CN113544595A - 用于估计衬底形状的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于估计能够用于制造半导体器件的衬底的表面的形状的至少一部分的方法和设备。所述方法包括：获得由检查设备所测量的所述衬底的所述表面的至少一个聚焦位置，所述至少一个聚焦位置用于在所述检查设备的光学器件的聚焦范围内将目标置于所述衬底上或所述衬底中；和基于所述至少一个聚焦位置来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。

Description

用于估计衬底形状的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月8日递交的欧洲申请19161469.2的优先权，所述欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于估计衬底(例如晶片)的表面的形状(衬底形状)的至少一部分的方法和设备。在具体布置中，本发明涉及基于由检查设备(诸如量测设备)的现有传感器所测量的衬底的至少一个聚焦位置来估计衬底形状。
背景技术
光刻设备是被构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也常被称为“设计布局”或“设计”)投影到设置于衬底(例如晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定了可以形成于所述衬底上的特征的最小大小。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用具有在4至20nm(例如6.7nm或13.5nm)范围内的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以被用来在衬底上形成比使用例如具有约193nm波长的辐射的光刻设备更小的特征。
低k1光刻术可以用于尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的过程特征。在这种过程中，分辨率公式可以表达为CD＝k1×λ/NA，其中λ是所采用的辐射的波长，NA是光刻设备中投影光学元件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印制的最小特征大小，但在这种情况下为半节距)，且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，则在衬底上再现类似于由电路设计者所规划的形状和尺寸以便实现特定电学功能和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的精调步骤施加到光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自定义照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局中的各种优化(诸如光学邻近效应校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)、或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制回路来改良低k1情况下的图案的再现。
在当前的3D装置集成策略(例如，3DNAND、Xpoint、MRAM，等等)中，衬底(或晶片)被涂覆有多层不同材料(例如，多晶硅、金属、有机物，等等)。这会在叠层中产生可以使所述衬底从平坦发生变形或翘曲的力和应力。这种变形导致所述衬底的所述表面呈现出特定形状，即，它不是平坦的或平面的。
在所述光刻过程期间，诸如在涂覆所述衬底时、在所述扫描器中夹持所述衬底时、在用于扫描器曝光的聚焦期间，等等，翘曲的衬底可能会引起一系列问题和挑战。
所述晶片表面的知识有助于加速对准和调平，并且可能开启沉积/轨道和扫描器控制。
用于确定晶片形状的当前方法和设备包括分立的工具，所述分立的工具不包括光刻轨道工具的一部分。因此，这些工具在制造环境中占用额外的地板空间，并且也需要将衬底转移到所述分立的工具中，这耗用额外的时间。
发明内容
发明人已经认识到，所述光刻工具轨道内的现有工具感测可以用以估计所述衬底的表面的形状的数据。
根据本发明的一方面，提供了一种用于估计能够用于制造半导体器件的衬底的表面的形状的至少一部分的方法，所述方法包括：获得由检查设备所测量的所述衬底的所述表面的至少一个聚焦位置，所述至少一个聚焦位置用于将所述衬底上或所述衬底中的目标置于所述检查设备的光学器件的聚焦范围内；和基于所述至少一个聚焦位置以及所述衬底的由所述检查设备所施加的变形来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
可选地，由形成用于确定所述检查设备的焦距的设备的一部分的传感器测量所述至少一个聚焦位置。
可选地，用于确定焦距的所述设备的光学器件包括物镜，并且其中所述传感器被配置成通过确定所述衬底的所述表面的相对于所述物镜的高度来确定所述至少一个聚焦位置。
可选地，所述传感器被配置成确定在所述衬底上的多个部位处的多个聚焦位置。
可选地，所述检查设备形成光刻轨道工具的一部分。
可选地，所述方法还包括将所述衬底支撑在晶片台或顶针(Epin)上。
可选地，所述衬底被支撑在所述晶片台上，并且其中还基于施加至所述衬底的夹持力来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
可选地，所述方法还包括估计所述衬底的由所述检查装置所施加的所述变形。
可选地，估计所述衬底的由所述检查设备所施加的所述变形包括：由所述检查设备获得高度基准衬底的表面的至少一个聚焦位置，所述高度基准衬底具有已知的自由形式表面形状；基于所述高度基准衬底的表面的所述至少一个聚焦位置来确定所述高度基准衬底的所述表面的形状的至少一部分；和基于所述高度基准衬底的已知自由形式表面形状和所述高度基准衬底的所述表面的形状的确定到的至少一部分，估计所述衬底的由所述检查设备所施加的变形。
可选地，所述方法还包括控制所述检查设备内的温度。
可选地，由形成所述检查设备的一部分的冷却系统控制所述温度。
可选地，通过控制所述检查设备的活动的量和/或类型来控制所述温度。
可选地，所述活动的量和类型包括一个或更多个马达或其它致动器的活动的量和类型，所述一个或更多个马达或致动器被配置成控制所述衬底在所述检查设备内的位置。
可选地，还基于在获得所述聚焦位置时的模型化热误差来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
可选地，所述方法还包括对所述热误差进行建模。
可选地，对所述热误差进行建模包括：在所述检查设备的操作期间，由所述检查设备多次获得热基准衬底的表面的至少一个聚焦位置；基于多次获得的所述至少一个聚焦位置，确定所述热基准衬底的表面的形状的至少一部分；和基于多次确定的所述热基准衬底的表面的形状的至少一部分来对所述热误差进行建模。
可选地，对所述热误差进行建模还包括由温度传感器多次感测所述检查设备的温度，所述建模还基于感测到的温度。
可选地，所述方法还包括获得在所述衬底的边缘处所述衬底的所述表面的所述至少一个聚焦位置，以及基于感测到的参数来确定所述衬底的一个或更多个晶体取向凹口的部位。
可选地，所述方法还包括将表示所述衬底的所述表面的形状的所确定的至少一部分和/或所述一个或更多个晶体取向凹口的部位的数据传输至一个或更多个另外的设备。
可选地，所述方法还包括至少部分基于所传输的数据来配置所述一个或更多个另外的设备。
可选地，所述另外的设备包括光刻设备，所述方法还包括基于所述衬底的所述表面的形状的至少一部分和/或所述一个或更多个凹口的部位，在所述光刻设备内对准和/或调平所述衬底。
根据本发明的一方面，提供了一种用于确定用于设备的对可用于半导体器件的衬底进行处理或检查的控制参数的方法，所述方法包括：获得由传感器确定到的所述衬底的所述表面的高度的值，所述传感器被配置成控制所述衬底相对于用于对所述衬底进行处理或检查的第一设备的焦平面的位置；和确定与所述第一设备不同的第二设备的用于基于所述值对所述衬底进行处理或检查的控制参数。
根据本发明的一方面，提供了一种用于估计可用于半导体器件的衬底的表面的形状的至少一部分的检查设备，所述检查设备包括：传感器，所述传感器被配置成获得所述衬底的所述表面的至少一个聚焦位置，所述聚焦位置用于将所述衬底上或所述衬底中的目标置于所述检查设备的光学器件的聚焦范围内；和处理器，所述处理器被配置成执行计算机程序代码以执行以下方法：获得至少一个聚焦位置；和基于所述至少一个聚焦位置来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
根据本发明的一方面，提供了一种用于确定用于另一设备的对可用于半导体器件的衬底进行处理或检查的控制参数的检查设备，所述检查设备包括被配置成执行计算机程序代码以执行以下方法的一个或更多个处理器：获得由传感器确定到的所述衬底的所述表面的高度的值，所述传感器被配置成控制所述衬底相对于用于对所述衬底进行处理或检查的第一设备的焦平面的位置；和确定与所述第一设备不同的第二设备的用于基于所述值对所述衬底进行处理或检查的控制参数。
根据本发明的一方面，提供了一种计算机程序，包括当在至少一个处理器上执行时使所述至少一个处理器控制一设备以执行根据任何如本文中所描述的且特别是如上所定义的方法的指令。
根据本发明的一方面，提供了一种载体，包含如上文以及本文中其它地方所提及的计算机程序，其中所述载体是电子信号、光信号、无线电信号、或非暂时性计算机可读存储介质之一。
附图说明
现在将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
-图1描绘了光刻设备的实施例的示意性概略图；
-图2描绘了光刻单元的实施例的示意性概略图；
-图3描绘了整体光刻的示意性表示，其表示三种关键技术之间的协作以优化半导体制造；
-图4示出了衬底上方的物镜的示意图；
-图5示出了用于估计衬底的表面的形状的方法的流程图；并且
-图6示出了光刻过程流程的示意图。
具体实施方式
在本文献中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)、极紫外辐射(EUV，例如具有在约5-100nm的范围内的波长)和具有在从0.1nm至100nm的范围内的波长的SXR辐射。
如本文中所使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被宽泛地解释为指代可以用于将已形成图案的横截面赋予入射辐射束的通用图案形成装置，所述已形成图案的横截面对应于待在所述衬底的目标部分中产生的图案；术语“光阀”也可以用于这种情境中。除了经典掩模(透射式或反射式；二元式、相移式、混合式等)以外，其它此类图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如紫外辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如掩模台)MT，所述掩模支撑件(例如掩模台)MT被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接到配置成根据特定参数准确地定位图案形成装置MA；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀涂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，所述第二定位器PW被配置成根据特定参数准确地定位衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
在操作中，照射系统IL接收来自辐射源SO的辐射束，例如经由束传送系统BD。照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合，用于引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可以用于使辐射束B在图形装置MA的平面处的其横截面中具有期望的空间和角强度分布。
本文中使用的术语“投影系统”PS应广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括折射式、反射式、折射反射式、变形式、磁性式、电磁式和/或静电式光学系统，或其任何组合，视情况而定，适用于所使用的曝光辐射，和/或其它因素，诸如浸没液的使用或真空的使用。本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被视为与更广义的术语“投影系统”PS同义。所述投影系统也可以被称为光学系统。
光刻设备LA可以是这样的类型，其中至少一部分衬底可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充介于投影系统PS与衬底W之间的空间，这也被称为浸没光刻术。US6952253中给出了有关浸没技术的更多信息，通过引用将其并入本文中。
光刻设备LA也可以是具有两个或更多个衬底支撑件(或衬底台)WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，衬底支撑件WT可以并联使用，和/或可以对位于衬底支撑件WT之一上的衬底W执行准备衬底W的随后曝光的步骤、而同时将在其它衬底支撑件WT上的另一衬底W用于对其它衬底W上的图案曝光。
除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA可以包括测量平台。测量平台被布置成保持传感器(或光学/辐射探测器)和/或清洁装置。传感器可以被布置成测量所述投影系统PS的性质或辐射束B的性质。测量平台可以保持多个传感器。所述清洁装置可以被布置成清洁所述光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑WT远离所述投影系统PS时，测量平台可以在投影系统PS下方移动。
在操作中，辐射束B入射到被保持在掩模支撑件MT上的图案形成装置(例如掩模MA)，并且由图案形成装置MA上存在的图案(设计布局)来图案化。在已穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，能够准确地移动所述衬底支撑件WT，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中处于聚焦和对准的位置。类似地，第一定位器PM和可能的另一个位置传感器(图1中未明确描绘)可以用于相对于辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。图案形成装置MA和衬底W可使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管如图所示的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但它们可以位于介于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，它们被称为划道对准标记。
如图2所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或(光刻)簇)的一部分，其通常还包括用以在衬底W上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用以曝光抗蚀剂的显影剂DE、激冷板CH和焙烤板BK，例如用于调节所述衬底W的温度，例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂。衬底输送装置或机器人RO从输入端口I/O1、输出端口I/O2拾取衬底W，在不同的过程设备之间移动它们，并且将衬底W传送到光刻设备LA的加载台LB。在通常也统称为轨道或涂覆显影系统(track)的光刻单元中的装置通常在轨道控制单元或涂覆显影系统控制单元TCU的控制下，轨道控制单元或涂覆显影系统控制单元TCU本身可以由管理控制系统SCS控制，输送管理控制系统SCS也可以控制光刻设备LA，例如经由光刻控制单元LACU。
为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，需要检查衬底以测量图案化结构的性质，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此目的，检查工具(未显示)可能被包括于光刻单元LC中。如果检测到错误，例如，可以对后续衬底的曝光或待在衬底W上执行的其它处理步骤进行调整，特别是如果在同一批次或批量的其它衬底W仍待曝光或处理之前进行检查。
检查设备也可称为量测设备，被用于确定衬底W的性质，特别是不同衬底W的性质如何变化，或与同一衬底W的不同层相关联的性质如何在层间发生变化。所述检查设备可以替代地被构造为识别所述衬底W上的缺陷，并且例如可以是光刻单元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是单独的装置。所述检查装置可以测量潜像(在曝光后在抗蚀剂层中的图像)、半潜影(在曝光后焙烤步骤PEB后在抗蚀剂层中的图像)、或显影后抗蚀剂图像(其中已移除了抗蚀剂的曝光或未曝光部分)上的性质，或者甚至在蚀刻后的图像上(在诸如蚀刻之类的图案转印步骤之后)。
典型地，在光刻设备LA中的图案化过程是处理中最关键的步骤之一，它要求在衬底W上的结构的确定尺寸和放置的高准确度。为了确保这种高准确度，如图3中示意性地描绘的，可以在所谓的“整体”控制环境中组合三个系统。其中一个系统是光刻设备LA，它(实际上)连接到量测工具(或量测设备)MT(第二系统)并且连接至计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协同工作以增强整个过程窗口并且提供紧密的控制回路，来确保由光刻设备LA所执行的图案化保持在过程窗口内。所述过程窗口定义了一定范围的过程参数(例如剂量、焦距、覆盖)，在这些参数范围内，特定的制造过程产生一个被限定的结果(例如，功能性半导体器件)，通常允许光刻过程或图案化过程中的过程参数在被限定的结果内发生变化。
计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的部分)来预测将要使用何种分辨率增强技术，并且执行计算光刻模拟和计算，以确定哪些掩模布局和光刻设备设置实现所述图案化过程的最大的总过程窗口(在图3中由第一刻度SC1中的双箭头所描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置成与光刻装置LA的图案化可能性相匹配。计算机系统CL还可以用于检测所述光刻设备LA当前在过程窗口内的何处进行操作(例如使用来自量测工具MT的输入)，以预测是否由于例如次优加工而存在缺陷(在图3中由第二刻度SC2中的指向“0”的箭头所描绘)。
量测工具MT可以向计算机系统CL提供输入以实现精确的模拟和预测，并且可以向光刻设备LA提供反馈以识别可能的漂移，例如在光刻设备LA的校准或标定状态下(在图3中由第三刻度SC3中的多个箭头所描绘的)。
在光刻过程中，期望频繁地测量所产生的结构，例如用于进行过程控制和验证。已知用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是一种多功能仪器，其允许通过在散射仪物镜的光瞳或与光瞳共轭的共轭面中设置传感器来测量光刻过程的参数(该测量通常称为基于光瞳的测量)，或者允许通过将传感器设置在图像平面或与图像平面共轭的平面中来测量光刻过程的参数(在这种情况下，所述测量通常称为基于图像或场的测量)。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这种散射仪和相关联的测量技术，所述专利申请通过引用将其全部内容并入本文。前述散射仪可以使用从软X射线、以及可见光到近IR波长范围的光来测量光栅。
在一些示例中，所述散射仪MT是角分辨散射仪。在这种散射仪中，可以将重构方法施加于所测量的信号，以重构或计算光栅的性质。例如，可以由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且将模拟结果与测量结果进行比较，从而产生这种重构。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生与从实际目标所观察到的衍射图案类似的衍射图案为止。
在其它示例中，所述散射仪MT是光谱散射仪。在这样的光谱散射仪中，由辐射源发射的辐射被引导到所述目标上，并且从所述目标反射或散射的辐射被引导到光谱仪检测器，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的函数的对于强度的测量)。根据该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与被模拟的光谱库进行比较，可以重构所检测到的光谱的目标的结构或轮廓。
在进一步的示例中，所述散射仪MT是椭圆测量散射仪。椭圆测量散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆形)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有的椭圆测量散射仪的各种实施例在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中进行了描述，所述申请通过引用其全部内容并入本文。
通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性(所述不对称性是与重叠的范围有关)来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠。可以将两个(典型地，叠置的)光栅结构施加于两个不同层(不必是连续层)中，并且所述两个光栅结构可以形成为处于晶片上大体上相同的位置。散射仪可以具有如例如共同拥有的专利申请EP 1,628,164A中所描述的对称检测配置，使得任何不对称性是可明确区分的。这提供用以测量光栅中的未对准的简单的方式。可以在全文以引用方式并入本文中的PCT专利申请公开号WO 2011/012624或美国专利申请号US 20160161863中找到关于包含作为目标的周期性结构的两个层之间的重叠误差经由所述周期性结构的不对称性来测量的另外的示例。
其它感兴趣的参数可以是焦距和剂量。可以通过如全文以引用方式并入本文中的美国专利申请US2011-0249244中所描述的散射测量(或替代地通过扫描电子显微法)同时确定焦距和剂量。可以使用具有针对聚焦能量矩阵(FEM-也被称作聚焦曝光矩阵)中的每个点的临界尺寸和侧壁角测量结果的独特组合的单个结构。如果可以得到临界尺寸和侧壁角的这些独特组合，则可以根据这些测量结果唯一地确定焦距和剂量值。
量测目标可以是通过光刻过程主要在抗蚀剂中形成且也在例如蚀刻过程之后形成的复合光栅的集合。典型地，光栅中的结构的节距和线宽在很大程度上依赖于测量光学器件(具体地说光学器件的NA)，以能够捕获来自量测目标的衍射阶。如较早所指示的，衍射信号可以用以确定两个层之间的移位(也被称作“重叠”)或可以用以重构如通过光刻过程所产生的原始光栅的至少一部分。这种重构可以用以提供光刻过程的品质的指导，并且可以用以控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有被配置成模仿目标中的设计布局的功能性部分的尺寸的较小的子区段。归因于这种子区段，目标将表现得更类似于设计布局的功能性部分，使得总体过程参数测量结果更好地类似于设计布局的功能性部分。可以在欠填充模式下或在过填充模式下测量所述目标。在欠填充模式下，测量束产生小于总体目标的斑。在过填充模式下，测量束产生大于总体目标的斑。在这样的过填充模式下，也可能同时测量不同的目标，因此同时确定不同的处理参数。
使用特定目标进行的光刻参数的总体测量品质至少部分由用以测量这种光刻参数的测量选配方案来确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量自身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数，或这两者。例如，如果用于衬底测量选配方案中的测量结果是基于衍射的光学测量结果，则测量的参数中的一个或更多个可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的方向，等等。用以选择测量选配方案的准则中的一个准则可以例如是测量参数中的一个测量参数对于处理变化的灵敏度。以全文引用的方式并入本文中的美国专利申请US2016-0161863和美国专利申请US 2016/0370717A1中描述更多示例。
检查设备可以被配置成执行自动对焦例程。所述自动对焦例程旨在确定物镜的“飞行高度”，所述物镜形成所述检查设备的光学器件位于衬底上方的一部分。为了实现这一点，所述检查设备包括传感器，所述传感器被配置成感测与所述衬底的高度相关的参数。与所述衬底的所述高度相关的所述参数可以包括所述衬底的所述表面的一个或更多个聚焦位置。如本文所用，术语“聚焦位置”涵盖当由所述物镜聚焦的辐射被聚焦到所述衬底的所述表面上时所述衬底的所述表面背离所述物镜的距离。
在一个示例性布置中，所述传感器可以被配置成感测所述物镜在所述衬底上方的高度。图4中示出了检查设备中的物镜400的示意图。
所述衬底402例如被支撑在晶片台404上。所述检查设备可以包括被连接至所述物镜400并且被配置成沿由箭头408所示的方向移动所述物镜400和/或所述衬底402或晶片台404的马达406或类似物。所述马达406(或另一个马达)也可以被配置成沿z轴移动所述物镜400和所述晶片台404中的一者或两者，所述z轴横向于由所述衬底的表面(不考虑任何翘曲)广义地限定的平面且由箭头410所示。
所述物镜400具有特定焦距，在所述焦距下来自辐射源的辐射被聚焦，并且所述马达406可以在z轴上移动所述物镜400和/或晶片台404，直到所述辐射被聚焦到所述衬底402的表面上为止。
传感器412可以被配置成确定所述物镜400的高度。由于所述物镜400的焦距是已知的，因此可以确定所述衬底402的所述表面的所述高度。
图5示出了用于确定所述衬底402的表面的至少一部分的形状的方法的流程图。
将所述衬底402呈现500至所述检查设备。所述马达406将所述物镜400移动502到所述衬底402上方的位置。如上所论述，所述马达406操作以沿所述z轴(例如，经由晶片台404)移动504所述物镜400和所述衬底402中的一者或两者，直到所述物镜被聚焦到所述衬底402的所述表面上为止。
所述传感器412感测506所述衬底的所述表面的聚焦位置，在这里所论述的示例性布置中，所述聚焦位置基于所述物镜400的所述高度。这允许确定所述衬底402的所述表面的所述高度，因为所述物镜400的焦距是已知的。
在一些示例性布置中，可以确定在多个点处的所述衬底402的所述表面的所述高度，以产生基于点的高度图。因此，确定508是否应由所述传感器412感测到另外的聚焦位置。如果是这样，则所述方法返回到步骤502，并且所述物镜400被移动到所述衬底402上方的另一点。这可以根据需要被重复。
在基于点的高度图的情况下，可以基于感测到的一个或更多个聚焦位置来确定510所述衬底的所述表面的至少一部分的形状。在一些布置中，可以在基于点的高度图上进行一个或更多个数学过程，以确定所述衬底的所述形状的至少一部分。例如，曲线拟合或插值算法可以被应用于基于点的高度图。
应注意，如本文中所使用的术语“高度”涵盖距所述衬底402或所述检查设备内的参考基准的距离，并且不需要是垂直距离。
所述检查设备是光刻轨道工具，因为它形成所述光刻轨道的一部分。因此，所述衬底不需要离开所述光刻轨道以便确定所述衬底的所述表面的所述形状。
所述衬底402可以被支撑在晶片台404或顶针上。如果所述衬底被支撑在晶片台404上，则可以用本领域技术人员已知的方式将其夹持至所述晶片台。在这样的布置中，可以基于所述基于点的高度图以及在所述衬底上的一个或更多个位置处施加至衬底的夹持力来确定510所述衬底402的所述表面的所述形状的至少一部分。如果所述衬底被支撑在顶针上，则重力可能影响未支撑区域中的所述衬底402。因此，在这种布置中，可以基于所述基于点的高度图和所述衬底402上的重力的影响来确定所述衬底402的所述表面的所述形状的至少一部分。
当衬底402位于所述检查设备中时，所述检查设备本身可以对所述衬底402施加一些变形。此检查设备施加的变形可能导致所述衬底402的所述表面的自由形式形状发生变化。因此，所述检查设备可以被配置成基于所述衬底的由所述检查设备所施加的变形来确定510所述衬底的所述形状的至少一部分。
在一些示例性布置中，所述检查设备可以被配置成估计由所述设备本身所施加的所述变形。这可以通过向所述检查设备呈现另一高度基准衬底来实现，其中所述高度基准衬底具有已知的自由形式表面形状。在示例性布置中，所述高度基准衬底的表面可以是基本上平坦的或平面的，并且可以比用于制造集成电路的衬底(诸如以上提及的那些衬底)明显更平坦。所述高度基准衬底被定位在所述检查设备中，并且可以以与上述相同的方式被支撑。以与上述方式类似的方式获得所述高度基准衬底的聚焦位置，并且确定另外的衬底的表面的形状的至少一部分。这表示当所述高度基准衬底被定位于所述检查设备内时，所述高度基准衬底的表面的形状。基于已知的自由形式表面形状和所述高度基准衬底的表面的形状的确定到的至少一部分，可以估计由所述检查设备施加在所述衬底上的变形。
在一些示例性检查设备中，所述物镜和/或所述衬底可以由框架支撑，所述框架的物理性质受到热的影响。例如，所述检查设备可以包括所谓的c形框架，其中所述物镜400由c形金属框架支撑。在所述检查设备的操作期间，尤其是基于所述一个或更多个马达406的占空比以用于控制所述物镜400和/或所述衬底的位置，可能会产生随着时间的推移而可以在使用本文所公开的方法和设备来确定所述衬底400的表面的形状时引起热误差的热。
因此，所述检查设备可以被配置成减轻这些热误差。在一些示例性布置中，可以随时间推移例如通过在相当长的时间段上以及在使用所述工具期间将单个热基准衬底保留于所述检查设备内，从而追踪热误差。可以在所述检查设备的操作期间使用本文所公开的技术来多次确定所述热基准衬底的表面的形状的至少一部分。
可以使用相同或不同的热基准衬底，且随着时间推移而在所述检查设备的不同活动程度的情况下多次重复这种确定。所述热基准衬底的表面的至少一部分的所得的确定到的形状可以用以随时间推移、并且可选地针对所述检查设备的活动程度来估计热误差和对热误差进行建模。
在一些布置中，所述检查设备可以包括温度传感器，所述温度传感器被配置成在确定所述热基准衬底的表面的形状时感测温度。因此，可以额外地或替代地相对于温度来估计热误差和对所述热误差进行建模。模型化热误差可以用以校正以上所提及的所述衬底的至少一部分的形状的确定结果。
在其它布置中，热误差的影响可以由形成所述检查设备的一部分的冷却系统来减轻，并且被配置成使支撑所述物镜和/或所述衬底的框架的温度稳定。在一些布置中，所述检查设备可以被配置成控制其活动的类型和/或数量(例如，通过限制所述马达的移动和/或占空比)。控制活动的类型可以包括使用连续扫描操作模式，而不是所述物镜相对于所述衬底的步进运动。
一些示例性方法和设备可以被配置成确定切入至衬底或晶片的边缘内并且指示所述衬底的结晶平面的结晶取向凹口的部位。因此，方法和设备可以被配置成在所述衬底400的边缘处感测所述参数(例如，所述衬底400的表面的高度)。这可以在所述边缘周围或所述边缘周围的多个部位处连续地进行。由于凹口被切入至所述衬底的所述边缘中，因此当使用本文所公开的方法和设备来感测时，这些凹口表现为所述衬底400的表面的高度的急剧下降。
如图6所示，表示所述衬底400的所述表面的形状的数据可以被传输到一个或更多个另外的设备。可以基于所传输的数据来配置所述另外的设备。
如图6所示，衬底首先经过沉积阶段600，其中使用本领域技术人员已知的技术将叠层沉积到所述衬底上。然后，在通往光刻的轨道602中，根据需要，在多个应用和焙烤步骤中将抗蚀剂涂覆至所述叠层。本文中所公开的所述检查设备603可以形成通往光刻的轨道602的一部分。即，所述检查设备“在轨道中就位”。在光刻步骤604中，所述抗蚀剂被曝光以在所述衬底400上制造器件结构。在光刻604之后，在光刻之后的轨道606中，量测工具可以被配置成确定与光刻过程的准确度相关的一个或更多个参数，例如OVL和CD。
所述检查设备603可以将表示所述衬底的所述表面的形状的至少一部分的数据608传输至光刻之后的轨道606中的所述量测工具。
计算机程序可以被配置成提供上述方法中的任何部分。计算机程序可以设置在计算机可读介质上。计算机程序可以是计算机程序产品。该产品可以包括非暂时性计算机可用储存介质。计算机程序产品可以具有计算机可读的程序代码，该程序代码体现于被配置成执行该方法的介质中。计算机程序产品可以被配置成使至少一个处理器执行部分或全部方法。
本文中参考设备(系统和/或装置)和/或计算机程序产品来描述了各种方法和设备。计算机程序指令可以被提供给通用计算机电路、专用计算机电路、和/或其它可编程数据处理电路的处理器电路，以产生机器，使得经由计算机的处理器和/或其它可编程数据处理设备执行的指令来转换和控制晶体管、存储在存储器位置中的值、和这种电路中的其它硬件部件，以实施本文中指定的功能/动作，且由此创建用于实施指定的功能/动作的装置(功能)和/或结构。
计算机程序指令也可以储存在计算机可读介质中，该介质可以指示计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作，使得储存在计算机可读介质中的指令产生制品，所述制品包括实施的功能/动作的指令。
有形的、非暂时性的计算机可读介质可以包括电子、磁性、光学、电磁或半导体数据储存系统、设备或装置。计算机可读介质的更具体的例子将会包括以下项目：便携式计算机软盘、随机存取存储器(RAM)电路、只读存储器(ROM)电路、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)电路、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)，以及便携式数字视频光盘只读存储器(DVD/蓝光)。
计算机程序指令也可以被加载到计算机和/或其它可编程数据处理设备上，以使在计算机和/或其它可编程设备上执行的一系列操作步骤产生计算机实施的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施所指定的功能/动作的步骤。
因此，本发明可以被体现于在处理器上运行的硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，其可统称为“电路”、“模块”或其变型。
在以下的编号的一系列方面中公开了本发明的进一步的实施例：1.一种用于估计能够用于制造半导体器件的衬底的表面的形状的至少一部分的方法，所述方法包括：
获得由检查设备所测量的所述衬底的所述表面的至少一个聚焦位置，所述至少一个聚焦位置用于将所述衬底上或所述衬底中的目标置于所述检查设备的光学器件的聚焦范围内；和
基于所述至少一个聚焦位置来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
2.根据方面1所述的方法，其中由形成用于确定所述检查设备的焦距的设备的一部分的传感器测量所述至少一个聚焦位置。
3.根据方面2所述的方法，其中用于确定焦距的所述设备的光学器件包括物镜，并且其中所述传感器被配置成通过确定所述衬底的所述表面的相对于所述物镜的高度来确定所述至少一个聚焦位置。
4.根据任一前述方面所述的方法，其中所述传感器被配置成确定在所述衬底上的多个部位处的多个聚焦位置。
5.根据任一前述方面所述的方法，其中所述检查设备形成光刻轨道工具的一部分。
6.根据任一前述方面所述的方法，还包括将所述衬底支撑在晶片台或顶针上。
7.根据方面6所述的方法，其中所述衬底被支撑在所述晶片台上，并且其中还基于施加至所述衬底的夹持力来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
8.根据任一前述方面所述的方法，其中，还基于所述衬底的由所述检查设备所施加的变形来确定所述衬底的形状的至少一部分。
9.根据方面8所述的方法，还包括估计所述衬底的由所述检查装置所施加的所述变形。
10.根据方面9所述的方法，其中估计所述衬底的由所述检查设备所施加的所述变形包括：
由所述检查设备获得高度基准衬底的表面的至少一个聚焦位置，所述高度基准衬底具有已知的自由形式表面形状；
基于所述高度基准衬底的表面的所述至少一个聚焦位置来确定所述高度基准衬底的所述表面的形状的至少一部分；和
基于所述高度基准衬底的已知自由形式表面形状和所述高度基准衬底的所述表面的形状的确定到的至少一部分，估计所述衬底的由所述检查设备所施加的变形。
11.根据任一前述方面所述的方法，还包括控制所述检查设备内的温度。
12.根据方面11所述的方法，其中由形成所述检查设备的一部分的冷却系统控制所述温度。
13.根据方面11或12所述的方法，其中通过控制所述检查设备的活动的量和/或类型来控制所述温度。
14.根据方面13所述的方法，其中活动的量和类型包括一个或更多个马达或其它致动器的活动的量和类型，所述马达或致动器被配置成控制所述衬底在所述检查设备内的位置。
15.根据任一前述方面所述的方法，其中确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分还基于在获得所述聚焦位置时的模型化热误差。
16.根据方面15所述的方法，还包括对所述热误差进行建模。
17.根据方面16所述的方法，其中对所述热误差进行建模包括：
在所述检查设备的操作期间，由所述检查设备多次获得热基准衬底的表面的至少一个聚焦位置；
基于多次获得的所述至少一个聚焦位置，确定所述热基准衬底的表面的形状的至少一部分；和
基于多次确定的所述热基准衬底的表面的形状的至少一部分来对所述热误差进行建模。
18.根据方面17所述的方法，其中，对所述热误差进行建模还包括由温度传感器多次感测所述检查设备的温度，所述建模还基于感测到的温度。
19.根据任一前述方面所述的方法，还包括获得在所述衬底的边缘处所述衬底的所述表面的所述至少一个聚焦位置，以及基于感测到的参数来确定所述衬底的一个或更多个晶体取向凹口的部位。
20.根据任一前述方面所述的方法，还包括将表示所述衬底的所述表面的形状的所确定的至少一部分和/或所述一个或更多个晶体取向凹口的部位的数据传输至一个或更多个其它设备。
21.根据方面20所述的方法，还包括至少部分地基于所传输的数据来配置所述一个或更多个其它设备。
22.根据方面21所述的方法，其中所述其它设备包括光刻设备，所述方法还包括基于所述衬底的所述表面的形状的至少一部分和/或所述一个或更多个凹口的部位，在所述光刻设备内对准和/或调平所述衬底。
23.一种用于确定用于设备的对可用于半导体器件的衬底进行处理或检查的控制参数的方法，所述方法包括：
获得由传感器确定到的所述衬底的所述表面的高度的值，所述传感器被配置成控制所述衬底相对于用于对所述衬底进行处理或检查的第一设备的焦平面的位置；和
确定与所述第一设备不同的第二设备的控制参数，用于基于所述值对所述衬底进行处理或检查。
24.一种计算机程序，包括当在至少一个处理器上执行时使所述至少一个处理器控制一设备以执行根据任一前述方面所述的方法的指令。
25.一种载体，包含根据方面24所述的计算机程序，其中所述载体是电子信号、光信号、无线电信号、或非暂时性计算机可读存储介质之一。
26.一种用于估计可用于半导体器件的衬底的表面的形状的至少一部分的检查设备，所述检查设备包括：
传感器，所述传感器被配置成获得所述衬底的所述表面的至少一个聚焦位置，所述聚焦位置用于将所述衬底上或所述衬底中的目标置于所述检查设备的光学器件的聚焦范围内；和
处理器，所述处理器被配置成执行计算机程序代码以执行以下方法：
获得至少一个聚焦位置；和
基于所述至少一个聚焦位置来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
27.一种用于确定用于另一设备的对可用于半导体器件的衬底进行处理或检查的控制参数的检查设备，所述检查设备包括被配置成执行计算机程序代码以执行以下方法的一个或更多个处理器：
获得由传感器确定到的所述衬底的所述表面的高度的值，所述传感器被配置成控制所述衬底相对于用于对所述衬底进行处理或检查的第一设备的焦平面的位置；和
确定与所述第一设备不同的第二设备的控制参数，用于基于所述值对所述衬底进行处理或检查。
还应注意的是，在一些替代实施方式中，所提及的功能/动作可能不按所提及的次序出现。此外，步骤的功能可以被分离成多个步骤和/或两个或更多个步骤的功能可以至少部分地集成。最后，可以在所图示的框之间添加/插入其它步骤。
虽然可以在本文中具体地参考在IC制造中光刻设备的使用，但应理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头，等等。
虽然在本文中可以对在光刻设备的情境下的本发明的实施例进行具体参考，但本发明的实施例可以用于其它设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的对象的任何设备的部分。这些设备一般可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
虽然上文可以具体地参考在光学光刻的情境下对本发明的实施例的使用，但将了解，本发明可以在情境允许的情况下不限于光学光刻术，并且可以用于其它应用(例如，压印光刻术)。
虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应了解，可以与所描述方式不同的其它方式来实践本发明。以上描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐明的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种用于估计能够用于制造半导体器件的衬底的表面的形状的至少一部分的方法，所述方法包括：
获得由检查设备所测量的所述衬底的所述表面的至少一个聚焦位置，所述至少一个聚焦位置用于将所述衬底上或所述衬底中的目标置于所述检查设备的光学器件的聚焦范围内；和
基于所述至少一个聚焦位置以及所述衬底的由所述检查设备所施加的变形来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中由形成用于确定所述检查设备的焦距的设备的一部分的传感器测量所述至少一个聚焦位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中用于确定焦距的所述设备的光学器件包括物镜，并且其中所述传感器被配置成通过确定所述衬底的所述表面的相对于所述物镜的高度来确定所述至少一个聚焦位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器被配置成确定在所述衬底上的多个部位处的多个聚焦位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述检查设备形成光刻轨道工具的一部分。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述衬底支撑在晶片台或顶针上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述衬底被支撑在所述晶片台上，并且其中还基于施加至所述衬底的夹持力来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括估计所述衬底的由所述检查装置所施加的所述变形。
9.根据权利要求8所述的方法，其中估计所述衬底的由所述检查设备所施加的所述变形包括：
由所述检查设备获得高度基准衬底的表面的至少一个聚焦位置，所述高度基准衬底具有已知的自由形式表面形状；
基于所述高度基准衬底的表面的所述至少一个聚焦位置来确定所述高度基准衬底的所述表面的形状的至少一部分；和
基于所述高度基准衬底的已知自由形式表面形状、和所述高度基准衬底的所述表面的形状的确定到的至少一部分，估计所述衬底的由所述检查设备所施加的变形。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括控制所述检查设备内的温度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中由形成所述检查设备的一部分的冷却系统控制所述温度。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中通过控制所述检查设备的活动的量和/或类型来控制所述温度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中活动的量和类型包括一个或更多个马达或其它致动器的活动的量和类型，所述一个或更多个马达或致动器被配置成控制所述衬底在所述检查设备内的位置。
14.根据权利要求1所述的方法，其中还基于在获得所述聚焦位置时的模型化热误差来确定所述衬底的所述表面的形状的至少一部分。
15.一种计算机程序，包括当在至少一个处理器上执行时使所述至少一个处理器控制一设备以执行根据权利要求1所述的方法的指令。
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