[发明专利]光刻系统、热消散方法和框架

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将图像或图案投射到诸如晶片之类的靶上的光刻系统。 

背景技术

这样的系统通常是已知的，例如，以掩模绘图机(mask writer)的形式或如WO 2004038509中的光刻应用的形式。在由后一种系统代表的例子中，使待图案化的靶经受光子和诸如离子和电子之类的带电粒子的入射。由于这样的粒子或光子的能量负载，以及析出(抽出)或发射它们的固有方式，靶至少被局部地加热。根据作为本发明的部分所提出的一个观点，当靶在它的加工过程的影响下所发生的膨胀超过一预定值时，这样的加热就会变得有问题。一般说来，已经发现对于不断持续的、当代趋向高通量(高吞吐量)的发展，加热会产生问题。 

正如本发明的一般思想所认为的，热的产生以及其从待处理的靶的去除在所有种类的光刻中都会存在问题。例如，这可能是由于节点大小的不断减小和/或更紧的覆盖物(镀层)配方，并且在时下出现的真空型光刻中也会存在问题。 

因此，随着当代对精确性和小型化需求的发展，所有类型的光刻都涉及热感应的问题，例如基于掩模的光刻，诸如传统光刻，或基于掩模的电子束光刻(例如外科小手术刀)。这样的热感应会导 致靶温度的不稳定，事实上是靶(例如晶片)膨胀的不稳定。在这点上，可以说不论以何种方式将图案转移到靶上，精确性(尤其是与晶片中的覆盖层有关的方面)对于图案的清晰度来说变得越来越重要。在控制图案形成的精确性中的一个重要问题是控制靶在曝光过程中的温度稳定性。因此，实现一种从一个正被加工的晶片的快速、足够的热消散方式，是传统的或其他基于掩模的光刻和无掩模光刻的重要方面。 

在目前的光刻方法中发现了促使光刻领域去寻找与在处理过程中从晶片除去热的解决方法有关的另一种情况，即，随着对技术规范要求的增加，目前的在气氛中加工靶将转变为在真空中加工它们，例如在靶的EUV加工中所期望的。这样的转变暗示了不再采用已知的传热方法，而是需要新的传热方法。 

一般而言可以认为，随着热引发到一个晶片或者靶类的物件上，靶会膨胀，这会导致例如在该靶上的芯片(小片)的实际位置和尺寸与期望位置以及尺寸之间的差异，这会导致靶上暴露(曝光)图案的误差。 

然而，人们注意到，除了吞吐量(通过量)之外，关键尺寸通过其与散粒噪声(shot noise)的关系也影响着靶的温度稳定性：所需的关键尺寸越小，剂量(dose)就越大。 

图案的精确定位(例如在规定的范围内)对于给定的各个阶段来说是非常重要的，在各阶段中可能通过不同类型的光刻装置对靶进行正常地处理。在这方面，一种主要的解决方案是从晶片除去热，从而限制膨胀，至少是控制定位误差的大小。然而，去除热的已知做法看起来还不足以除去现在和未来的直写式和其他光刻系统(其在例如无掩模电子束光刻中可能是每个芯片或者每个狭缝有十万 数量级的带电粒子束)中产生的热。如果不准备折衷系统的吞吐量，这种除热是特别不够的。 

尽管申请人已经评价了除热的各种方式，与除热相关的主要问题似乎既在于热被接收的量(能力)也在于其被传走的速度，即，传向一个位于晶片背部的吸热金属块。在本技术领域中，后一种现象大多数被称为热扩散率，因此在许多情况下都可以观察到其不足。在这些被评价的案例中，经常地，不是在吸热体的定尺寸存在问题的同时，吸热能力(吸热量)收到影响，就是热的传递太慢，以至于在靶上的热量保持在难以接受的高度。对于热被吸收的量(能力)，可以说，铜之类的金属，尽管其表现出了优异的散热率，但其不能适合于用来吸收在靶上引发的热所需要的既定量。被还有其他的除热的例子(例如利用冷却水)看起来对于许多现有和将来类型的光刻系统来说也是不适合的。因此，本发明的一个目的是提供一种从晶片传热并吸热的紧凑装置，即，可在真空中进行操作，优选在室温下进行操作。 

现有技术中已知的解决方案包括通过软件控制待投射图案的方式来预期热膨胀，例如US2002/0147507所提供的。后一篇文献教导了利用一种适合的卡尔曼滤波器来控制电子束的方位，并从而控制晶片加热，有可能地以一种实时过程控制的方式实现。然而，这种技术没有解决现代光刻系统所需的温度稳定性和除热的基本问题。 

美国专利公开第2005/0186517号教导，在一个缓解晶片夹盘膨胀的初始应力之后，针对晶片膨胀造成相反的应力，，从而可以在晶片和晶片夹盘之间发生不希望的滑动之前使晶片允许的热量加倍。