量测设备的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请主张保护2018年8月22日递交的欧洲申请18190150.5的优先权，并且所述欧洲申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。

本发明涉及一种用于确定跨越衬底(诸如半导体晶片)的平面内变形(ipd)的量测设备和相关联的方法。

背景技术：

光刻设备是构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。光刻设备可以用于(例如)集成电路(ic)制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如掩模)处的图案(也经常被称作“设计布局”或“设计”)投影至被设置在衬底(例如晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。所投影的图案可以形成用以在衬底上制造结构的过程的部分。

为了将图案投影至衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定可以形成在衬底上的特征的最小大小。当前在使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm以及13.5nm。相比于使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备，使用具有在4至20nm的范围内的波长(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外线(euv)辐射的光刻设备可以用以在衬底上形成较小的特征。

低k1光刻可以用于处理尺寸小于光刻设备的典型分辨率限值的特征。在这样的过程中，可以将分辨率公式表达为cd＝k1×λ/na，其中λ是所使用的辐射的波长，na是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”(通常是所印制的最小特征大小，但在这种情况下为半间距)且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，则越难以在衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸以便实现特定电功能性和性能的图案。为了克服这些难题，可以将复杂的精调谐步骤应用于光刻投影设备和/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、设计布局的各种优化，诸如设计布局中的光学邻近效应校正(opc，有时也被称作“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，用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路可以用以改善在低k1下的图案的再现。

使用特定目标进行的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用以测量这种光刻参数的测量选配方案确定。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是基于衍射的光学测量，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之一可以例如是测量参数中的一个参数对于处理变化的敏感度。以全文引用的方式并入本文中的美国专利申请us2016-0161863和还未公开的美国专利申请15/181,126中描述更多示例。

衬底可以包括多个经图案化区，所述经图案化区也可以被称作管芯或场。场内应力为ic，具体地说3dnandic的制造商的主要重叠挑战之一。高的场内应力水平可以来源于3dnand架构，所述架构需要大量双层，例如氮化物-氧化物-氮化物-氧化物(nono)的沉积。此外，场内应力在暴露图案化区时在整个曝光场上可能不是均匀的。每个管芯可以包含具有高应力水平的存储器阵列，且可以具有较低应力水平的周边(例如，用于逻辑)。这在整个场上可能导致非常高阶变形图案。

虽然场内应力引发显著的场内重叠误差，但可能在很大程度上校正这些误差。然而，场内应力也可以导致通过当前可用的晶片对准模型不可校正的较高阶场间变形图案(即，跨越多个管芯)。此外，高阶场间变形图案非常难以利用当前重叠量测来表征，这是由于重叠测量目标大部分放置于划线中，而大部分变形发生于产品区域中(例如，划线之间)。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，提供一种用于确定跨越包括多个经图案化区的衬底的平面内变形(ipd)的方法，所述方法包括：获得区内数据，所述区内数据指示跨越所述多个经图案化区的局部应力分布；基于所述区内数据来确定指示跨越所述衬底的全局应力分布的区间数据；以及基于所述区间数据来确定跨越所述衬底的所述ipd。

可选地，所述方法还包括：基于所述衬底的一个或更多个几何特性的测量来获得所述区内数据。

可选地，所测量的一个或更多个几何特性包括所述衬底的平面外形状。

可选地，获得所述区内数据还包括：确定所测量的一个或更多个几何特性的二阶导数。

可选地，确定所测量的一个或更多个几何特性的所述二阶导数包括：确定所测量的一个或更多个几何特性沿特定的平面内方向的二阶导数；和/或确定所测量的一个或更多个几何特性沿两个非平行平面内方向的混合二阶导数。

可选地，获得所述区内数据还包括：对跨越所述多个经图案化区的所确定的二阶导数求平均值。

可选地，所述区内数据是基于所述经图案化区中的图案的布局来获得的。

可选地，基于场布局、管芯布局、芯片布局和掩模版布局中的一个或更多个来确定所述图案的布局。

可选地，所述区内数据是基于与所述衬底相关联和/或与所述图案的所述特征相关联的材料性质来获得的。

可选地，所述区内数据是基于与形成所述图案的至少一部分的特征的叠层相关联的数据来获得的。

可选地，所述区内数据是基于形成所述图案的至少一部分的一个或更多个特征的平面内移位的测量来获得的。

可选地，使用有限元法基于所述区内数据来确定所述区间数据。

可选地，所述方法还包括：使用有限元法基于所述区内数据来确定平面外变形(opd)和ipd。

可选地，所述方法还包括：将基于所述有限元法的结果的所确定的opd和ipd添加至库，所述库包括针对一组预定义的顶部膜应力的多个opd与ipd之间的关系。

可选地，所述方法还包括：基于另一衬底的一个或更多个几何特性的测量和所述库中的所述opd和ipd来确定所述另一衬底的ipd。

可选地，所述另一衬底的所述一个或更多个几何特性包括所述另一衬底的opd形状，

并且其中确定所述另一衬底的所述ipd包括：将所述另一衬底的所述opd形状拟合至所述库中的所述多个opd中的一个或更多个opd，并且基于与所述多个opd中的所述一个或更多个opd相对应的多个ipd来确定所述ipd。

可选地，确定所述另一衬底的所述ipd包括：使所述另一衬底的所述opd形状拟合至所述库中的多个opd，所述多个opd中的每个opd在所述拟合中被加权，并且其中确定所述ipd包括：对与在所述拟合中基于所述多个opd的权重而加权的所述多个opd相对应的所述ipd进行求和。

可选地，所述方法还包括以下中的一者或两者：基于所确定的ipd来向光刻设备施加校正；和基于所确定的ipd来控制在光刻设备中所述衬底的对准。

可选地，所述区包括制造于半导体晶片上的场或管芯。

根据本发明的一方面，提供一种包括指令的计算机程序，所述指令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至19中任一项所述的方法。

根据本发明的一方面，提供一种载体，所述载体包含根据权利要求16所述的计算机程序，其中所述载体是电子信号、光信号、无线电信号中的一种，或是非暂时性计算机可读储存介质。

根据本发明的一方面，提供一种用于确定衬底的包括多个经图案化区的平面内变形(ipd)的设备，所述设备包括被配置成进行如下方法的计算机处理器：获得区内数据，所述区内数据指示跨越所述衬底上的多个经图案化区的局部应力分布；基于所述区内数据来确定指示跨越多个衬底的应力分布的区间数据；以及基于所述区间数据来确定跨越所述衬底的所述ipd。

根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，所述光刻设备包括根据权利要求22所述的设备。

根据本发明的一方面，提供一种光刻单元，所述光刻单元包括根据权利要求23所述的光刻设备。

附图说明

现将参考随附示意性附图仅作为示例来描述本发明的实施例，在随附示意性附图中：

-图1描绘光刻设备的示意性概略图；

-图2描绘光刻单元的示意性概略图；

-图3描绘整体光刻术的示意性表示，其表示用以优化半导体制造的三种关键技术之间的协作；

-图4图示用以在衬底上对经图案化区进行曝光的示例性步骤；

-图5示意性地示出跨越衬底引起较高阶变形图案的局部场内应力的示例；

-图6示意性地示出，经处理后的晶片的较高阶场间ipd可以通过从经处理后的晶片的所测量的ipd减去针对每个场的平均ipd来确定；

-图7示意性地示出使用fem中的恒定的顶部膜应变和线性的顶部膜应变来确定ipd和opd；并且

-图8是示出用于确定跨越衬底的ipd的方法的流程图。

具体实施方式

通常，本文中所披露的是用于确定跨越衬底的ipd的方法和设备。在示例性布置中，这可以通过确定指定了跨越一个场的局部应力分布的场内(或区内)应力数据并且基于所述场内应力数据而确定指定了跨越多个场的应力分布的场间应力数据来实现。接着可以基于场间应力数据来确定ipd。

在本文献中，术语“辐射”和“束”用以涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(euv，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。

本文中所使用的术语“掩模版”或“图案形成装置”可以被广义地解释为是指可以用以向图案化横截面赋予入射辐射束的通用图案形成装置，所述图案化横截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案。在这样的上下文中也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射性或反射性；二元、相移、混合式掩模等)以外，其它这样的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示意性地描绘光刻设备la。所述光刻设备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uv辐射、duv辐射或euv辐射)；掩模支撑件(例如掩模台)mt，所述掩模支撑件构造成支撑图案形成装置(例如掩模)ma且连接至被配置成根据某些参数来准确地定位所述图案形成装置ma的第一定位器pm；衬底支撑件(例如晶片台)wt，所述衬底支撑件构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)w且连接至被配置成根据某些参数来准确地定位所述衬底支撑件的第二定位器pw；以及投影系统(例如折射型投影透镜系统)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。

在操作中，照射系统il例如经由束传递系统bd从辐射源so接收辐射束。照射系统il可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、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。照射器il可以用来调节辐射束b，以在图案形成装置ma的平面处在其横截面中具有期望的空间和角强度分布。

本文中所使用的术语“投影系统”ps应被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统，或其任何组合。可以认为本文中对术语“投影透镜”的任何使用均与更上位的术语“投影系统”ps同义。

光刻设备la可以具有以下类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖以便填充投影系统ps与衬底w之间的空间，这也称作浸没光刻。在以引用的方式并入本文中的us6952253中给出关于浸没技术的更多信息。

光刻设备la也可以为具有两个或更多个衬底支撑件wt的类型(又名“双平台”)。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件wt，和/或可以对位于衬底支撑件wt中的一个衬底支撑件上的衬底w进行准备衬底w的后续曝光的步骤，同时将另一衬底支撑件wt上的另一衬底w用于在另一衬底w上曝光图案。

除了衬底支撑件wt以外，光刻设备la也可以包括测量平台。所述测量平台被布置以保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置以测量投影系统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。清洁装置可以被布置以清洁光刻设备的部分，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。测量平台可以在衬底支撑件wt远离投影系统ps时在投影系统ps下方移动。

在操作中，辐射束b入射至保持在罩幕支撑件mt上的图案形成装置(例如掩模)ma，并且通过呈现于图案化装置ma上的图案(设计布局)经图案化。横穿掩模ma后，辐射束b通过投影系统ps，投影系统ps将束聚焦在衬底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，衬底支撑件wt可以准确地移动，例如，以便在聚焦和对准位置处在辐射束b的路径中定位不同的目标部分c。类似地，第一定位器pm和可能的另一位置传感器(其在图1中未明确描绘)可以用以相对于辐射束b的路径来准确地定位图案形成装置ma。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准图案形成装置ma与衬底w。虽然如所图示的衬底对准标记p1、p2占据专用的目标部分，但所述衬底对准标记可以位于目标部分之间的空间中。在衬底对准标记p1、衬底对准标记p2位于目标部分c之间时，这些衬底对准标记称为划线对准标记。

如图2中示出的，光刻设备la可以形成光刻单元lc(有时也被称作光刻元或(光刻单元簇)的部分，所述光刻单元常常也包括用以对衬底w执行曝光前过程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器sc、用以显影曝光后的抗蚀剂的显影器de、例如用于调节衬底w的温度(例如，用于调节抗蚀剂层中的溶剂)的激冷板ch和焙烤板bk。衬底运送装置或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底w、在不同处理设备之间移动衬底w且将衬底w传递至光刻设备la的进料台lb。光刻单元中通常也统称为涂覆显影系统的装置通常处于涂覆显影系统控制单元tcu的控制下，所述涂覆显影系统控制单元自身可以通过管理控制系统scs控制，所述管理控制系统也可以例如经由光刻控制单元lacu控制光刻设备la。

为了正确且一致地曝光由光刻设备la曝光的衬底w，期望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)等等。出于这种目的，可以在光刻单元lc中包括检查工具(图中未示出)。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光或对将要对衬底w执行的其它处理步骤进行例如调整，尤其是在同一批量或批次的其它衬底w仍待曝光或处理之前进行检查的情况下。

也可以被称作测量工具的检查设备用于确定衬底w的性质，并且特别地，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变化。检查设备可替代地构造成识别衬底w上的缺陷，并且可以例如是光刻单元lc的部分，或可以集成至光刻设备la中，或甚至可以是独立的装置。检查设备可以测量潜像(在曝光之后在抗蚀剂层中的图像)上的一个或更多个性质，或半潜像(在曝光后焙烤步骤peb之后在抗蚀剂层中的图像)上的一个或更多个性质，或显影后的抗蚀剂图像(其中抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已被移除)上的一个或更多个性质，或甚至蚀刻后的图像(在诸如蚀刻的图案转印步骤之后)上的一个或更多个性质。

通常，光刻设备la中的图案化过程是在处理中的最关键的步骤之一，所述步骤需要衬底w上的结构的尺寸设定和放置的高准确度。为了确保这种高准确度，可以将三个系统组合于所谓的“整体”控制环境中，如图3示意性地描绘的。这些系统中的一个系统是光刻设备la，所述光刻设备(实际上)连接至量测工具mt(第二系统)且连接至计算机系统cl(第三系统)。这种“整体”环境的关键在于优化这三个系统之间的协作以增强总体过程窗且提供严格控制回路，从而确保由光刻设备la执行的图案化保持在过程窗内。过程窗定义特定制造过程产生所定义的结果(例如功能性半导体器件)内--通常允许光刻过程或图案化过程中的过程参数变化内--的一系列过程参数(例如剂量、聚焦、重叠)。

计算机系统cl可以使用待图案化的设计布局(的部分)以预测使用哪种分辨率增强技术且执行计算光刻模拟和计算以确定哪种掩模布局和光刻设备设定实现图案化过程的最大总体过程窗(在图3中由第一标尺sc1中的双箭头描绘)。通常，分辨率增强技术被布置以匹配光刻设备la的图案化可能性。计算机系统cl也可以用以检测光刻设备la当前正在过程窗内何处操作(例如，使用来自量测工具mt的输入)以预测归因于例如次佳处理是否可以存在缺陷(在图3中由第二标尺sc2中的指向“0”的箭头描绘)。

量测工具mt可以将输入提供至计算机系统cl以实现准确模拟和预测，并且可以将反馈提供至光刻设备la以识别例如光刻设备la的校准状态中的可能的漂移(在图3中由第三标尺sc3中的多个箭头描绘)。

图4图示了用以在图1的双平台设备中的衬底w上曝光经图案化区(例如，管芯)的示例性步骤。首先将描述根据常规实践的过程。本公开决不限于所图示类型的双平台设备。本领域技术人员将认识到，在其它类型的光刻设备(例如，具有单个衬底平台和对接量测平台的那些光刻设备)中执行类似的操作。

测量站mea处所执行的步骤是在虚线框内的左侧，而右侧示出曝光站exp处所执行的步骤。衬底台wt不时地将处于曝光站处或处于测量站处。曝光站和测量站可以是并列的。在示例性布置中，可以存在两个晶片台，每个晶片台各自承载衬底w和w'。出于这种描述的目的，假定衬底w已被装载至曝光站中。

在步骤200处，由未示出的机构将第二衬底w'装载至所述设备。并行地处理这两个衬底以便增加所述光刻设备的生产量。

最初参考新近装载的衬底w'，这种衬底可以是先前未处理的衬底，其利用新的光致抗蚀剂来制备以供在所述设备中第一次曝光。然而，通常，所描述的光刻过程将仅仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，从而使得衬底w'已经经历这种设备和/或其它光刻设备若干次，并且也可以能经历后续过程。特别是针对改善重叠性能的问题，任务是确保新的图案被准确地施加于已经受图案化和处理的一次或更多次循环的衬底上的正确位置。每个图案化步骤可以在所施加的图案中引入位置偏差，而后续处理步骤在所述衬底和/或施加至衬底的图案中逐步地引入变形，所述变形必须被测量和校正以实现令人满意的重叠性能。

可以在其它光刻设备中执行先前和/或后续图案化步骤(如刚才提及的)，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续图案化步骤。例如，器件制造过程中的在诸如分辨率和重叠之类的参数方面要求非常高的一些层相比于要求较低的其它层可以在更先进的光刻工具中来执行。因此，一些层可以在浸没型光刻工具中被曝光，而其它层在“干式”工具中被曝光。一些层可以在工作于duv波长的工具中被曝光，而其它层是使用euv波长辐射来曝光。一些层可以通过作为对于所图示的光刻设备中的曝光的替代或补充的步骤来图案化。这些替代和补充技术包括(例如)压印光刻、自对准多图案化和定向自组装。类似地，对每层所执行的其它处理步骤(例如，cmp和蚀刻)可以对每层的不同设备执行。

在202处，使用衬底标记p1等以及图像传感器(未示出)的对准测量被用于测量和记录所述衬底相对于衬底台wt的对准。另外，将使用对准传感器as来测量跨越所述衬底w'的若干对准标记。这些测量在一个实施例中用以建立衬底模型(有时被称作“晶片栅格”)，衬底模型非常准确地映射跨越所述衬底的标记的分布，包括相对于名义矩形栅格的任何变形。

在步骤204处，使用水平传感器ls来测量几何特性，诸如晶片高度(z)相对于x-y位置的图。基本上，高度映射仅用于实现所曝光的图像的准确聚焦。其可以另外用于其它用途。

当装载衬底w'时，接收选配方案数据206，所述选配方案数据限定了待执行的曝光，并且也限定了晶片和先前制造的图案以及待产生于晶片上的图案的性质。当存在所述衬底上的对准标记的选项时，并且当存在对准传感器的设定的选项时，在选配方案数据206之中的对准选配方案中限定这些选项。因此，所述对准选配方案限定了将要如何测量对准标记的位置，以及测量哪些标记。

在210处，调换晶片w'与w，使得所测量的衬底w'变成所述进入曝光站exp的衬底w。在步骤212处，使用掩模对准标记m1、m2来执行掩模版对准。在步骤214、216、218中，将扫描运动和辐射脉冲施加于跨越所述衬底w的连续目标部位处，以便完成一定数目个图案的曝光。

通过在执行曝光步骤中使用测量站处所获得的对准数据和高度图，使这些图案相对于期望的部位准确地对准，并且具体地，相对于先前放置于同一衬底上的特征准确地对准。在步骤220处从所述设备卸除现在被标注为w”的经曝光后的衬底，以根据所曝光的图像使所述经曝光后的衬底经历蚀刻或其它过程。

衬底变形可能影响光刻过程中的重叠性能。衬底变形可起因于所述衬底的热处理(例如激光退火)或受应力薄膜的沉积。可以利用离线量测工具而测量的自由形式的衬底形状可以由于这种变形而改变。可以在大容量制造中所观测到的典型形状是碗状(凹形)、伞状(凸形)和鞍座形状。与这些形状的偏差引起较高阶的平面内变形。在大多数情况下，这些平面内变形是可以由诸如(例如)较高阶晶片对准(howa)模型之类的现有对准模型所捕获的缓慢地空间上变化的函数。另一方法是使用自由形式的衬底形状测量。在夹持之后的平面内变形与自由形式的衬底形状之间的关系是已知的或可以被建模的情况下，可以进行预测(和校正)以改善重叠性能。

在应力分布作为衬底位置的函数而变化或在受应力层也被沉积于所述衬底的背面上的情形下，预测所述平面内变形变得较困难。借助于特定示例，可以将(例如氮化硅的)非均质受应力薄膜层沉积于所述衬底的正面和背面两者上；这些膜可以足够类似，使得自由形式的衬底形状保持平坦。在这样的情况下，无法从自由形式的衬底形状测量来预测所述平面内变形。也难以使用适当的对准模型来获取所述平面内变形，这是因为应力分布可能过于频繁而不能适当地获取和/或具有急剧转变。这种情形可能在衬底上存在图案化场和非图案化场(例如边缘)两者时发生。另外，处理指纹可能由于例如对准标记变形而与应力指纹冲突。

本发明人已了解，局部场内应力可以跨越衬底引起较高阶变形图案。具体地，场内应力可能引起跨越衬底的较高阶ipd。

图5中图示了由于处理而导致的自由形式晶片形状的改变(平面外偏差)。诸如半导体晶片之类的衬底300具有蚀刻至所述衬底中的对准标记。所述晶片在晶片形状测量工具上被读出以确定opd晶片形状302(灰阶指示晶片表面的与名义值的偏差)。在这样的情况下，晶片具有300mm的直径，因此x、y坐标在-150与+150mm之间被缩放(如图5所示)。为了在晶片300上产生变形图案，受应力氮化物层被沉积于所述晶片上并且从每个场被部分蚀刻掉以产生包括覆盖有氮化物的多个区域306的经处理后的晶片304，其引入局部场内应力。此外，所述受应力层对晶片形状的影响310被示出于图5中。经处理后的晶片304再次在晶片形状测量工具上被读出以确定opd晶片形状308。经处理后的引发的晶片opd变形310可以通过从未被处理opd晶片形状302减去经处理后的opd晶片形状308来加以隔离。

图6中示出由于较高阶场间ipd而产生的经处理后的晶片304的得到的ipd400。如图6中所示，可以通过从经处理后的晶片400的所测量的ipd404减去针对每个场的平均ipd402来确定经处理后的晶片304的较高阶场间ipd400。经处理后的晶片304由于氮化物沉积而产生的所测量的ipd404和从每个场的部分移除包含了显著的场内分量。当平均场的ipd402从所测量的ipd404被移除时，仍存在留下的显著的较高阶场间ipd图案400，如可以在图6中的右侧晶片曲线中清楚地看出的。较高阶场间ipd图案主要朝向晶片边缘而清楚地显现。然而，在3点钟位置406和9点钟位置408，较高阶场间ipd在内部晶片区域中也是显著的。模拟结果已确认，较高阶场间变形图案实际上通过场内应力图案引入。使用有限元法(fem)，较高阶场间ipd通过假定所述晶片的顶部上的氮化物的均匀条带来加以计算，并且显现为如所测量的类似图案。

在已知布置中，对于一组预定义的多项式顶部膜应变，使用有限元法(fem)来确定夹紧之后的opd(自由形式的衬底形状)和ipd。例如且如图7中示出的，可以使用恒定顶部膜应变500和线性顶部膜应变502以及在必要时使用其它预定义的顶部膜应变。这在夹紧这种衬底形状时产生opd和相对应的ipd的库。库产生仅需要进行一次。

在产生了库之后，衬底的opd形状可以被测量且被拟合至来自库中预定义的顶部膜多项式应变的opd。在示例性布置中，拟合可以包括来自所述库的多个加权opd。使用拟合加权或拟合权重作为系数，顶部膜应变可以被重构。

利用已知的顶部膜应变，可以通过将与由相同系数加权的每个多项式预应变相对应的ipd相加，使用相同系数来构造夹紧之后的得到的ipd。

为了在衬底形状与顶部膜应变之间具有唯一关系，假定顶部膜应变具有各向同性热变形(strain_x＝strain_y，无切应力)的结构。

这种方法可以用以从晶片形状预测ipd，然而，在自由形式晶片形状的二阶残项为非常高阶的情况下，类似于场内应力引发的场间变形的情况，这种方法实际上并不可行。

图8示出确定跨越衬底的ipd的方法的流程图。所述衬底包括多个经图案化区(或管芯或场)。

首先确定场内应力图案，所述场内应力图案指定多个经图案化区中的至少一个图案化区内的局部应力图案。在一个示例性布置中，可以基于几何特性(诸如所述衬底的opd形状)来确定所述场内应力图案。即，可以进行测量600以确定所述衬底的高度分布或高度轮廓(heightprofile)。可以确定602所述衬底的高度分布或高度轮廓的二阶导数，所述二阶导数与应力在衬底上的分布成比例。在这之后，可以基于高度分布或高度轮廓的二阶导数来确定604多个经图案化区中每个图案化区上的平均二阶导数。平均二阶导数是图案化区中每个图案化区的场内应力图案的估计值。

将高度分布或高度轮廓的平均二阶导数指派或分配606至多个经图案化区中的两个或更多个经图案化区。

使用指示场内应力的已指派或分配至图案化区的平均二阶导数，有限元法被用以确定608所述衬底的ipd和opd。所确定的ipd包含如上文所论述的场内ipd和较高阶场间ipd两者。

所述衬底的包含场内ipd和较高阶场间ipd两者的所确定的ipd和opd被添加至上文所论述的库，以用于基于opd衬底形状来确定ipd。

同样，在场内应力引发的ipd(场间)是非常高阶的情况下，通过添加与场内应力相关的ipd和opd至所述库，可以启用基于衬底形状的ipd预测。

在其它示例性布置中，可以从与图案化区相关联的布局数据推断出场内数据。可以基于场布局、管芯布局、芯片布局或掩模版布局中的一个或更多个来确定所述布局数据。替代地或另外地，可以基于所述衬底的材料性质和/或在所述衬底上制造的且形成了图案化区的图案的特征的材料性质，来确定所述场内应力数据。替代地或另外地，可以基于与形成图案的至少一部分的特征的叠层相关联的数据来确定场内压力数据。替代地或另外，可以基于形成图案的至少一部分的一个或更多个特征的平面内移位的测量来确定所述场内应力数据。

基于布局和/或材料性质，可以基于将会由本领域技术人员所理解的建模来确定所述场内应力数据。

在下文的编号实施例的清单中披露了本发明的其它实施例：

1.一种用于确定跨越包括多个经图案化区的衬底的平面内变形(ipd)的方法，所述方法包括：

获得区内数据，所述区内数据指示跨越所述多个经图案化区的局部应力分布；

基于所述区内数据来确定指示跨越所述衬底的全局应力分布的区间数据；以及

基于所述区间数据来确定跨越所述衬底的所述ipd。

2.根据实施例1所述的方法，还包括：基于所述衬底的一个或更多个几何特性的测量来获得所述区内数据。

3.根据实施例2所述的方法，其中所测量的一个或更多个几何特性包括所述衬底的平面外形状。

4.根据实施例2或3所述的方法，其中获得所述区内数据还包括：确定所测量的一个或更多个几何特性的二阶导数。

5.根据实施例4所述的方法，其中确定所测量的一个或更多个几何特性的所述二阶导数包括：确定所测量的一个或更多个几何特性沿特定的平面内方向的二阶导数；和/或确定所测量的一个或更多个几何特性沿两个非平行平面内方向的混合二阶导数。

6.根据实施例4或5所述的方法，其中获得所述区内数据还包括：对跨越所述多个经图案化区的所确定的二阶导数求平均值。

7.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述区内数据是基于所述经图案化区中的图案的布局来获得的。

8.根据实施例7所述的方法，其中基于场布局、管芯布局、芯片布局和掩模版布局中的一个或更多个来确定所述图案的布局。

9.根据实施例7或8所述的方法，其中所述区内数据是基于与所述衬底相关联和/或与所述图案的所述特征相关联的材料性质来获得的。

10.根据实施例7至9中任一项所述的方法，其中所述区内数据是基于与形成所述图案的至少一部分的特征的叠层相关联的数据来获得的。

11.根据实施例7至10中任一项所述的方法，其中所述区内数据是基于形成所述图案的至少一部分的一个或更多个特征的平面内移位的测量来获得的。

12.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中使用有限元法基于所述区内数据来确定所述区间数据。

13.根据实施例12所述的方法，还包括：使用有限元法基于所述区内数据来确定平面外变形(opd)和ipd。

14.根据实施例13所述的方法，还包括：将基于所述有限元法的结果的所确定的opd和ipd添加至库，所述库包括针对一组预定义的顶部膜应力的多个opd与ipd之间的关系。

15.根据实施例14所述的方法，还包括：基于另一衬底的一个或更多个几何特性的测量和所述库中的所述opd和ipd来确定所述另一衬底的ipd。

16.根据实施例15所述的方法，其中所述另一衬底的所述一个或更多个几何特性包括所述另一衬底的opd形状，

并且其中确定所述另一衬底的所述ipd包括：将所述另一衬底的所述opd形状拟合至所述库中的所述多个opd中的一个或更多个opd，并且基于与所述多个opd中的所述一个或更多个opd相对应的多个ipd来确定所述ipd。

17.根据实施例16所述的方法，其中确定所述另一衬底的所述ipd包括：使所述另一衬底的所述opd形状拟合至所述库中的多个opd，所述多个opd中的每个opd在所述拟合中被加权，

并且其中确定所述ipd包括：对与在所述拟合中基于所述多个opd的权重而加权的所述多个opd相对应的所述ipd进行求和。

18.根据前述实施例中任一项所述的方法，还包括以下中的一者或两者：基于所确定的ipd来向光刻设备施加校正；和基于所确定的ipd来控制在光刻设备中所述衬底的对准。

19.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述区包括制造于半导体晶片上的场或管芯。

20.一种包括指令的计算机程序，所述指令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实施例1至19中任一项所述的方法。

21.一种载体，所述载体包含根据实施例20所述的计算机程序，其中所述载体是电子信号、光信号、无线电信号中的一种，或是非暂时性计算机可读储存介质。

22.一种用于确定衬底的包括多个经图案化区的平面内变形(ipd)的设备，所述设备包括被配置成进行如下方法的计算机处理器：

获得区内数据，所述区内数据指示跨越所述衬底上的多个经图案化区的局部应力分布；

基于所述区内数据来确定指示跨越多个衬底的应力分布的区间数据；以及

基于所述区间数据来确定跨越所述衬底的所述ipd。

23.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据实施例22所述的设备。

24.一种光刻单元，所述光刻单元包括根据实施例23所述的光刻设备。

虽然可以在本文中具体地参考光刻设备在ic制造中的使用，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模式、平板显示器、液晶显示器(lcd)、薄膜磁头，等等。

虽然可以在本文中具体地参考在光刻设备的情境中的本发明的实施例，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以下各项的部分：掩模检查设备、量测设备，或者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)的对象的任何设备。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中对本发明的实施例的使用，但应了解，本发明在情境允许的情况下不限于光学光刻术且可以用于其它应用(例如压印光刻术)中。

本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设想其它实施例。