[发明专利]用于监测光刻制造过程的方法和设备

说明书

公开了用于监测光刻过程的方法和相关联的光刻设备。所述方法包括：获得与由衬底支撑件支撑的衬底相关的高度变化数据，和通过所述高度变化数据拟合回归，所述回归近似于所述衬底的形状；确定所述高度变化数据和所述回归之间的残差数据；和监测所述残差数据随时间的变化。可以基于衬底支撑件的已知特征对所述残差数据去卷积。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年2月17日提交的欧洲申请17156769.6的优先权，该欧洲申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及用于工业过程的监测方法和设备。该设备已被开发所针对的工业过程的示例是光刻制造过程，所述光刻制造过程包括使用光刻设备将图案从图案形成装置转印到衬底上的一个或更多个步骤。

背景技术

光刻过程是一种如下的制造过程：在该制造过程中，光刻设备将所期望的图案施加到衬底(通常是在衬底的目标部分)上。由光刻设备执行的图案化步骤仅是在整个光刻过程中对每个衬底执行的一系列处理步骤中的一个步骤。处理步骤通常包括一个或更多个预图案化过程步骤和一个或更多个后图案化过程步骤。预图案化步骤的示例包括施加或改变产品材料或掩模材料层、施加底部抗反射涂层(BARC)和施加辐射敏感抗蚀剂的步骤。后图案化过程步骤的示例包括显影抗蚀剂、根据图案蚀刻产品材料或掩模材料、去除抗蚀剂、清洁等。每个衬底可能经过许多轮的图案化步骤和处理步骤，以建立期望的产品结构。

可以通过各种参数来测量光刻过程的性能。被称为重叠误差或简称为“重叠”的特定性能参数涉及以足够准确的方式定位叠加地连续的特征层而产生具有高产出的工作器件的能力。一般来说，重叠应该达到在如今的亚微米半导体器件中数十纳米内，下至最关键层中的几纳米内。诸如临界尺寸(CD或线宽)的其它性能参数也应该被优化，并且这些气体性能参数横跨衬底是均一的，以确保所制造的器件的良好产出和性能。为了在这些参数中获得良好的性能，衬底在图案化步骤期间应该是稳定且平坦的。典型地，通过夹持力将衬底保持在衬底支撑件上。通常通过抽吸来实现夹持。在使用极紫外(EUV)辐射的最新光刻工具中，图案化操作在真空环境中进行。在这种情况下，通过静电吸引实现夹持力。

当衬底移动通过光刻设备时，将利用衬底对准和调平量测术来测量这些衬底的位置。这在衬底被夹持到衬底支撑件上之后并且恰好在曝光之前发生。目的是表征任何独特的衬底间(substrate-t_o-substrate)的偏差。偏差可能来自多个来源；由衬底放置到衬底支撑件上的误差，先前调平的过程如何使衬底表面成形，或者衬底背面是否存在污染。因为衬底被夹在衬底支撑件上，所以衬底背面和衬底保持器表面之间的任何污染或任何不均匀的支撑特性都可能影响衬底表面形貌。在操作中时，控制光刻设备的衬底间的调整的物理模型使用对准和调平量测术来一致地正确地定位每个衬底，以便实现衬底的准确图案化。

诸如在夹持期间对衬底支撑件的损坏之类的缺陷可能导致衬底变形。特别地，应当理解，由于衬底支撑件的支撑表面和衬底的背面之间的摩擦和/或化学品的影响(在一个或更多个处理步骤期间用于处理衬底)，衬底支撑件将随时间劣化。该支撑表面可典型地包括多个突起或突节，主要是为了减轻介于衬底和支撑件之间的污染物颗粒的影响。这些突节中的一个或更多个、或衬底支撑件的其它方面(特别是在边缘处)可能受到这种劣化的影响，导致其形状随时间的变化，这将影响夹在其上的衬底的形状。现有的控制系统可能无法校正衬底支撑件的这种劣化的影响。

发明内容

期望在生产过程中实时监测衬底支撑件的劣化。

本发明第一方面提供了一种用于监测光刻过程的方法，包括：获得与由衬底支撑件支撑的衬底相关的高度变化数据；通过所述高度变化数据拟合回归，所述回归近似所述衬底的形状；确定表示所述高度变化数据和所述回归之间的差的残差数据；和监测所述残差数据随时间的变化。