[发明专利]用于监视工艺设备的方法和设备

说明书

一种衬底，包括衬底层；以及在衬底层上的可蚀刻层，可蚀刻层包括在其上或在其中的图案化区域，并且包括尺寸足以使得能够确定用于蚀刻空白区域的蚀刻工具的体蚀刻率的空白区域。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月6日提交的EP申请16187478.9的优先权，并且该申请全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本说明书涉及一种用于监视和/或调节与衬底的处理相关的一个或多个制造变量的方法和设备。

背景技术

光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可以用于制造集成电路(IC)或被设计为功能器件的其他器件。在这种情况下，可以使用图案化装置(其替代地称为掩模或掩模版)来生成要在被设计为功能器件的器件的单个层上形成的电路图案。该图案可以转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括部分、一个或几个管芯)上。图案的转印通常经由到在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的成像来进行。一般地，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进器(其中通过将整个图案一次曝光到目标部分上来照射每个目标部分)以及所谓的扫描仪(其中通过辐射束在给定方向(“扫描”方向)上扫描图案同时平行或反平行于该方向来扫描衬底来照射每个目标部分)。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案化装置转印到衬底。

发明内容

诸如半导体器件之类的制造器件一般涉及使用多种制造工艺来处理衬底(例如，半导体晶片)以形成器件的各种特征和通常是多个层。一般使用例如沉积、光刻、蚀刻、化学机械抛光和离子注入来制造和处理这样的层和/或特征。可以在衬底上的多个管芯上制造多个器件，并且然后将其分成单独的器件。这个器件制造工艺可以被认为是图案化工艺。图案化工艺涉及诸如使用光刻设备的光学和/或纳米压印光刻之类的用于在衬底提供图案的图案化步骤，并且一般地，但是可选地涉及一个或多个相关的图案处理步骤，诸如通过显影设备进行抗蚀剂显影，使用烘烤工具烘烤衬底，使用蚀刻设备蚀刻图案，等等。此外，在图案化工艺中涉及一个或多个量测工艺。

在图案化工艺期间的各个步骤中使用量测工艺来监视和/或控制工艺。例如，量测工艺用于测量衬底的一个或多个特性，诸如在图案化工艺期间形成在衬底上的特征的相对位置(例如，配准、套刻、对准等)或尺寸(例如，线宽、临界尺寸(CD)、厚度等)，使得例如可以从一个或多个特性确定图案化工艺的性能。如果一个或多个特性是不可接受的(例如，超出特性的预定范围)，则可以改变图案化工艺的一个或多个变量，例如，基于一个或多个特性的测量结果，使得通过图案化工艺制造的其他衬底具有可接受的特性。

随着光刻和其他图案化工艺技术的进步，功能元件的尺寸不断减小，而每个器件的功能元件(诸如晶体管)的数量已经稳定地增加了数十年。同时，在套刻、临界尺寸(CD)等方面的准确性要求变得越来越严格。在图案化工艺中将不可避免地产生诸如套刻误差、CD误差等误差。例如，成像误差可能由光学像差、图案化装置加热、图案化装置误差和/或衬底加热产生，并且可以在例如套刻误差、CD误差等方面表征。附加地或替代地，误差可以是在图案化工艺的其他部分中引入，诸如在蚀刻、显影、烘烤等中，并且类似地可以在例如套刻误差、CD误差等方面表征。误差可能直接导致器件的功能方面的问题，包括器件运行失败或功能器件的一个或多个电气问题。

光刻基线器系统可以用于监视光刻设备随时间的性能。当光刻设备的性能偏离可接受的标准时，可以采取动作，诸如重新校准、修复、关闭等。此外，光刻基线器系统可以能够通过例如修改光刻设备的一个或多个设置(变量)来及时控制光刻设备。因此，光刻基线器系统可以例如在大批量制造(HVM)中实现稳定的性能。