專利名稱：光刻機投影物鏡溫度均衡裝置及均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻機投影物鏡溫度均衡裝置和均衡方法。
背景技術(shù)：
在使用光掩模進行硅晶片光刻的過程中，當光刻機投影物鏡鏡頭被光刻機激光照射一定時間以后，會發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象并引起物鏡鏡頭的形變。由于投影物鏡一般具有多個鏡片，且頂部鏡片和底部鏡片吸收的熱量不一致，往往存在溫差，進而導(dǎo)致頂部和底部鏡片的溫度形變不一致，從而引發(fā)光刻機倍率隨曝光不斷惡化的問題，導(dǎo)致在光刻機連續(xù)工作中硅片與硅片、批次與批次之間工藝套準精度下降。隨著曝光，溫度是不斷累積的，往往批次間和片間的差異無法避免。公開號為101609262的中國發(fā)明專利公開了一種光刻機投影物鏡溫度控制裝置。 該光刻機投影物鏡溫度控制裝置包括至少一水套，該光刻機的投影物鏡設(shè)置于該水套內(nèi)， 該水套包括水套體和雙螺旋纏繞在該水套體外壁的水管；臨近該光刻機的投影物鏡設(shè)置的至少一個溫度傳感器，該溫度傳感器用于感測該光刻機投影物鏡的溫度；通過分流集流管于該水套的水管連通的分流集流板，該分流集流板通過該分流集流管向該水套體的水管提供循環(huán)水并接收該水套體的水管內(nèi)的回流水，該分流集流管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，用于控制該水管內(nèi)的循環(huán)水的流量；通過傳輸板與分流集流板連通的循環(huán)水控制單元該循環(huán)水控制單元控制循環(huán)水的溫度，并通過該傳輸管向該分流集流板提供循環(huán)水；用于接收該溫度傳感器感測值的投影物鏡溫度控制單元，該投影物鏡溫度控制單元根據(jù)投影物鏡溫度值調(diào)整該循環(huán)水控制單元提供的循環(huán)水的溫度和該調(diào)節(jié)閥的打開程度。當投影物鏡的底部溫度明顯低于投影物鏡其他區(qū)域或者從投影物鏡底部到頂部的溫度呈現(xiàn)非線性增長時，由于該光刻機投影物鏡溫度控制裝置以水為介質(zhì)實現(xiàn)熱交換的速度較慢，從而實現(xiàn)投影物鏡整體溫度均勻耗時較長。且該投影物鏡溫度控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、維護不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可快速實現(xiàn)光刻機投影物鏡整體溫度均衡的裝置；同時滿足結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維護方便的需要。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，包括臨近于該投影物鏡設(shè)置的至少一個溫度傳感器，用于感測該投影物鏡不同區(qū)域的溫度差值；位于該投影物鏡下方的至少一個吸熱透光層，用于吸收光刻機發(fā)出激光光束中的輻射能量并透射該激光光束；物鏡溫度均衡控制單元，該溫度均衡控制單元根據(jù)該溫度傳感器感測的溫差控制該吸熱透光層吸收該輻射能量并透射該激光光束的程度。采用上述結(jié)構(gòu)的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，由于其物鏡溫度均衡控制單元可根據(jù)溫度傳感器感測到的溫差來控制吸熱透光層吸收光刻機發(fā)出激光光束中的輻射能量并透射該激光光束，當投影物鏡的頂部溫度明顯高于投影物鏡底部溫度時，該吸熱透光層通過直接吸收輻射能量而發(fā)熱以引起投影物鏡底部的升溫，從而較快速地達成投影物鏡整體溫度的均衡。另外，由于該吸熱透光層與投影物鏡分離設(shè)置，采用上述結(jié)構(gòu)的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維護方便。作為本發(fā)明上述光刻機投影物鏡溫度均衡裝置的一種優(yōu)選方案該光刻機投影物鏡溫度均衡裝置還包含至少一個平臺部件，所述的吸熱透光層設(shè)置于該平臺部件上。進一步地，該吸熱透光層通過可拆卸連接件固定在該平臺部件上。這種方案便于對吸熱透光層進行更換，利于維護。作為本發(fā)明上述光刻機投影物鏡溫度均衡裝置的一種優(yōu)選方案該吸熱透光層為至少一個透鏡組成的鏡頭，該透鏡上涂有可吸收輻射能量的材料。進一步地，該可吸收輻射能量的材料為有機薄膜或氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氟化鎂或氟化鈣中的一種或多種。這種透鏡涂有可吸收輻射能量的材料，采用該透鏡組成的鏡頭作為吸熱透光層，透光率較好。作為本發(fā)明上述光刻機投影物鏡溫度均衡裝置的進一步改進該吸熱透光層為多個并相互間隔開設(shè)置，該多個吸熱透光層具有不同的熱量吸收率。當溫度傳感器感測到的溫差發(fā)生變化時，這種改進可以根據(jù) 預(yù)先設(shè)定的規(guī)則在多個具有不同的熱量吸收率的吸熱透光層之間實現(xiàn)切換，從而可以在滿足投影物鏡底部快速升溫的同時，使吸熱透光層本身及投影物鏡整體溫度不至于過高。本發(fā)明還提供了一種均衡光刻機投影物鏡溫度的方法，包括如下步驟步驟1 感測該投影物鏡不同區(qū)域的溫差；步驟2 當該不同區(qū)域的溫差超出設(shè)定的閾值時，使吸熱透光層根據(jù)所述溫差的大小吸收光刻機發(fā)出激光光束中的輻射能量并透射該激光光束，以引起投影物鏡底部的升溫。


圖1為本發(fā)明的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明較佳實施方式的平臺部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為沒有使用本發(fā)明的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置時連續(xù)50枚硅片曝光過程中光刻機和掩膜板倍率誤差變化曲線圖；圖4為使用本發(fā)明的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置時連續(xù)50枚硅片曝光過程中光刻機和掩膜板倍率誤差變化曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。本發(fā)明公開的一種光刻機投影物鏡溫度均衡裝置如圖1所示。該均衡裝置包括一個硅片工件臺11、一個置于硅片工件臺上的硅片12、位于該投影物鏡下方的至少一個平臺部件13、設(shè)置于該平臺部件13上的至少一個吸熱透光層14、一個光刻機投影物鏡15以及物鏡溫度均衡控制單元16。在投影物鏡15底部和頂部各設(shè)置有一個溫度傳感器，用于感測投影物鏡不同區(qū)域間的溫差。在該溫差較小的情況下，吸熱透光層14偏離光刻機發(fā)出激光光束的光路，激光光束通過投影物鏡15直接照射到位于硅片工件臺11上的硅片12上；當該溫差較大時，物鏡溫度均衡控制單元16控制平臺部件13插入投影物鏡15的下方，從而使吸熱透光層14 吸收激光光束的輻射能量并透射該激光光束，以引起投影物鏡15底部的升溫，達到均衡投影物鏡15整體溫度的作用；當溫差逐漸減小到設(shè)定閾值以下時，物鏡溫度均衡控制單元16 撤出平臺部件13以使吸熱透光層14偏離光刻機發(fā)出光束的光路。其中，吸熱透光層14通過可拆卸連接件固定于平臺部件13上。吸熱透光層14為至少一個透鏡組成的鏡頭，該透鏡上涂有可吸收輻射能量的材料，當透鏡為多個時，可以在每個透鏡的表面均涂有可吸收輻射能量的材料，也可以僅在其中一部分透鏡表面涂有可吸收輻射能量的材料。采用透鏡組成的鏡頭作為吸熱透光層14， 透光率較好。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，該可吸收輻射能量的材料為有機薄膜材料。其中未穿過吸熱透光層14的光強IJ單位為坎德拉)、穿過吸熱透光層14的光強I (單位為坎德拉)、薄膜厚度T(單位為um)、有機薄膜材料的吸收系數(shù)K(單位為1/um)之間滿足如下關(guān)系ι = ι#-κτ。優(yōu)選情況下，本發(fā)明采用的有機薄膜材料對光刻機發(fā)出光束的吸收系數(shù)為 0-1。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，該可吸收輻射能量的材料為氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氟化鎂或氟化鈣中的一種或多種。本發(fā)明中的吸熱透光層14還可以是有機透光薄膜或吸熱玻璃。按照本發(fā)明的實施例，吸熱透光層14為多個并相互間隔開設(shè)置，該多個吸熱透光層14具有不同的熱量吸收率。根據(jù)溫度傳感器感測到的溫差，物鏡溫度均衡控制單元16 可以按照預(yù)先設(shè)定的規(guī)則選用不同的吸熱透光層14，這樣可以在滿足投影物鏡15底部快速升溫以達成溫度均衡的同時，使吸熱透光層14本身及投影物鏡15整體溫度不至于過高。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如圖2所示，平臺部件13上設(shè)有4個具有不同熱量吸收率的吸熱透光層，該4個吸熱透光層相互間隔開、均勻地布置在平臺部件13上，分別為第一吸熱透光層141、第二吸熱透光層142、第三吸熱透光層143、第四吸熱透光層144，其中第一、第二、第三、第四吸熱透光層141、142、143、144分別為一個透鏡組成的鏡頭，透鏡表面涂有可吸收輻射能量的有機薄膜材料，按照公式I = 1^1分別計算出有機薄膜材料的厚度，使第一、第二、第三、第四吸熱透光層141、142、143、144熱量吸收率分別為25%、50%、 75%、100%。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，分別位于投影物鏡15底部和頂部的溫度傳感器實時感測投影物鏡15底部和頂部溫度。當投影物鏡15頂部與底部的溫差大于等于0. 1攝氏度小于 0. 2攝氏度時，物鏡溫度均衡控制單元16控制平臺部件13上的吸熱透光層141進入光刻機發(fā)出光束的光路，使吸熱透光層141吸收輻射能量而發(fā)熱以引起投影物鏡15底部的升溫； 當投影物鏡15頂部與底部的溫差大于等于0. 2攝氏度小于0. 25攝氏度時，物鏡溫度均衡控制單元16選用吸熱透光層142，使其進入光刻機發(fā)出光束的光路而發(fā)熱；當溫差大于等于0. 25攝氏度小于0. 3攝氏度時，選用吸熱透光層143進入光刻機發(fā)出光束的光路；當溫差大于等于0. 3攝氏度時，選用吸熱透光層144進入光刻機發(fā)出光束的光路；當溫差逐漸減小到小于0. 1攝氏度時，物鏡溫度均衡控制單元16自投影物鏡15下方撤出平臺部件13。 上述溫差的閾值根據(jù)實際情況可以由物鏡溫度均衡控制單元16預(yù)先設(shè)定。圖3、圖4示出了使用本發(fā)明的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置前后，在對連續(xù)50枚硅片連續(xù)進行曝光的情況下，光刻機和掩膜板倍率誤差變化的情況。在增加了本發(fā)明的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置并采用本發(fā)明的均衡光刻機投影物鏡溫度的方法之后，光刻機的倍率誤差能夠顯著被降低，由原來的12ppm減小到8ppm，提高了 33%，相當于300mm硅片的邊緣套準精度提高了 60nm。 以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，包括臨近于該投影物鏡設(shè)置的至少一個溫度傳感器，用于感測該投影物鏡不同區(qū)域的溫度差值；位于該投影物鏡下方 的至少一個吸熱透光層，用于吸收光刻機發(fā)出激光光束中的輻射能量并透射該激光光束；物鏡溫度均衡控制單元，該溫度均衡控制單元根據(jù)該溫度傳感器感測的溫差控制該吸熱透光層吸收該輻射能量并透射該激光光束的程度。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，它還包含至少一個平臺部件，所述的吸熱透光層設(shè)置于該平臺部件上。
3.如權(quán)利要求2所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，所述吸熱透光層通過可拆卸連接件固定在所述平臺部件上。
4.如權(quán)利要求1所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，所述吸熱透光層為至少一個透鏡組成的鏡頭，該透鏡上涂有可吸收輻射能量的材料。
5.如權(quán)利要求4所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，所述可吸收輻射能量的材料為有機薄膜材料。
6.如權(quán)利要求5所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，所述有機薄膜材料對光刻機發(fā)出光束的吸收系數(shù)為0-1，單位為1/um。
7.如權(quán)利要求4所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，所述可吸收輻射能量的材料為氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氟化鎂或氟化鈣中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求1所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，所述吸熱透光層為多個并相互間隔開，該多個吸熱透光層具有不同的熱量吸收率。
9.如權(quán)利要求8所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，所述吸熱透光層為4個，其熱量吸收率依次為25 %、50 %、75 %、100 %。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，其特征在于，所述的溫度傳感器為2個，分別為第一、第二溫度傳感器，該第一溫度傳感器設(shè)置于所述投影物鏡的頂部，該第二溫度傳感器設(shè)置于該投影物鏡的底部。
11.一種利用權(quán)利要求1所述的裝置均衡光刻機投影物鏡溫度的方法，包括如下步驟步驟1 感測該投影物鏡不同區(qū)域的溫差；步驟2 當該不同區(qū)域的溫差超出設(shè)定的閾值時，使吸熱透光層根據(jù)所述溫差的大小吸收光刻機發(fā)出激光光束中的輻射能量并透射該激光光束，以引起投影物鏡底部的升溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及光刻機投影物鏡溫度均衡裝置，包括臨近于該投影物鏡設(shè)置的至少一個溫度傳感器，用于感測該投影物鏡不同區(qū)域的溫度差值；位于該投影物鏡下方的至少一個吸熱透光層，用于吸收光刻機發(fā)出激光光束中的輻射能量并透射該激光光束；物鏡溫度均衡控制單元，該溫度均衡控制單元根據(jù)該溫度傳感器感測的溫差控制該吸熱透光層吸收該輻射能量并透射該激光光束的程度。當投影物鏡的底部溫度明顯低于投影物鏡頂部溫度時，該均衡裝置可以快速地達成投影物鏡整體溫度的均衡；其結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維護方便。本發(fā)明還公開了一種均衡光刻機投影物鏡溫度的方法。
文檔編號G03F7/20GK102411264SQ20111037496
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者朱駿, 陳力鈞 申請人:上海華力微電子有限公司