构可包括一个活塞组合件，改变热管内的压力包括利用活塞组合件施加可控压力。
控制热管内的温度有效地使从由热管冷却的热源带走热量的温度可被控制。具体地说，通过控制热管内的压力，可控制流体的温度。当热管内的流体的沸腾温度受控时，热管的蒸发段的温度实质上受控。从而，通过调节热管内的压力，可控制从热源，例如线性电动机的线圈带走热量的温度。控制从热源带走热量的温度使得能够更容易地把热源的表面温度保持在恒定水平，这提高了包括热源的整个系统，例如平台设备的性能。
根据本发明的另一方面，热管包括蒸发段，流体和压力控制机构。压力控制机构被安排成改变热管内的压力，使得流体的沸腾温度被改变。在一个实施例中，压力控制机构被安排成通过增大压力来改变压力，使得流体的沸腾温度被增大。在另一实施例中，压力控制机构包括施加控制压力，从而改变热管内的压力的活塞装置(piston arrangement)。
根据本发明的另一方面，控制与热管的蒸发段连通的平台设备内的致动器的温度的方法包括确定致动器的所需温度，利用致动器的所需温度，确定蒸发段的对应所需温度，调节热管内的机构以便达到蒸发段的所需温度。调节压力导致热管内流体的沸腾温度被调节，使得蒸发段的温度被调节。
在一个实施例中，调节热管内的压力包括对热管的活塞装置施加第一大小的控制力。第一大小的控制力被安排成使活塞装置改变热管内的压力。在这样的实施例中，该方法还包括确定何时蒸发段的温度为蒸发段的所需温度。当蒸发段的温度为蒸发段的所需温度时，控制力被保持在所述第一大小。另一方面，当蒸发段的温度不是蒸发段的所需温度时，可通过对活塞装置施加第二大小的控制力，调节热管内的压力，以便达到蒸发段的所需温度。
根据本发明的另一方面，传热设备包括流道和从热源带走热量的至少一个吸热部分。吸热部分被布置在流道的路线上。充填在流道内的传热介质在流道内循环，与流道连接的温度设定装置改变传热介质的状态转变温度。在一个实施例中，温度设定装置改变传热介质的沸腾温度。在另一实施例中，温度设定装置改变流道内的压力。
根据本发明的另一方面，传热设备包括流道，从热源带走热量的至少一个吸热部分，和充填在流道内的传热介质。吸热部分被布置在流道的路线上，热源被布置在流道内。传热介质在流道内循环。
根据本发明的另一方面，控制与传热设备相关的温度的方法包括在流道内循环传热介质，所述流道包括从热源带走热量的至少一个吸热部分，和改变在流道内循环的传热介质的状态转变温度。在一个实施例中，改变状态转变温度包括改变传热介质的沸腾温度。在另一实施例中，改变状态转变温度包括改变流道内的压力。
根据本发明的另一方面，控制与传热设备相关的温度的方法包括在流道内充满传热介质，和在流道内循环传热介质。流道包括热源。
当阅读下述详细说明，并研究附图中的各个图时，本发明的这些及其它优点将变得显而易见。


结合附图，参考下述说明，可更好地理解本发明，其中图1是常规热管的示意图。
图2是可充液的常规热管的示意图。
图3a是气载可变热导率热管的示意图。
图3b是在来自储存器的气体存在于冷凝段的情况下的气载可变热导率热管，例如图3a的热管300的示意图。
图4是根据本发明的一个实施例的其中压力可被控制的热管的示意图。
图5是根据本发明的一个实施例的可利用活塞装置控制其中的压力的热管的示意图。
图6是根据本发明的一个实施例，当移动热管组合件的活塞时发生的动作的方框图。
图7是根据本发明的一个实施例，具有用作压力控制器的活塞的热管的示意图。
图8是根据本发明的一个实施例，可用于控制热管内的温度的控制环的示意图。
图9是图解说明根据本发明的一个实施例，通过调节热管中的压力，控制热管中的温度的一种方法的处理流程图。
图10a是根据本发明的一个实施例，由音圈电动机致动的活塞的示意图。
图10b是根据本发明的一个实施例，由风箱致动的活塞的示意图。
图11是根据本发明的一个实施例的光刻设备的示意图。
图12是图解说明根据本发明的一个实施例，与制备半导体器件相关的步骤的处理流程图。
图13是图解说明根据本发明的一个实施例，与加工晶片，即图12的步骤1304相关的步骤的处理流程图。
具体实施例方式
当在晶片曝光处理中，整个精密平台设备，例如整个晶片平台设备周围的环境温度被升高时，平台设备的性能会受到影响。从而，当环境温度被升高，例如从在大约20℃-25℃范围中的理想温度升高到在大约30℃-40℃范围中的温度时，在利用平台设备进行的晶片曝光处理中，会出现误差或不一致。通常，与平台设备相关的致动器产生的热量导致环境温度升高。如上所述的致动器包含具有线圈(导体)并且产生热量的第一部分(热源)，和与第一部分协作从而产生作用力的第二部分。为了降低由诸如线性电动机或具有电磁线圈的电动机之类的致动器导致的环境温度升高量，可使用热管(传热设备)来把热量从致动器带走到吸收热量的散热器。
一般，热管(传热设备)被用于使线圈，例如线性电动机的线圈的表面温度能够保持在特定的温度，比如室温。虽然热管通常在从线圈带走热量方面有效，但是当热管进行工作以便从线圈转移走热量的温度过高时，线圈可能不能被充分冷却，线圈周围空气中的对流会导致空气被加热，从而干扰诸如干涉仪之类的传感器进行的测量。
通过控制热管(传热设备)内的传热介质，例如流体的温度，能够控制从诸如致动器之类热源带走热量的温度。在一个实施例中，通过实质上控制热管内的压力，可控制传热介质，尤其是位于热管的蒸发段的传热介质的温度。控制热管内的压力使热管内流体的沸腾温度能够被控制，这实际上使热管蒸发段的温度可被控制。从而，通过调节热管内的压力，能够实质上控制从热源，例如线性电动机的线圈带走热量的温度。控制从热源带走热量的温度使热源的表面温度能够更容易地保持在恒定水平。传热设备，例如在实施例中公开的热管的结构被改变。该设备可用在例如在美国专利No.3605878和美国专利No.6684941中描述的方案中。上述美国专利中的公开内容在此引为参考，只要向其申请本国际专利申请的指定国家或选定国家的国内法允许。
图4是根据本发明的一个实施例，其中的压力可被控制的热管的示意图。热管404可被安排在热源416，例如致动器的发热线圈和散热器420，例如热管404周围的环境之间。具体地说，热源416被布置在热管404的蒸发段408，而散热器420被布置在热管404的冷凝段412。实际上是热管404的一部分的压力控制机构424被安排成使热管404内的压力可被改变。压力控制机构424通常可相对于热管404被布置在任何地方。在一个实施例中，压力控制机构424可以是受到控制力作用的活塞，如下参考图5所述。但是应理解，压力控制机构424一般可以是使热管404内的压力可被改变的任何机构。此外，热源416可被布置在热管(传热设备)404内。另一方面，热源416可被布置在热管(传热设备)404外。
一般来说，通过增大热管404内的压力，处于液态或者气液态的流体的沸腾温度可被增大。另一方面，通过降低热管404内的压力，处于液态或者气液态的流体的沸腾温度可被降低。当热管404内的流体的沸点或温度变化时，那么一般包含呈液态的流体的蒸发段408的温度发生变化。从而，改变流体的沸腾温度会改变蒸发段408的温度，从而，能够有效地改变可使热源416保持的温度，因为热源416一般与蒸发段408连通(in communication)。举例来说，当热管404内的压力增大，并且热管404内的流体的沸腾温度增大时，热源416产生的热量可在更高的温度下被热管404充分散去。从而，允许利用压力控制机构424充分控制热管404内的流体的沸腾温度可使与蒸发段408相关的温度，从而使热源416的温度受到控制。
如上所述，一种适当的压力控制机构424是活塞机构。下面参见图5，将根据本发明的一个实施例，说明可利用活塞控制其中的压力的热管的一个实施例。包括蒸发段508和冷凝段512的热管504被布置在热源516和散热器520之间，使得热源516位于蒸发段508，散热器520位于冷凝段512。相对于热管504布置活塞514，使得当对活塞514应用可通过受控制机构控制的致动器施加的控制力530时，活塞14可导致热管504内的压力，即热管504的内部压力发生变化。通过在热管504内有效地施加控制压力，活塞514可导致热管504内的压力发生变化。为了防止流体从热管504漏出，在一个实施例中可使用膜片(未示出)来有效地形成密封，所述密封防止流体通过存在于活塞514和热管504之间的任何缝隙，从热管504漏出。应认识到在热管504内施加控制压力还会在热管504内引起至少轻微的容积变化。
活塞54通常具有相关的表面积，所述表面积有效地接触热管504的内部。从而，活塞514施加的控制压力可被表述成控制力530和活塞514的接触面积的函数。从而，通过增大控制力530，活塞514施加的控制压力可被增大，热管504内的压力可升高。通常，当沿负y方向540施加控制力530时，活塞514沿负y方向540移动，导致热管504内的压力增大。另一方面，当沿正y方向540施加控制力530时，活塞沿正y方向540移动，一般导致热管504内的压力降低。
参见图6，根据本发明的一个实施例，讨论当热管组合件的活塞移动时发生的动作。当在动作610中调节对热管的活塞，例如图5的活塞514施加的作用力时，在动作614中，热管内的压力发生变化。举例来说，当对活塞施加的作用力被增大时，热管内的压力会增大。在动作618中，热管内的压力的变化导致热管中的流体的沸腾温度变化。在给定压力下，当热管中的流体处于气-液态时，本领域的技术人员会认识到，改变热管内的压力会改变流体的沸腾温度。对于其中热管内的压力被增大的一个实施例来说，热管中的流体的沸腾温度一般会增大。
一旦热管中的流体的沸腾温度发生变化，在动作622中，热管的蒸发段的温度就发生变化。由于热管的蒸发段一般位于热源的附近，因此通过改变热管的蒸发段的温度，从热源带走热量的温度也被改变。
为了监视热管中的流体的温度，或者更具体地说，为了监视热管的蒸发段的温度，以便确定热管内的流体的沸腾温度是处于所需水平，还是需要被改变以便达到所需水平，可在热管内放置一个温度传感器。图7是根据本发明的一个实施例，具有作为压力控制器的活塞和内部温度传感器的热管的示意图。热管602包括由作用力618控制的活塞614。为了确定将应用于活塞614，以便在热管602内达到所需沸腾温度的作用力618的适当量值，可在热管602的蒸发段606放置一个温度传感器640。温度传感器640一般可用于测量热管602内的流体的温度，并且实质上可以是任何适当的温度传感器640。适当的温度传感器或换能器可包括(但不限于)温度计，例如热电偶温度计和热敏电阻温度计，以及热电式传感器和电阻温度传感器。
温度传感器640的输出可被提供给控制器，所述控制器提供作用力618，使得能够适当地调节作用力618的大小，从而在热管602内产生适合于使热管602内的温度被升高或降低的压力。如图8中所示，图8是可被用于控制热管，比如热管602内的温度的一种适当的控制环的示意方框图，以控制环800中的控制输入的形式，提供热管的蒸发段的所需温度802。所需温度802由指定热管的所需温度的用户提供给控制器806，控制器806控制向热管的活塞提供控制力的致动器808。在一个实施例中，致动器808可以是单圈电动机，线性电动机或者任何电磁致动器。
可由热管内的温度传感器提供的测量温度810也作为输入被提供给控制器806。利用所需温度802和测量温度810，控制器806可确定致动器808将向热管的活塞施加的作用力的适当大小或水平，以使测量温度810近似与所需温度802相同。应认识到控制器806可根据需要连续调节致动器808，从而根据需要连续调节热管内的压力，以便有效地使测量温度810保持在近似与所需温度802相同的水平。
下面参见图9，根据本发明的一个实施例，说明通过调节热管中的压力，控制热管中的温度的一个方法。控制热管中的温度的过程900开始于步骤902，在步骤902中，确定热管的蒸发段的所需温度是多少。确定所需温度是多少可包括从热管的用户获得所需温度，或者根据使用热管的整个平台设备的要求，确定所需温度。例如，正在利用热管冷却的致动器的所需表面温度可被用于确定热管的蒸发段的对应所需温度。应认识到虽然热管的蒸发段的所需温度可以和致动器的所需温度相同，不过这两个所需温度也可不同。
在确定所需温度之后，在步骤906中可测量热管的蒸发段的温度。虽然一般在热管内，在蒸发段测量该温度，以便能够在蒸发段保持所需温度，但是应认识到实质上可在热管内的任何地方测量热管内的温度。另一方面，可测量致动器的温度，某一其它温度，或者与致动器的温度相关的某一性能参数，例如空气湍流或者传感器噪声。一旦测量了热管内的温度，就在步骤908中确定热管的蒸发段的温度是否和所需温度相同。如果确定热管的蒸发段的温度和所需温度相同，那么指示热管内的压力足以把热管内的液体的沸点保持在所需温度。因此，在步骤912中，施加于热管的活塞的当前控制力被保持在它的当前水平上。即，使控制力被施加于活塞上的致动器并不改变施加于活塞上的控制力的大小。处理流程从步骤912返回测量热管的蒸发段的温度的步骤906。
返回步骤908，如果确定热管的蒸发段的温度和所需温度不同，那么指示对于要达到的所需温度来说，热管内的压力或者过高或者过低。例如，如果热管的蒸发段的温度过高，那么热管中的压力很可能过高，使得使得不能达到蒸发段的所需温度。这样，处理流程从步骤908转到步骤910，在步骤910中，调节例如利用致动器施加于热管的活塞的控制力，以便调节热管内的压力。一般，对控制力进行的调节被安排成足以把热管内的压力改变足以达到热管的蒸发段的所需温度的某一数量。一旦控制力被调节，处理流程就返回测量热管的蒸发段的温度的步骤906。
通常，用于改变施加于热管的活塞的作用力的致动器可以实质上是可由控制器控制的任何适当的致动器，例如所述控制器向致动器发送信号，以便改变致动器产生的作用力。举例来说，与热管的活塞耦接的致动器可以是诸如音圈电动机(VCM)之类的电动机。图10a是根据本发明的一个实施例的由VCM致动的活塞的示意图。热管950包括与VCM 930耦接的活塞944。如图所示，VCM 930的本体934与活塞944耦接，使得与线圈932协作的磁体936导致本体934移动，并在活塞944上产生作用力。通常，VCM 930产生的活塞944上的作用力可导致活塞944或者沿着正y方向948移动，或者沿着负y方向948移动。可安排膜片940或者类似机构来防止包含在热管950的内部954中的流体在活塞944周围泄漏和漏出热管950。当活塞944移动时，作为活塞944上VCM 930施加的作用力和活塞944的面积的函数，内部954内的压力会发生变化。
另一可被用于对热管的活塞施加作用力的致动器是风箱。图10b是根据本发明的一个实施例，由风箱致动的活塞的示意图。热管980包括可利用膜片970来密封，以防止包含在热管980的内部984中的流体泄漏的活塞974。活塞974可与风箱960耦接，风箱960可被用于改变施加于活塞974的控制力，从而改变内部984内的压力。通常，通过改变风箱960内的气压，能够改变风箱960施加在活塞974上的作用力的大小。从而，通过控制风箱960内的气压，能够控制活塞974沿y方向968的移动。
内部温度可控的热管一般可被包含为诸如光刻设备之类设备的一部分。举例来说，具有温度控制的热管(传热设备)可被应用于光刻设备中的电磁致动器的线圈，或者具有温度控制的热管(传热设备)可与光刻设备内的线性电动机连接。参见图11，根据本发明的一个实施例，说明可包括具有温度控制的热管的光刻设备。光刻设备(曝光设备)40包括可由平面电动机(未示出)驱动的晶片定位平台52，以及通过利用EI磁芯致动器与晶片定位平台52磁耦合的晶片工作台51。驱动晶片定位平台52的平面电动机一般使用由二维排列的磁体和对应电枢线圈产生的电磁力。晶片64在与晶片工作台51耦接的晶片夹持器或者卡盘74上被固定就位。晶片定位平台52被安排成在控制单元60和系统控制器62的控制下，多自由度地移动，例如在3到6个自由度之间。晶片定位平台52的移动允许晶片64相对于投射光学系统46被布置在所需的位置和方位。晶片定位平台52移动期间产生的热量可由与晶片定位平台52耦接的热管(未示出)存储。
晶片工作台51可由多个音圈电动机(未示出)，例如3个音圈电动机沿z方向10b轻轻升起。在所述实施例中，至少三个磁性轴承(未示出)耦接并沿着y轴10a移动晶片工作台51。晶片定位平台52的电动机阵一般由基座70支持。基座70通过隔离体54支承在地上。晶片平台52的运动所产生的反作用力可通过框架66机械释放到地面。在均作为参考整体包含于此的JP Hei 8-166475和美国专利No.5528118中描述了一种适当的框架。
照射系统42由框架72支承。框架72通过隔离器54支承在地上。照射系统42包括照射源，并被安排成使辐射能，例如光线透过光罩68上的掩模图案，通过利用包括宏平台和微平台的光罩平台支承和扫描光罩68。辐射能通过投射光学系统46被聚集，投射光学系统46支承在投射光学框架50上，并且可通过隔离器54支承在地上。适当的隔离器包括在均作为参考整体包含于此的JP Hei 8-330224和美国专利No.5874820中描述的那些隔离器。
第一干涉仪56支承在投射光学框架50上，用于检测晶片工作台51的位置。干涉仪56把晶片工作台51的位置信息输出给系统控制器62。在一个实施例中，晶片工作台51具有减轻与晶片工作台51相关的振动，使得干涉仪56能够准确地检测晶片工作台51的位置的阻尼器。第二干涉仪58支承在投射光学系统46上，检测支承光罩68的光罩平台44的位置。干涉仪58也向系统控制器62输出位置信息。
应认识到存在许多不同类型的光刻设备或装置。例如，光刻设备40或者曝光设备可被用作扫描型光刻系统，在光罩68和晶片64同步移动的情况下，所述扫描型光刻系统把图案从光罩68曝光到晶片64上。在扫描型平版印刷装置中，光罩平台44垂直于透镜组合件(投射光学系统)46或者照射系统42的光轴移动光罩68。晶片平台52垂直于投射光学系统46的光轴移动晶片64。通常在光罩68和晶片64同步移动的时候，发生光罩68和晶片64的扫描。
另一方面，光刻设备或曝光设备40可以是在光罩68和晶片64固定不动的时候，曝光光罩68的步进重复型光刻系统。在一种步进重复工艺中，在单个视场的曝光过程中，晶片64处于相对于光罩68和投射光学系统46基本不变的位置。从而，在连续的曝光步骤之间，晶片定位平台52垂直于投射光学系统46和光罩68的光轴连续移动晶片64以便曝光。按照该工艺，光罩68上的图像可被依次曝光到晶片64的扫描场上，使得使半导体晶片64的下一扫描场相对于照射系统42、光罩68和投射光学系统46就位。
应明白如上所述的光刻设备或曝光设备40的应用并不局限于用在用于半导体制造的光刻系统中。例如，光刻设备40可用作把LCD器件图案曝光到矩形玻璃板上的液晶显示器(LCD)光刻系统，或者制造薄膜磁头的光刻系统的一部分。
照射系统42的照射源可以是g线(436纳米(nm))，i线(365nm)，KrF准分子激光(248nm)，ArF准分子激光(193nm)和F2型激光(157nm)。另一方面，照射系统42也可使用诸如x射线和电子束之类的带电粒子束。例如，在使用电子束的情况下，热离子发射型六硼化镧(LaB6)或者钽(Ta)可被用作电子枪。此外，在使用电子束的情况下，结构可以是这样的，即或者使用掩模，或者在不使用掩模的情况下，可直接在衬底上形成图案。
就投射光学系统46来说，当使用诸如准分子激光之类的紫外线时，最好使用透射紫外线的玻璃材料，比如石英和荧石。当使用F2型激光或者x射线时，投射光学系统46可以是反射折射的或者折射的(光罩可以是对应的反射型光罩)，当使用电子束时，电子光学器件可包括电子透镜和偏转器。本领域的技术人员会认识到，电子束的光路一般处于真空状态。
另外，就采用波长约为200nm或者更小的真空紫外线(VUV)辐射的曝光装置来说，可考虑使用反射折射型光学系统。反射折射型光学系统的例子包括(但不限于)在均作为参考整体包含于此的在特许专利申请公报中公布的日本专利申请公开No.8-171054及其对应美国专利No.5668672，以及在日本专利申请公开No.10-20195及其对应美国专利No.5835275中描述的那些反射折射型光学系统。在这些例子中，反射光学器件可以是包含光束分离器和凹透镜的反射折射光学系统。在特许专利申请公报中公布的日本专利申请公开(Hei)No.8-334695及其对应美国专利No.5689377，以及在日本专利申请公开No.10-3039及其对应美国专利No.5892117，所有这些专利文献均作为参考整体包含于此。这些例子描述包含凹透镜，但是没有光束分离器，也可适合于供本发明之用的反射-折射型光学系统。
此外，在光刻系统中，当在晶片平台或光罩平台中使用线性电动机(参见作为参考整体包含于此的美国专利No.5623853或5528118)时，线性电动机可以是采用空气轴承的气浮型电动机或者使用洛伦兹力或者电抗力的磁浮型电动机。另外，平台也可沿导轨移动，或者可以是不使用导轨的无轨型平台。
另一方面，晶片平台或者光罩平台可由平面电动机驱动，所述平面电动机通过使用由磁体单元和电枢线圈单元产生的电磁力驱动平台，所述磁体单元具有二维排列的磁体，所述电枢线圈单元具有二维的处于面对位置的线圈。就这种驱动系统来说，磁体单元或电枢线圈单元之一与平台连接，而另一个被安装在平台的移动平面一侧。
如上所述的平台的移动产生可影响整个光刻系统的性能的反作用力。通过使用如上所述，以及在美国专利No.5528118和公布的日本专利申请公开No.8-166475中描述的框架元件，晶片(衬底)平台运动产生的反作用力可被机械释放到地板或地面。另外，通过使用在均作为参考整体包含于此的美国专利No.5874820和公布的日本专利申请公开No.8-330224中描述的框架元件，光罩(掩模)平台运动所产生的反作用力可被机械释放到地板(地面)。
诸如隔离器54之类的隔离器一般与有源隔振系统(AVIS)相关。AVIS通常控制与由平台组合件，或者更一般地说，由诸如包括平台组合件的光刻设备40之类的光刻机经历的作用力112，即振动力相关的振动。
通过按照保持规定的机械精度，电学精度和光学精度的方式，装配各个子系统，能够建立根据上述实施例的光刻系统，例如可包括一个或多个热管(传热设备)的光刻设备。为了保持各种精度，在装配前和装配之后，可调节每个光学系统以便达到其光学精度。类似地，可调节每个机械系统和每个电学系统，以达到它们各自的所需机械精度和电学精度。把每个子系统装配成光刻系统的过程包括(但不限于)在每个子系统之间形成机械接口，电路布线连接，和气压管系安装连接。在用各个子系统装配光刻系统之前，还存在一个装配每个子系统的过程。一旦利用各个子系统装配了光刻系统，通常就进行整体调节，以便确保在整个光刻系统内保持每个所需精度。另外，最好在温度和湿度受控的净室中制造曝光系统。
此外，如下参考图12所述，可利用上述系统制备半导体器件。该过程开始于步骤1301，在步骤1301中，设计或以其它方式确定半导体器件的功能和性能特征。随后，在步骤1302中，根据半导体器件的设计，设计其中具有图案的光罩(掩模)。应认识到在并行步骤1303中，用硅材料制成晶片。在步骤1304中，用光刻系统把在步骤1302中设计的掩模图案曝光到在步骤1303中制备的晶片上。后面将参考图13说明把掩模图案曝光到晶片上的一种工艺。在步骤1305中，装配半导体器件。半导体器件的装配一般包括(但不限于)晶片切割工艺，粘接工艺，和封装工艺。最后，在步骤1306中检查完成的器件。
图13是根据本发明的一个实施例，图解说明与制备半导体器件情况下的晶片处理相关的步骤的处理流程图。在步骤1311中，氧化晶片的表面。随后在步骤1312(它是化学气相沉积(CVD)步骤)中，在晶片表面形成绝缘薄膜。一旦形成了绝缘薄膜，在步骤1313中，就通过气相沉积在晶片上形成电极。随后，在步骤1314中，通过利用任何适当的方法，可把离子注入晶片中。本领域的技术人员会认识到，步骤1311-1314一般被认为是晶片加工期间的晶片预处理步骤。此外，应明白可根据加工要求，实现每个步骤中进行的选择，例如步骤1312中用于形成绝缘薄膜的各种化学物质的浓度的选择。
在晶片加工的每个阶段，当完成了预处理步骤时，可实现后处理步骤。在后处理期间，首先，在步骤1315中，对晶片涂覆光刻胶。随后在步骤1316中，可使用曝光装置把光罩的电路图案转移到晶片上。晶片的转移光罩的电路图案一般包括扫描光罩扫描平台，在一个实施例中，光罩扫描平台可包括消除振动的阻尼器。
在光罩上的电路图案被转移到晶片上之后，在步骤1317中使曝光的晶片显影。一旦曝光的晶片被显影，那么通过蚀刻，可除去除残留光刻胶之后的部分，例如曝光的材料表面。最后在步骤1319中，可除去蚀刻之后残存的任何不必要的光刻胶。本领域的技术人员会认识到，通过预处理步骤和后处理步骤的重复，可形成多个电路图案。
虽然只说明了本发明的几个实施例，不过应明白在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可有许多其它特定的形式具体体现本发明。例如，虽然热管(传热设备)被描述成包括为活塞的压力控制器，不过压力控制器可以实质上是使热管内的压力能够被控制的任何机构。换句话说，热管(传热设备)上的压力控制器不一定是活塞。
通过控制热管内的压力，内部温度可控的热管可被用于各种不同的应用。例如，如上所述，内部温度可控的热管(传热设备)可用在光刻设备内来冷却线性电动机，音圈电动机，或者任何其它的电磁致动器。但是应认识到，这样的热管(传热设备)通常可被用于冷却任何会受益于冷却的任何机构或装置。
虽然诸如活塞之类的压力控制机构被表示成布置在热管(传热设备)的冷凝段附近，不过压力控制机构一般可相对于热管被布置在任何地方。更接近于包含大部分气体或蒸汽的热管的冷凝段布置压力控制机构使得压力控制机构能够更容易地被致动。但是，在一些实施例中，压力控制机构可改为位于热管的中部附近，或者更接近于热管的蒸发段。
在一些情况下，改变热管(传热设备)内的压力会导致可感知的热管内部容积的变化。相反地，改变热管的内部容积会导致热管内压力的变化。这样，应认识到通过例如移动热管的活塞的位置，能够有效地改变热管的内部容积，从而导致热管内压力的变化，热管内压力的变化导致热管中流体的沸腾温度的变化。
一般来说，与本发明的方法相关的步骤可广泛变化。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，步骤可被增加、除去、变更和重新排序。例如，控制热管(传热设备)内的温度的过程至少可包括定期确定热管内的所需温度。定期确定热管(传热设备)内的所需温度使得当调节施加于热管(传热设备)的活塞的控制力，以便补偿所需温度的任何变化时，能够考虑到与整个平台设备相关的要求的变化。于是，这些例子应被看作是例证性的，而不是限制性，本发明并不局限于这里给出的细节，相反可在附加权利要求的范围内被修改。
权利要求
1.一种控制与热管相关的温度的方法，所述热管包含流体，所述热管具有蒸发段，所述蒸发段被安排在热源的附近，所述方法包括测量与热管相关的温度；确定与热管相关的温度何时处于所需水平；和当确定与热管相关的温度未处于所需水平时，改变热管内的压力，其中改变热管内的压力导致与热管相关的温度变化。
2.按照权利要求1所述的方法，其中改变热管内的压力包括增大热管内的压力，使与热管相关的温度被升高。
3.按照权利要求1所述的方法，其中热管包括压力控制机构，改变热管内的压力包括操纵所述压力控制机构。
4.按照权利要求3所述的方法，其中压力控制机构包括活塞组合件，改变热管内的压力包括利用所述活塞组合件施加受控压力。
5.按照权利要求4所述的方法，其中所述活塞组合件由电磁致动器致动，改变热管内的压力包括利用电磁致动器，对活塞组合件施加受控的作用力。
6.按照权利要求4所述的方法，其中所述活塞组合件由风箱致动，改变热管内的压力包括利用风箱，对活塞组合件施加受控的作用力。
7.按照权利要求1所述的方法，其中测量与热管相关的温度包括测量蒸发段的温度。
8.按照权利要求7所述的方法，其中在蒸发段测得的温度是流体的沸腾温度。
9.一种包含按照权利要求1所述的温度控制方法的曝光设备操作方法。
10.一种至少包括光刻工艺的物品生产方法，其中所述光刻工艺利用按照权利要求9所述的曝光设备操作方法。
11.一种利用按照权利要求9所述的曝光设备操作方法生产晶片的方法。
12.一种热管，它包含蒸发段；流体；和压力控制机构，其中压力控制机构被安排成改变热管内的压力，使得流体的沸腾温度被改变。
13.按照权利要求12所述的热管，其中压力控制机构被安排成通过增大压力来改变压力，使得流体的沸腾温度被增大。
14.按照权利要求12所述的热管，其中压力控制机构包括一个活塞装置，所述活塞装置被安排成施加控制压力，从而改变热管内的压力。
15.按照权利要求14所述的热管，其中压力控制机构还包括一个致动器，所述致动器被安排成对活塞装置施加控制力，使得活塞装置施加控制压力，从而改变热管内的压力。
16.按照权利要求14所述的热管，其中压力控制机构还包括一个风箱，所述风箱被安排使所述活塞装置施加控制力，从而改变热管内的压力。
17.按照权利要求14所述的热管，还包括一个温度传感器，所述温度传感器被安排成测量流体的沸腾温度。
18.按照权利要求17所述的热管，其中测得的沸腾温度被提供给压力控制机构，压力控制机构被安排成利用测得的沸腾温度改变压力。
19.按照权利要求17所述的热管，其中所述温度传感器被安排在蒸发段。
20.按照权利要求12所述的热管，还包括一个冷凝段，其中压力控制机构被布置在热管的冷凝段附近。
21.按照权利要求12所述的热管，其中蒸发段被布置在外部热源附近。
22.按照权利要求21所述的热管，其中外部热源是平台设备内的线性电动机的线圈。
23.一种包含权利要求22的平台设备的曝光设备。
24.一种利用权利要求23的曝光设备制造的器件。
25.一种利用权利要求23的曝光设备在其上形成图像的晶片。
26.一种控制平台设备内的致动器的温度的方法，所述平台设备与热管的蒸发段连通，所述方法包括确定致动器的所需温度；和调节热管内的机构以便达到热管的某一部分的对应所需温度，其中调节所述机构导致热管内流体的沸腾温度被调节，使得所述部分的温度被调节。
27.按照权利要求26所述的方法，还包括利用致动器的所需温度，确定所述部分的对应所需温度。
28.按照权利要求26所述的方法，其中调节热管内的压力包括对热管的活塞装置施加第一大小的控制力，其中第一大小的控制力被安排成使活塞装置改变热管内的压力。
29.按照权利要求28所述的方法，还包括确定何时所述部分的温度为该部分的所需温度，其中当确定所述部分的温度为该部分的所需温度时，所述控制力被保持在所述第一大小。
30.按照权利要求29所述的方法，其中当确定所述部分的温度不是该部分的所需温度时，调节热管内的压力，以便达到所述部分的所需温度可包括对活塞装置施加第二大小的控制力，其中第二大小的控制力被安排成使活塞装置改变热管内的压力，所述第二大小不同于所述第一大小。
31.按照权利要求26所述的方法，其中所述部分是蒸发段。
32.一种包含按照权利要求26所述的温度控制方法的曝光设备操作方法。
33.一种至少包括光刻工艺的物品生产方法，其中所述光刻工艺利用按照权利要求32所述的曝光设备操作方法。
34.一种利用按照权利要求32所述的曝光设备操作方法生产晶片的方法。
35.一种控制平台设备内的致动器的温度的方法，所述平台设备与热管的蒸发段连通，所述热管包括一个活塞装置，所述方法包括确定致动器的所需温度；和调节活塞装置以便达到热管的某一部分的所需温度，其中调节活塞装置导致热管内流体的沸腾温度被改变，使得所述部分的温度被改变。
36.按照权利要求35所述的方法，还包括利用致动器的所需温度，确定所述部分的对应所需温度。
37.按照权利要求35所述的方法，其中调节活塞装置包括调节热管的内部压力，以便改变所述部分的温度。
38.按照权利要求35所述的方法，其中调节活塞装置包括调节热管的内部容积，以便改变所述部分的温度。
39.按照权利要求35所述的方法，其中调节活塞装置包括对活塞装置施加控制力。
40.按照权利要求39所述的方法，其中对活塞装置施加控制力导致利用活塞装置施加控制压力，所述控制压力被安排成使流体的沸腾温度被改变。
41.按照权利要求35所述的方法，其中所述部分是蒸发段。
42.一种包含按照权利要求35所述的温度控制方法的曝光设备操作方法。
43.一种至少包括光刻工艺的物品生产方法，其中所述光刻工艺利用按照权利要求42所述的曝光设备操作方法。
44.一种利用按照权利要求42所述的曝光设备操作方法生产晶片的方法。
45.一种冷却装置，包括具有布置在热源附近的端部的热管；包含在热管中的流体；和与热管连接的压力控制机构，所述压力控制机构被安排成改变热管内的压力，使得流体的沸腾温度被改变。
46.按照权利要求45所述的冷却装置，其中热管具有蒸发段和冷凝段，所述蒸发段位于所述端部。
47.一种传热设备，包括流道；从热源带走热量的至少一个吸热部分，所述至少一个吸热部分被布置在流道的路线上；充填在所述流道内的传热介质，所述传热介质在流道内循环；和与流道连接的温度设定装置，所述温度设定装置改变传热介质的状态转变温度。
48.按照权利要求47所述的传热设备，其中所述温度设定装置改变传热介质的沸腾温度。
49.按照权利要求47所述的传热设备，其中所述温度设定装置改变流道内的压力。
50.按照权利要求47所述的传热设备，其中热源是平台设备内的致动器的一部分。
51.一种包含权利要求50的平台设备的曝光设备。
52.一种传热设备，包括流道；从热源带走热量的至少一个吸热部分，所述至少一个吸热部分被布置在流道的路线上，热源被布置在流道内；和充填在所述流道内的传热介质，所述传热介质在流道内循环。
53.按照权利要求52所述的传热设备，还包括与流道连接的温度设定装置，所述温度设定装置改变传热介质的状态转变温度。
54.按照权利要求52所述的传热设备，其中所述温度设定装置改变传热介质的沸腾温度。
55.按照权利要求52所述的传热设备，其中所述温度设定装置改变流道内的压力。
56.按照权利要求55所述的传热设备，其中热源是平台设备内的致动器的一部分。
57.一种包含权利要求56的平台设备的曝光设备。
58.一种控制与传热设备相关的温度的方法，所述方法包括在流道内循环传热介质，所述流道包括从热源带走热量的至少一个吸热部分；和改变在流道内循环的传热介质的状态转变温度。
59.按照权利要求58所述的方法，其中改变状态转变温度包括改变传热介质的沸腾温度。
60.按照权利要求58所述的方法，其中改变状态转变温度包括改变流道内的压力。
61.一种包含按照权利要求58所述的温度控制方法的平台设备操作方法。
62.一种包含按照权利要求58所述的温度控制方法的曝光设备操作方法。
63.一种至少包括光刻工艺的物品生产方法，其中所述光刻工艺利用按照权利要求62所述的曝光设备操作方法。
64.一种利用按照权利要求62所述的曝光设备操作方法生产晶片的方法。
65.一种控制与传热设备相关的温度的方法，所述方法包括在流道内充满传热介质，所述流道包括热源；和在流道内循环传热介质。
66.按照权利要求65所述的方法，还包括改变在流道内循环的传热介质的状态转变温度。
67.按照权利要求66所述的方法，其中改变状态转变温度包括改变传热介质的沸腾温度。
68.按照权利要求66所述的方法，其中改变状态转变温度包括改变流道内的压力。
69.一种包含按照权利要求65所述的温度控制方法的平台设备操作方法。
70.一种包含按照权利要求69所述的温度控制方法的曝光设备操作方法。
71.一种至少包括光刻工艺的物品生产方法，其中所述光刻工艺利用按照权利要求70所述的曝光设备操作方法。
72.一种利用按照权利要求70所述的曝光设备操作方法生产晶片的方法。
全文摘要
公开了控制热管(404)内的流体的沸腾温度的方法和设备。根据本发明的一个方面，控制与包含流体并且具有蒸发段(606)的热管相关的温度的方法包括测量(640)与热管相关的温度，和确定何时与热管相关的温度处于所需水平。所述方法还包括当确定与热管相关的温度不在所需水平时，改变热管内的压力(614)。改变热管内的压力导致与热管相关的温度发生变化。
文档编号G03F7/20GK1798953SQ200480015292
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月26日 优先权日2003年6月5日
发明者安德鲁·J·海泽尔登 申请人:株式会社尼康