CN109891325A - 测量衬底、测量方法及测量系统 - Google Patents

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Abstract

一种测量配置成保持生产衬底的衬底保持器的磨损的方法，该方法包括：将测量衬底夹持至所述衬底保持器；和测量所述测量衬底中的应变以产生测量结果。所述测量衬底可以包括：本体，具有与所述生产衬底的尺寸相似的尺寸；和在所述本体中的应变传感器，配置成测量所述测量衬底的周边部分中的应变。

Description

测量衬底、测量方法及测量系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年10月28日提交的欧洲申请16196279.0的优先权，该申请通过引用全文并入本文。
技术领域
本发明关于用于例如光刻设备、量测设备或过程设备中的一种测量衬底、一种测量方法及一种测量系统。
背景技术
光刻设备为将所期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，替代地被称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用以产生待形成于IC的单层上的电路图案。可以将所述图案转印至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或几个管芯)上。通常经由成像至设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。一般而言，单个衬底将包含经依次地图案化的相邻目标部分的网路。已知的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射每个目标部分；在扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案，同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描衬底来辐射每个目标部分。也可能通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底上。
已将浸没技术引入至光刻系统中以使得能够改善较小特征的分辨度。在浸没光刻设备中，具有相对高折射率的液体的液体层插入到所述设备的投影系统(通过该投影系统朝向衬底投影图案化的束)与衬底之间的空间中。液体至少覆盖投影系统的最终透镜元件下方的晶片的部分。因此，经历曝光的衬底的至少部分浸没于液体中。浸没液体的效应使得能够对较小的特征进行成像，这是因为曝光辐射在液体中相比于在气体中将具有较短的波长。(液体的效应也可以被视为增加系统的有效数值孔径(NA)且也增加焦深)。
在商用浸没光刻术中，液体是水。通常，水是高纯度的蒸馏水，诸如通常用于半导体制造车间中的超纯水(UPW)。在浸没系统中，UPW常常被纯化且其可以在作为浸没液体而供应至浸没空间之前经历额外的处理步骤。除了可使用水作为浸没液体以外，也可以使用具有高折射率的其它液体，例如：烃，诸如氟代烃；和/或水溶液。另外，已设想将除了液体以外的其它流体用于浸没光刻术中。
在本说明书中，将在描述中提及局部浸没，其中浸没液体在使用中被限制至最终透镜元件与面向该最终元件的对向表面之间的空间。该对向表面为衬底的表面或与衬底表面共面的支撑平台(或衬底台)的表面。(请注意，除非另有明确描述，否则在下文中对衬底W的表面的提及另外地或替代地也是指衬底台的表面；反之亦然)。存在于投影系统与平台之间的流体处理结构用以将浸没液限制至浸没空间。由液体填充的空间在平面图上小于衬底的顶部表面，且该空间相对于投影系统保持实质上静止，而衬底和衬底平台在下方移动。已设想其它浸没系统，诸如非受限制的浸没系统(所谓的“全湿润”浸没系统)及浴器浸没系统。
浸没光刻的替代例为EUV光刻术，在EUV光刻术中，辐射束是由例如具有在5纳米至20纳米的范围内的波长的EUV辐射形成。例如，可由等离子体源或自由电子激光器产生EUV辐射。在EUV光刻术中，包括掩模和衬底的束路径被保持处于近真空中，且主要使用反射光学元件。这是因为EUV辐射由大多数材料强吸收。可提供低压氢气，例如以在使用等离子体源时辅助清洁污染物。
在光刻设备中，生产衬底(即，待曝光的衬底)通常由具有大量小突节以支撑衬底的衬底保持器保持。所述突节的总面积比衬底的面积小得多且适用于两个目的。首先，因为突节的总面积相对于衬底的面积较小，所以可能落在衬底保持器上的任何微粒污染物将最有可能落在诸突节之间，且因此将不会使衬底变形，除非微粒污染物大于突节的高度。其次，相比于确保与衬底一样大的表面平坦，更易于确保突节的顶部准确地符合平坦平面。
当将衬底装载至衬底保持器上和从衬底保持器移除衬底时，会造成突节的磨损。磨损率是不可预测的且横跨衬底保持器的区域并非是均匀的。突节的磨损会影响它们的高度，且因此影响由衬底保持器支撑的衬底的平坦度。在曝光期间衬底的不平坦度可造成诸如增大的重叠误差的成像误差，但并不以可预测方式造成所述成像误差。
如果怀疑衬底保持器有磨损，则可通过从光刻设备移除衬底保持器且使用共焦显微镜或干涉法映射衬底保持器的表面轮廓来检测磨损。这是极其耗时的工序，从而导致光刻设备的过多停工时间。也有可能执行特定的测试曝光的集合以确定衬底保持器的磨损是否正造成重叠。然而，这些需要特定的掩模版且自身占据大量的时间，从而减小光刻设备的生产量。
发明内容
例如，期望用于实现更快速地检测衬底保持器的磨损的方式或装置。
根据本发明的一方面，提供一种测量配置成保持生产衬底的衬底保持器的磨损的方法，该方法包括：
将测量衬底夹持至所述衬底保持器；和
测量所述测量衬底中的应变以产生测量结果。
根据本发明的一方面，提供一种用于测量配置成保持生产衬底的衬底保持器的磨损的测量衬底，所述测量衬底包括：
本体，具有与所述生产衬底的尺寸相似的尺寸；和
在所述本体中的应变传感器，配置成测量所述测量衬底的周边部分中的应变。
根据本发明的一方面，提供一种测量系统，包括：如以上所描述的测量衬底，和配置成控制所述测量衬底的计算机程序，以及用以执行如上所描述的所述方法的光刻设备。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图仅通过举例的方式来描述本发明的实施例，在所述附图中，对应的附图标记表示对应部分，且在所述附图中：
图1示意性地描绘一种光刻设备；
图2示意性地描绘用于光刻投影设备中的两个浸没液体限制结构布置；
图3是示意性地描绘用于光刻投影设备中的另外两个浸没液体限制结构布置的侧视横截面视图；
图4描绘根据实施例的测量衬底；
图5描绘根据实施例的测量衬底；
图6是解释光纤布拉格(Bragg)光栅应变传感器的功能的图解；
图7是根据实施例的测量方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地描绘可使用本发明的实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如，UV辐射或任何其它合适的辐射)；掩模支撑结构(例如，掩模台)MT，构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，且连接至配置成根据某些参数来准确地定位该图案形成装置的第一定位装置PM。所述光刻设备还包括衬底台(例如，晶片台)WT或“衬底支撑件”，构造成保持衬底(例如，涂覆抗蚀剂的晶片)W，且连接至配置成根据某些参数来准确地定位该衬底的第二定位装置PW。所述光刻设备还包括投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
照射系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如包括折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电或其它类型的光学部件或其任何组合。
掩模支撑结构支撑图案形成装置，即，承载图案形成装置的重量。掩模支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计及其它条件(诸如图案形成装置是否被保持于真空环境中)的方式来保持图案形成装置。掩模支撑结构可使用机械、真空、静电或其它夹持技术以保持图案形成装置。掩模支撑结构可以是例如框架或台，其可根据需要是固定的或可移动的。掩模支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投影系统处于所期望的位置。可认为本发明中使用的任何术语“掩模版”或“掩模”都与更上位的术语“图案形成装置”同义。
本发明中所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为是指可以用以在辐射束的横截面中赋予辐射束图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何器件。应该注意的是，例如，如果被赋予至辐射束的图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则该图案可能不会精确地对应于衬底的目标部分中的所期望的图案。通常，被赋予至辐射束的图案将对应于正在目标部分中产生的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射的或反射的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列，以及可编程LCD面板。掩模在光刻中是熟知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射型光学系统、反射型光学系统、反射折射型光学系统、磁性型光学系统、电磁型光学系统和静电型光学系统或其任意组合，例如对于所使用的曝光辐射或者对于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其他因素合适的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”同义。
如此处所示，所述设备属于透射型(例如，采用透射式掩模)。可替代地，所述设备可以属于反射型(例如，采用如上文所提及类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
光刻设备可是如下类型：具有两个(双平台)或多于两个的衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或多于两个的掩模台或“掩模支撑件”)。在这些“多平台”机器中，可并行地使用额外台或支撑件，或可在一个或更多个台或支撑件上进行预备步骤，同时将一个或更多个其它台或支撑件用于曝光。
光刻设备也可以是这样一种类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术可以用于增加投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸没在液体中；相反，“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源为准分子激光器时，源和光刻设备可以是分立的实体。在这种情况下，不认为源构成光刻设备的部分，且借助于包括(例如)适合的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD将辐射束从源SO传递至照射器IL。在其他情况下，例如当源为汞灯时，源可以是所述光刻设备的组成部分。源SO和照射器IL与需要时设置的束传递系统BD一起可以被称为辐射系统。
照射器IL可以包括配置用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。此外，照射器IL可以包括各种其他部件，诸如，积分器IN和聚光器CO。所述照射器可以用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射到保持在掩模支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。在已横穿掩模MA的情况下，辐射束B穿过投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于辐射束B的路径准确地定位掩模MA。
通常，可以借助于构成第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用构成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WT或“衬底支撑件”的移动。在步进器的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以通过使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记Pl、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
控制器500控制光刻设备的总体操作，且具体地执行下文进一步所描述的操作过程。控制器500可被具体实施为被经合适地编程的通用目的计算机，包括中央处理单元、易失性储存装置以及非易失性储存装置、一个或更多个输入及输出装置(诸如键盘和屏幕)、一个或更多个网路连接件，及至光刻设备的各个部件的一个或更多个界面。应了解，控制计算机与光刻设备之间的一对一关系是不必须的。一个计算机可控制多个光刻设备。多个网络计算机可以用以控制一个光刻设备。控制器500也可以配置成控制光刻元或簇中的一个或更多个相关的过程装置以及衬底处理装置，光刻设备形成该光刻元或簇的部分。控制器500也可以配置为隶属于光刻元或簇的管理控制系统和/或车间的总体控制系统。
下文进一步所描述的下载站600被提供为光刻设备的部分或为车间中的其它处(可能接近于光刻设备或在中心部位处)的单独的装置。下载站连接至控制器500、管理控制系统和/或车间的总体控制系统。下载站可以包括被编程以分析从检查衬底获得的信息的计算机系统，或可以在其它处执行这种分析。
用于在投影系统PS的最终透镜元件与衬底之间提供液体的布置可被分类成三大类。这些类别为浴器型布置、所谓的局部浸没系统及全湿润浸没系统。本发明特别是关于局部浸没系统。
在已针对局部浸没系统所提出的布置中，液体限制结构12沿着投影系统PS的最终透镜元件与面向投影系统的平台或台的对向表面之间的浸没空间的边界的至少一部分延伸。台的对向表面之所以被这种命名，这是因为台在使用期间被移动且很少静止。通常，台的对向表面为衬底W的表面、围绕该衬底的衬底台WT的表面、或衬底和衬底台两者的表面。
在实施例中，如图1中所例示的液体限制结构12可沿着投影系统PS的最终透镜元件100与衬底台WT或衬底W之间的浸没空间的边界的至少一部分延伸。在实施例中，密封件形成于液体限制结构12与衬底W/衬底台WT的表面之间。密封件可以是非接触式密封件，诸如气体密封件16，或浸没液体密封件。(欧洲专利申请公开号EP-A-1,420,298中公开了具有气体密封件的系统，其全部内容通过引用并入本文中)。
液体限制结构12配置成将浸没液体供应及限制至浸没空间。可通过液体入口而使液体进入浸没空间中，且可通过液体出口移除液体。
液体可由气体密封件限制于浸没空间中。在使用中，气体密封件形成于液体限制结构12的底部与台的对向表面(即衬底W的表面和/或衬底台WT的表面)之间。气体密封件中的气体在负压下经由入口而被提供至液体限制结构12与衬底W和/或衬底台WT之间的间隙。该气体经由与出口关联的通道被抽取。气体入口上的过压、出口上的真空水平及间隙的几何形状配置成使得在内部存在限制液体的高速气体流。液体限制结构12与衬底W和/或衬底台WT之间的液体上的气体的力将液体限制于浸没空间10中。美国专利申请公开号US2004-0207824中披露这样的系统，通过引用将其全文并入本文中。
其它浸没液体限制结构12可与本发明的实施例一起使用，诸如图3中所描绘的布置。
图2和图3显示可存在于液体限制结构12的变化中的不同特征。图2中所例示及下文所描述的布置可以应用于上文所描述及图1中所例示的光刻设备。分别针对该图的底部左手侧及底部右手侧上的特征来显示两个不同的布置。除非另有提及，否则该两个设计共用共同的特征。除非有不同的描述，否则所述设计可共用与上文所描述的特征相同的特征中的一些。可如所显示的或根据需要的，单独地或组合地选择本发明中所描述的特征。
图2显示围绕最后透镜元件的底部表面的限制结构12。最后透镜元件100具有倒截头圆锥形形状。截头圆锥形形状具有平坦底部表面及圆锥形表面。截头圆锥形形状自平坦表面突起且具有底部平坦表面。底部平坦表面为最后透镜元件的底部表面的光学有效部分，投影束可传递通过该光学有效部分。限制结构围绕截头圆锥形形状的至少部分。限制结构具有面朝向截头圆锥形形状的圆锥形表面的内部表面。内部表面及圆锥形表面具有互补形状。限制结构的顶部表面实质上是平坦的。限制结构可围绕最后透镜元件的截头圆锥形形状进行装配。液体限制结构的底部表面实质上是平坦的，且在使用中，底部表面可平行于台和/或晶片的对向表面。底部表面与对向表面之间的距离可以在30微米至500微米的范围内，期望地在80微米至200微米的范围内。
相比于最后透镜元件100，液体限制结构12延伸为较接近于晶片W及晶片台WT的对向表面。因此，浸没空间10被界定在液体限制结构12的内部表面、截头圆锥形部分的平坦表面与对向表面之间。在使用期间，浸没空间10被填充有液体。液体填充透镜与液体限制结构12之间的互补表面之间的缓冲空间的至少部分，在实施例中，液体填充互补内部表面与圆锥形表面之间的浸没空间10的至少部分。
通过形成于液体限制结构12的表面中的开口将液体供应至浸没空间10。可通过液体限制结构的内部表面中的供应开口20供应液体。替代地或另外，自形成于液体限制结构12的下表面中的下方供应开口23供应液体。下方供应开口可围绕投影束的路径，且其可由成阵列的一系列开口形成。液体被供应以填充浸没空间10，使得在投影系统下方通过该空间的流为层流。在液体限制结构12下方的自下方供应开口23供应液体会另外防止气泡进入至浸没空间10中。液体的这种供应起到液体密封件的作用。
可自形成于内部表面中的回收开口21回收液体。通过回收开口21的液体的回收可通过施加负压而进行；通过回收开口21的回收是由于通过空间的液体流的速度的结果；或该回收可由于这两者的结果。当在平面图中进行观察时，回收开口21可位于供应开口20的相对侧上。另外或替代地，可通过位于液体限制结构12的顶部表面上的溢流开口24回收液体，如右侧布置中所显示。应该注意的是，(若存在的话)溢流可围绕液体限制结构的顶部、围绕投影束的路径延伸。
另外或替代地，可通过底部回收开口25、32自液体限制结构12下方回收液体。弯液面33形成于液体限制结构12与对向表面之间，且其用作液体空间与气态外部环境之间的边界。底部回收开口可以是可以单相流回收液体的多孔板25。弯液面可以在对向表面相对于液体限制结构的相对移动期间在多孔板的表面之上自由地移动。替代地，底部回收开口25可以用以将液体弯液面33保持(或“钉扎”)至液体限制结构12。底部回收开口可以是回收液体所通过的一系列钉扎开口32。钉扎开口32可以双相流回收液体。
气刀开口26相对于液体限制结构12的内部表面，可选地在径向地向外的位置。可通过气刀开口26以升高的速度供应气体以辅助将浸没液体限制于浸没空间12中。供应的气体可是含湿气的且其可包含二氧化碳。供应的气体可基本上由二氧化碳及水蒸气组成。用于回收通过气刀开口26所供应的气体的气体回收开口18在气刀开口26的径向地向外的位置。
图3描绘液体限制结构12的另外两种布置。分别针对该图的底部左手侧及底部右手侧上的特征来显示该两个不同布置。除非另有提及，否则该两个设计共用共同特征。与图2所共同的图3所显示的两个布置的特征共用相同的附图标记。液体限制结构12具有与截头圆锥形形状的圆锥形表面互补的内部表面。相比于截头圆锥形形状的底部平坦表面，液体限制结构12的下表面较接近于对向表面。
通过形成于液体限制结构12的内部表面中的供应开口将液体供应至浸没空间10。供应开口34朝向内部表面的底部定位，可能位于截头圆锥形形状的底部表面的下方。供应开口34位于内部表面上，围绕投影束的路径被间隔开。
自浸没空间10通过液体限制结构12的下表面中的回收开口25回收液体。随着对向表面在液体限制结构12下方移动，弯液面33可以在与对向表面的移动方向相同的方向上在回收开口25的表面之上移动。回收开口25可由多孔构件形成。可以单相回收液体。在实施例中，以双相流回收液体。在液体限制结构12内的腔室35中接收双相流，其中将双相流分离成液体和气体。通过单独的通道36、38自腔室35回收液体和气体。
液体限制结构12的下表面的内部周边39延伸至远离内部表面的空间中以形成板40。内部周边形成可被定制尺寸以匹配投影束的形状和尺寸的小孔。该板可以用以在其任一侧隔离液体。供应的液体朝向孔向内流动、流过内部孔，且之后在板下方朝向周围回收开口25径向地向外流动。
在实施例中，液体限制结构12可以呈两个部分：内部部分12a和外部部分12b。出于方便起见，在图3的右侧部分中显示这种布置。该两个部分可以在平行于对向表面的平面中彼此相对地移动。内部部分可具有供应开口34且内部部分可具有溢流回收件24。外部部分12b可具有板40和回收开口25。内部部分可具有用于回收在该两个部分之间流动的液体的中间回收件42。
在光刻设备中，衬底W在曝光过程期间通常被保持于衬底保持器上。衬底保持器具有在形状和大小上对应于衬底W且被形成有多个突节以支撑衬底W的上部表面。突节可具有在5微米至500微米的范围内的高度、在0.1毫米至1.0毫米的范围内的直径，以及在1毫米至5毫米的范围内的节距。所述突节可以规则阵列或图案布置，该规则阵列或该图案考虑衬底保持器的其它特征，例如，真空端口和/或用于装载及卸载衬底的过程中的e销钉的孔。
由于装载及卸载衬底以及清洁过程，衬底保持器的突节经受磨损。磨损的部位及范围不可预测。本发明人已发现磨损率从每年约5纳米至每年约80纳米变化的示例。据信较高磨损率是由于翘曲的晶片(尤其是所谓的伞状晶片)的装载及卸载，其造成衬底保持器的外部周边附近的突节上的较大磨损。
应该注意的是，在某些条件下，氧化物累积于衬底保持器的外部周边附近的突节上。这亦被认为是对突节的磨损，这是因为其影响突节的高度且因此影响由衬底保持器支撑的衬底的平坦度。
本发明提出测量配置成保持生产衬底的衬底保持器的磨损的方法，该方法包括：
将测量衬底夹持至衬底保持器；和
测量所述测量衬底中的应变以产生测量结果。
通过测量夹持至衬底保持器的测量衬底中的应变，有可能迅速且容易获得衬底保持器(特别是其突节)中的磨损的指示。对应变的测量花费极少时间，使得可以在比装载及卸载衬底所花费的时间稍多的时间内检测衬底保持器的磨损。这比由先前技术花费的小时数少得多。
另外，本发明的方法不需要开启光刻设备及移除衬底保持器，使得避免了开启光刻设备的污染风险。
本发明的方法相比于先前的方法可提供关于突节的空间分布及磨损历史的较详细的信息。这使得能够改善晶片装载及卸载过程以及清洁过程以最小化磨损。
在实施例中，测量衬底包括尺寸相似于生产衬底的尺寸的本体；和本体中的应变传感器，其配置成测量所述测量衬底的周边部分中的应变。
周边突节倾向于磨损最严重，从而在测量衬底的周边部分中定位应变传感器使得能够最轻易检测这种磨损。
在实施例中，应变传感器是压电应变传感器。压电应变传感器可以配置以约1纳米应变的准确度(即，长度变化为每米1纳米)检测应变。因此，使用压电传感器的测量衬底可检测衬底保持器中几纳米量级的磨损。
在实施例中，应变传感器是光纤布拉格光栅应变传感器。光纤布拉格光栅应变传感器可配置成以约1纳米应变的准确度(即，长度变化为每米1纳米)检测应变。因此，使用光纤布拉格应变传感器的测量衬底可检测衬底保持器中几纳米量级的磨损。单一的光纤布拉格应变传感器可围绕测量衬底的周边定位。
在实施例中，在一时间间隔之后重复应变的测量以产生另外的测量结果，且比较该测量结果与该另外的测量结果。检测随着时间推移应变测量的变化是检测衬底保持器的磨损的简单且有效的方法，而不必需要计算衬底保持器或测量衬底的确切形状。重复测量的时间间隔可根据预期或所经历的磨损率而变化，例如，可以在每天一次至每年一次的范围内(例如，每周一次)的频率下重复测量。测量的频率可基于被处理的生产衬底的数目而非时间。测量的频率可根据生产衬底的类型或特性而变化，例如，当处理展现不平坦度或有不平坦度倾向的生产衬底时，可执行较频繁的测量。
在实施例中，衬底保持器位于光刻设备(具体地说，具有测量站及曝光站的光刻设备)的衬底台上，且在测量站处执行对应变的测量。通过在测量站处执行应变的测量，应变的测量可极迅速地进行且因此最小化由检测磨损所耗费的时间的量。
在实施例中，运用用以将生产衬底夹持至衬底保持器的夹持系统来执行夹持。用以保持生产衬底以供曝光的夹持力已被发现足以允许检测磨损，同时自身不会造成额外的磨损或损害。
在实施例中，如果测量的结果指示衬底保持器过度磨损，则执行矫正动作。矫正动作可以包括替换、修整或修复衬底保持器。
本发明的测量衬底也可以用以校准机器至机器的重叠指纹或衬底保持器至衬底保持器的重叠指纹。在此情况下，如果由测量衬底检测的衬底保持器的形状改变可触发更新在曝光期间应用的重叠补偿。
在实施例中，应变测量的结果用以预测在未来时间(例如，计划的维护操作的时间)衬底保持器的磨损。通过预测未来的磨损，可预先确定何时需要矫正动作，因此，例如可计划此矫正动作在规划的维护周期下进行，从而避免光刻设备的任何额外的停工时间。
在实施例中，测量衬底的本体在其第一部分中具有第一厚度且在其第二部分中具有第二厚度，该第一厚度小于该第二厚度，且该第一部分被定位以便在本体被夹持至非平坦的衬底保持器时增加该本体的变形。这样，可最大化测量衬底对衬底保持器的磨损的敏感度。
本发明的实施例包括测量系统，该测量系统包括：如以上所描述的测量衬底，及配置成控制测量衬底的计算机程序，及用以执行上文所描述的测量方法的光刻设备。计算机程序可以包括由测量衬底及光刻设备的控制器执行的单独的组件。计算机程序可以包括由其它计算装置执行的一个或更多个单独的组件。可将由光刻设备执行的组件作为对控制光刻设备的软件的更新进行传送。
图4描绘根据本发明的实施例的测量衬底。测量衬底200包括与光刻设备相容的本体。例如，本体可以是直径为300毫米的实质上圆形的平坦本体。本体可满足生产衬底的厚度及平坦度的标准规格，使得其可被装载就如同其为标准过程衬底一样。由于没有必要对测量衬底执行曝光，甚至亦没有必要将测量衬底转移至双载物台光刻设备的曝光站，故测量衬底不需要在所有方面严格地符合用于生产衬底的标准。具体地说，测量衬底可比标准生产衬底厚，且无需耐受浸没液体(若使用的话)或曝光辐射。
多个应变传感器201形成于或嵌入于本体中。应变传感器201围绕本体的外部周边布置。在实施例中，本体具有为150毫米的半径，且应变传感器被定位在约146毫米至148毫米的范围内的半径处。对于具有不同半径的测量衬底，这一范围将相应地按比例调整。需要使应变传感器尽可能接近于本体的外圆周定位。衬底保持器的最外面的突节倾向于磨损最大，因此，夹持至已磨损的衬底保持器的衬底的变形在其外圆周处最大。
在实施例中，本体为硅衬底，应变传感器201直接形成于本体的上部表面上或形成于本体中的凹陷中。应变传感器201可以是MEMS压电应变传感器且期望地配置成测量约1至10纳米应变(nm/m)的应变。在实施例中，例如负温度系数(NTC)温度传感器的温度传感器设置成靠近每一压电应变传感器以使得能够补偿可能发生的任何温度变化。代替压电应变传感器或除了压电应变传感器以外，也可以使用压阻应变传感器。
在实施例中，本体200是具有恒定厚度(例如，在500微米至1毫米的范围内)的圆盘。本体200可设置有标准尺寸的凹口，从而允许由光刻设备自动定向测量衬底。在实施例中，本体200被成形为增加其对衬底保持器的突节磨损的敏感度。例如，本体200可以在周边区域中的一些或全部中较薄，使得其在被夹持至衬底保持器时较容易弯曲。可通过如已知的化学或机械过程来进行本体的薄化。
在实施例中，本体200是硅晶片，但也可以使用其它材料。
控制组件210控制测量衬底的总体操作。尽管被描绘为大于应变传感器201，但控制组件210可以较小且位于本体120的任何合适的部位处。控制组件210可位于本体的与传感器组件相对的表面上。
控制组件210包括传感器界面211、数据储存器212、电源供应装置213及数据界面214。传感器界面211连接至应变传感器201以提供电力且接收测量信号。传感器界面211的确切形式依赖于所使用的应变传感器的类型。对于压电应变传感器，传感器界面211可以包括一个或更多个放大器及模数转换器。数据储存器212可以包括例如EEPROM或NAND快闪式存储器，且储存测量结果直至所述测量结果可被下载。电源供应装置213可以是例如薄膜电池或超级电容器。由于测量过程极迅速，故电源供应装置213无需具有特别高的容量。数据界面214连接至下载站600，且可以包括例如任何合适形式的有线(例如，MicroUSB)或无线(例如，BluetoothTM)界面。
图5描绘根据本发明的实施例的另一测量衬底。为了简洁起见，与图4的测量衬底相同的部分未被再次描述。代替多个应变传感器201，图5的测量衬底200’具有围绕测量衬底200’的周边设置的光纤布拉格光栅应变传感器202。在实施例中，测量衬底200’具有150毫米的半径，且光纤布拉格光栅传感器202定位在自146毫米至148毫米的范围内的半径处。激光二极管204耦接至光纤且提供输入信号。光电二极管203耦接至光纤的另一末端且检测输出。
图6描绘光纤布拉格光栅应变传感器的操作原理。该光纤布拉格光栅应变传感器具有多个光栅，该多个光栅中的每一个是由具有高折射率及低折射率的交替区段形成。确定在光纤无应变时的光栅周期d0以便反射或透射参考波长λ0。若光纤是有应变的，则光栅周期增大(拉伸应变)或减小(压缩应变)某一量Δd且因此被反射或透射的波长同样改变相应的量Δλ。例如可使用扫描激光二极管源检测反射或透射的波长的移位。国际专利申请号PCT/EP2016/060002中给出配置成检测纳米应变的光纤布拉格光栅传感器的更多细节，该文件的全文通过引用并入本文中。
图7描绘测量衬底的使用方法。
以与为了曝光而装载涂覆有抗蚀剂的衬底完全相同的方式将测量衬底装载S1至光刻设备中。由衬底处置器将测量衬底放置到衬底台WT上。期望测量衬底具有符合与生产衬底的标准的凹口，使得其每次以相同的定向被自动装载至衬底保持器上。
一旦被装载至光刻设备中且放置于衬底台WT上，就可使测量衬底经受温度调节S2。无需进行预鉴定步骤，所述预鉴定步骤通常针对于生产衬底进行，例如平坦度测量，以核验测量衬底且验证其将不会损害光刻设备。期望对测量衬底执行与针对生产衬底执行的温度调节过程相同的温度调节过程。在双站光刻设备中，测量衬底保持在测量站处且无需转运至曝光站。
之后，使用通常用于生产衬底的夹持系统将测量衬底夹持S3至衬底保持器。例如，夹持系统可以是真空夹具或静电夹具。期望将与通常施加至生产衬底相同的夹持力施加至测量衬底。如果期望的话，可以施加更高的力以增加敏感度但会有增加磨损的风险。如果测量衬底足够敏感，则可以施加较低的力，且较低力有利地减小磨损。测量衬底开始进行测量及记录S4测量。
一旦已收集到所有所要的测量，就释放S5夹持系统且以与卸载生产衬底相同的方式从设备卸载S6测量衬底。然而，将测量衬底转运S7至下载站600，而非运送至用于处理的轨道。在下载站600处，可经由数据界面214从数据储存器212下载S9储存的测量的数据。数据界面214可经由诸如Wi-Fi(TM)或蓝牙(TM)的无线通信技术而连接至下载站中的界面。可以在下载站处例如经由无线感应充电系统而对电源供应装置213再充电。替代地，测量衬底的下部表面可设置有电触点以用于图像数据的下载和/或来自数据储存器212的测量以及用于对电源供应装置213充电。
之后，分析S9下载的数据以识别衬底保持器的任何磨损或损害。下载的数据的分析可以是手动过程、自动过程，或手动过程与自动过程的组合。自动分析可以包括图案辨识或与参考数据进行比较。在自每天一次至每年一次的范围内(例如，每周一次)的所期望的频率下重复此过程。
在本发明的实施例中，将测量衬底与尚未考虑设计有测量衬底的光刻设备一起使用，使得当测量衬底在光刻设备中时，该光刻设备并未设置有特定的装置以与该测量衬底通信或控制该测量衬底。因此，测量衬底期望地进行自主操作。在本发明的实施例中，测量衬底配置成一旦其在装载至光刻设备中之前被开启就记录测量，且继续直至其被卸载且连接至下载站600为止。
在实施例中，测量衬底被编程以记录特定的时间段的测量，该特定的时间段可相对于所包括的计时或起始事件被限定。测量记录的时间段被预先确定为匹配于测量衬底移动通过光刻设备的预定的程序的时序。
在实施例中，测量衬底配置成确定其何时被正确地定位以开始捕获测量。可提供其它传感器以使得测量衬底能够确定其在光刻设备内的部位。
在实施例中，当测量衬底装载于衬底台上时，光刻设备设置有用于与测量衬底通信的通信装置。通信装置可以是无线通信装置，例如Wi-Fi(TM)或蓝牙(TM)，或经由测量衬底的底侧的有线连接。如果可提供有线连接，则也可以将电力提供至测量衬底，从而避免需要在测量衬底中设置电源供应装置213。通信装置可被改造至现有光刻设备。
如果通信装置被设置在光刻设备中，则该通信装置可以用以指示测量衬底开始捕获测量且也可以下载所捕获的测量数据。在实施例中，与曝光并行地下载及分析由测量衬底捕获的数据。这允许检测到问题立即进行矫正动作。
尽管本发明已在上文关于使用测量衬底测量光刻设备中的衬底保持器的磨损进行了描述，但测量衬底也可以用以测量另一设备(诸如量测设备)中的衬底保持器的磨损。根据实施例的测量衬底可以用于测试场或部分设备中。
尽管在本发明中可以具体地参考光刻设备在IC制造中的使用，但应理解，本发明中所描述的光刻设备可具有其它应用，诸如制造集成光学系统、用于磁畴存储器的导引和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将了解，在这些替代应用的情形中，可认为本发明中使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在曝光之前或之后在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加至衬底且显影已曝光的抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检查工具中处理本发明中所提及的衬底。在合适的情形中，可以将本发明中的公开内容应用于这些及其它衬底处理工具。另外，可以将衬底处理多于一次，例如以便产生多层IC，使得本发明中所使用的术语衬底也可以表示已经包含一个或更多个已处理的层的衬底。
本发明中所使用的术语“辐射”及“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，具有为或约436纳米、405纳米、365纳米、248纳米、193纳米、157纳米或126纳米的波长)。术语“透镜”在情形允许时可以表示包括折射及反射光学部件的各种类型的光学部件中的任一个或其组合。
虽然上文已描述本发明的具体实施例，但应了解，可以与所描述方式不同的其它方式来实施本发明。
在一个或更多个计算机程序由位于光刻设备的至少一个部件内的一个或更多个计算机处理器读取时，本发明中所描述的任何控制器可以各自或组合地可操作。控制器可各自或组合地具有用于接收、处理及发送信号的任何合适的配置。一个或更多个处理器配置成与控制器中的至少一个通信。例如，每一控制器可以包括用于执行包括用于上文所描述的方法的机器可读指令的计算机程序的一个或更多个处理器。控制器可以包括用于储存这种计算机程序的数据储存介质，和/或用以接收这种介质的硬件。因此，所述控制器可根据一个或更多个计算机程序的机器可读指令而操作。
本发明的一个或更多个实施例可以应用于任何浸没光刻设备，具体地说但非排它地包括上文所提及的那些类型，无论浸没液体被设置成浴器的形式、仅位于衬底的局部表面区域上，或非受限制的。在一非受限制的布置中，浸没液体可在衬底和/或衬底台的表面之上流动，使得衬底台和/或衬底的实质上整个未覆盖的表面被润湿。在此非受限制的浸没系统中，液体供应系统可以不限制浸没液体或其可提供一定比例的浸没液体限制，但不提供浸润液体的实质上完全限制。
应该广泛地解释如本发明中所预想的液体供应系统。在某些实施例中，液体供应系统可以是将浸没液体提供至投影系统与衬底和/或衬底台之间的空间的机构或结构的组合。该液体供应系统可以包括一个或更多个结构、一个或更多个流体开口(包括一个或更多个液体开口、一个或更多个气体开口或用于双相流的一个或更多个开口)的组合。所述开口可各自为通向浸没空间的入口(或来自流体处理结构的出口)或出自浸没空间的出口(或通向流体处理结构的入口)。在实施例中，空间的表面可以是衬底和/或衬底台的一部分，或空间的表面可完全覆盖衬底和/或衬底台的表面，或空间可包覆衬底和/或衬底台。液体供应系统可选地还包括一个或更多个元件以控制浸没液体的位置、数量、品质、形状、流量或任何其它特征。
以上描述意图为说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员来说明显的是，在不背离下文所阐明的权利要求书的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。

Claims (14)

1.一种测量配置成保持生产衬底的衬底保持器的磨损的方法，所述方法包括：
将测量衬底夹持至所述衬底保持器，所述测量衬底包括尺寸与所述生产衬底的尺寸相似的本体；和
测量所述测量衬底的周边部分中的应变以产生测量结果。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在时间间隔之后重复对应变的测量以产生另外的测量结果，和
比较所述测量结果与所述另外的测量结果。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述衬底保持器位于光刻设备的衬底台上，和
由用以将所述生产衬底夹持至所述衬底保持器的夹持系统来执行所述夹持。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，还包括如果所述测量的结果指示所述衬底保持器的过度磨损，执行矫正动作的步骤。
5.如权利要求1、2或3所述的方法，还包括使用应变的测量结果预测在未来时间所述衬底保持器的磨损的步骤。
6.一种用于测量配置成保持生产衬底的衬底保持器的磨损的测量衬底，所述测量衬底包括：
本体，具有与所述生产衬底的尺寸相似的尺寸；和
在所述本体中的应变传感器，配置成测量所述测量衬底的周边部分中的应变。
7.如权利要求6所述的测量衬底，其中所述本体包括围绕所述本体的外部周边布置的多个应变传感器。
8.如权利要求6所述的测量衬底，其中所述应变传感器包括压电应变传感器。
9.如权利要求8所述的测量衬底，其中所述本体包括靠近所述压电应变传感器的温度传感器。
10.如权利要求6所述的测量衬底，其中所述应变传感器包括光纤布拉格光栅应变传感器。
11.如权利要求6至10中任一项所述的测量衬底，其中所述本体在其第一部分中具有第一厚度且在其第二部分中具有第二厚度，所述第一厚度小于所述第二厚度，且所述第一部分被定位以便在所述本体被夹持至非平坦的衬底保持器时增加所述本体的变形。
12.如权利要求11所述的测量衬底，其中所述第一部分在所述本体的周边区域中。
13.一种测量系统，包括：
如权利要求6至12中任一项所述的测量衬底，
计算机程序，配置成控制所述测量衬底，和
光刻设备，配置成执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。
14.一种光刻设备，包括：
位于衬底台上的衬底保持器，所述衬底保持器用于保持如权利要求6至12中任一项所述的测量衬底，和
测量站，用于测量所述测量衬底的周边部分中的应变，其中对应变的测量由如权利要求1至5中任一项所述的方法来执行。
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