用於光刻術的量測的製作方法

2023-04-24 11:45:11 2

用於光刻術的量測的製作方法
【專利摘要】一種光刻過程用於形成在橫跨襯底的多個部位處分布且具有重疊的周期結構的多個目標結構(92，94)，所述重疊的周期結構具有橫跨所述目標結構分布的多個不同的重疊偏置值。所述目標結構中的至少一些包括多個重疊的周期結構(例如光柵)，所述多個重疊的周期結構比所述多個不同的重疊偏置值少。不對稱度測量針對於目標結構獲得。所檢測的不對稱度用於確定光刻過程的參數。可以在校正底光柵不對稱度的效應和使用橫跨襯底的重疊誤差的多參數模型的同時計算重疊模型參數，包括平移、放大和旋轉。
【專利說明】用於光刻術的量測
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求於2012年7月5日遞交的美國臨時申請61/668,277的權益，並且通 過引用將其全部內容併入到本文中。

【技術領域】
[0003] 本發明涉及可用於例如由光刻技術進行的器件製造中的量測方法和設備以及使 用光刻技術製造器件的方法。

【背景技術】
[0004] 光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上，通常是襯底的目標部分上的機器。例 如，可以將光刻設備用在集成電路（IC)的製造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩模 或掩模版的圖案形成裝置用於生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案。可以將該圖案 轉移到襯底（例如，矽晶片）上的目標部分（例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯）上。 通常，圖案的轉移是通過把圖案成像到設置在襯底上的輻射敏感材料（抗蝕劑）層上進行 的。通常，單個的襯底將包含被連續形成圖案的相鄰目標部分的網絡。已知的光刻設備包 括：所謂的步進機，在所謂的步進機中，每個目標部分通過一次將整個圖案曝光到目標部 分上來輻照每個目標部分；以及所謂的掃描器，在所謂的掃描器中，通過輻射束沿給定方向 ("掃描"方向）掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步掃描所述襯底 來輻照每個目標部分。也可以通過將圖案壓印到襯底上來將圖案從圖案形成裝置轉移到襯 底上。
[0005] 在光刻過程中，經常期望對所生成的結構進行測量，例如用於過程控制和驗證。用 於進行這種測量的多種工具是已知的，包括經常用於測量臨界尺寸（CD)的掃描電子顯微 鏡以及用於測量重疊（在器件中兩個層的對準精度）的專用工具。近來，用於光刻領域的各 種形式的散射儀已經被研發。這些裝置將輻射束引導到目標上並測量被散射的輻射的一種 或更多種性質（例如作為波長的函數的、在單個反射角處的強度；作為反射角的函數的、在 一個或更多個波長處的強度；或作為反射角的函數的偏振）以獲得"光譜"，根據該"光譜"， 可以確定目標的感興趣的性質。感興趣的性質的確定可以通過各種技術來進行：例如通過 迭代方法來重建目標結構，例如嚴格耦合波分析或有限元方法、庫搜索以及主分量分析。
[0006] 由一些常規的散射儀所使用的目標是相對大的（例如40 μmX40 μm)光柵，測量 束生成比光柵小的光斑（即光柵被欠填充）。這簡化了目標的數學重建，因為其可以被看成 是無限的。然而，為了減小目標的尺寸，例如減小到ΙΟμπιΧΙΟμπι或更小，例如，使得它們 可以被定位於產品特徵之中而不是劃線中，已經提出光柵被製成得比測量光斑更小的量測 (即光柵被過填充）。典型地，這種目標使用暗場散射術進行測量，在暗場散射術中，第零衍 射級（對應於鏡面反射）被擋住，僅僅更高的衍射級被處理。使用衍射級的暗場檢測的基 於衍射的重疊使得能夠在更小的目標上進行重疊測量。這些目標小於照射光斑，並且可以 被晶片上的產品結構圍繞。能夠在一個圖像中測量多個目標。
[0007] 在已知的量測技術中，重疊測量的結果通過在旋轉目標或改變照射模式或成像模 式以獨立地獲得-I st衍射級和+1st衍射級的強度的同時、在一定條件下測量目標兩次來獲 得。對於給定的光柵比較這些強度能夠提供光柵中的不對稱度的測量，並且在重疊光柵中 的不對稱度能夠用作重疊誤差的指示器。
[0008] 雖然已知的基於暗場圖像的重疊測量是快速的且計算很簡單（一旦經過校準）， 但是它們依賴於以下假定：重疊僅僅是由目標結構的不對稱度造成。在疊層中的任何其他 的不對稱度，例如，在重疊的光柵的一者或兩者中的特徵的不對稱度，也造成I st級的不對 稱度。該不對稱度與重疊沒有清晰的關係，幹擾了重疊測量，給出了不精確的重疊結果。在 重疊光柵中的底光柵中的不對稱度是特徵不對稱度的公共形式。其例如可以源自在底光柵 被最初形成之後執行的晶片處理步驟中，例如化學機械拋光（CMP)。
[0009] 因此，在此時，本領域技術人員不得不在兩個方面之間進行選擇，一方面，簡單和 快速的測量過程，其給出重疊測量，但在存在不對稱度的其他成因時將導致誤差；另一方 面，更傳統的技術，計算強度高且通常需要對於大的、被欠填充的光柵的多個測量以避免光 瞳圖像被來自於重疊光柵的環境的信號所幹擾，這將妨礙對其進行重建。
[0010] 因此，期望將對於由重疊造成的目標結構對稱度的貢獻與其它影響以更直接和簡 單的方式區別開，同時最小化目標結構所需要的襯底的面積。


【發明內容】

[0011] 期望提供一種用於使用目標結構進行的重疊量測的方法和設備，其中，生產率和 精度可以相對於已公開的現有技術得到提高。而且，雖然本發明不限於此，但是如果其可以 用於能夠以基於暗場圖像的技術讀出的小目標結構，則將具有顯著的優勢。
[0012] 根據本發明的第一方面，提供一種測量光刻過程的參數的方法，所述方法包括：使 用所述光刻過程以形成在橫跨襯底的多個部位處分布且具有重疊的周期結構的多個目標 結構，所述重疊的周期結構具有橫跨所述目標結構分布的多個不同的重疊偏置值，所述目 標結構中的至少一些包括多個重疊的周期結構，所述多個重疊的周期結構比所述多個不同 的重疊偏置值少；照射所述目標結構和檢測在由所述目標結構散射的輻射中的不對稱度； 使用所檢測的不對稱度來確定所述參數。
[0013] 根據本發明的第二方面，提供一種用於測量光刻過程的參數的檢查設備，所述設 備包括：用於襯底的支撐件，所述襯底具有在橫跨襯底的多個部位處分布且具有重疊的周 期結構的多個目標結構，所述重疊的周期結構具有橫跨所述目標結構分布的多個不同的重 疊偏置值，所述目標結構中的至少一些包括多個重疊的周期結構，所述多個重疊的周期結 構比所述多個不同的重疊偏置值少；光學系統，用於照射目標結構和檢測由所述目標結構 散射的輻射中的不對稱度；和處理器，布置成使用所檢測的不對稱度來確定所述參數。
[0014] 根據本發明的第三方面，提供一種電腦程式產品，包括機器可讀指令，所述機器 可讀指令用於使得處理器執行根據第一方面所述的方法的處理。
[0015] 根據本發明的第四方面，提供一種光刻系統，包括：光刻設備，所述光刻設備包括： 照射光學系統，布置成照射圖案；投影光學系統，布置成將圖案的圖像投影到襯底上；以及 根據第二方面所述的檢查設備。所述光刻設備布置成在將圖案應用於另外的襯底時使用來 自所述檢查設備的測量結果。
[0016] 根據本發明的第五方面，提供一種製造器件的方法，其中使用光刻過程將器件圖 案應用於一系列襯底，所述方法包括使用根據的第一方面所述的方法檢查作為在所述襯底 中的至少一個襯底上的所述器件圖案的一部分形成的或者在所述襯底中的至少一個襯底 上的所述器件圖案旁邊形成的至少一個周期結構，並且根據所述方法的結果控制用於後續 襯底的光刻過程。
[0017] 根據本發明的第六方面，提供一種襯底，包括在橫跨襯底的多個部位處分布且具 有重疊的周期結構的多個目標結構，所述重疊的周期結構具有橫跨所述目標結構分布的多 個不同的重疊偏置值，所述目標結構中的至少一些包括多個重疊的周期結構，所述多個重 疊的周期結構比所述多個不同的重疊偏置值少。
[0018] 本發明的進一步的特徵和優點以及本發明的各種實施例的結構和操作將在下文 中參照附圖進行詳細描述。應當注意，本發明不限於本文所述的具體實施例。這種實施例 在本文中僅僅以示例的目的給出。另外的實施例將是相關領域的技術人員根據本文中所包 含的教導能夠理解的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 在此包含在說明書中並形成說明書的一部分的附圖示出本發明，並與文字描述一 起進一步用於解釋本發明的原理且能夠使相關領域的技術人員實現和使用本發明。
[0020] 圖1示出根據本發明一實施例的光刻設備。
[0021] 圖2示出根據本發明一實施例的光刻單元或集群（cluster)。
[0022] 圖3A-3D示出（a)用於使用第一對照射孔測量根據本發明的實施例的目標的暗場 散射儀的示意圖，（b)針對於給定照射方向的目標光柵的衍射光譜的細節，（C)在使用用於 基於衍射的重疊測量的散射儀的過程中提供另外的照射模式的第二對照射孔以及（d)將 第一對孔和第二對孔組合的第三對照射孔。
[0023] 圖4示出已知形式的多光柵目標和在襯底上的測量光斑的輪廓。
[0024] 圖5示出在圖3的散射儀中獲得的圖4的目標的圖像。
[0025] 圖6是示出根據本發明的實施例的重疊測量方法的流程圖。
[0026] 圖7示出在不具有特徵不對稱度的理想的目標結構中的重疊測量的原理。
[0027] 圖8示出在非理想目標結構中的重疊測量的原理，具有使用本發明一實施例的特 徵不對稱度的校正。
[0028] 圖9示出圖案形成裝置，該圖案形成裝置具有產品區、劃線區和在產品區和劃線 區兩者中的量測目標。
[0029] 圖10示出與本發明的實施例一起使用的圖案形成裝置的實施例。
[0030] 圖11不出三個複合光柵結構，所述複合光柵結構在襯底上分布，並具有偏置方 案，所述偏置方案可以用於本發明的實施例中，將針對於重疊測量的兩個正交方向的分量 或組成光柵進行組合。
[0031] 圖12不出五個複合光柵結構，所述複合光柵結構在襯底上分布，並具有偏置方 案，所述偏置方案可以用於本發明的實施例中。
[0032] 本發明的特徵和優勢將根據下面闡述的【具體實施方式】並結合附圖而更容易理解， 在附圖中，自始至終，同樣的參考字母表示對應的元件。在附圖中，同樣的附圖標記大體上 表示相同的、功能相似和/或結構相似的元件。元件第一次出現所在的附圖由相應的附圖 標記的最左面的數字表示。

【具體實施方式】
[0033] 本說明書公開了包含本發明的特徵的一個或更多個實施例。所公開的實施例僅僅 示例性地說明本發明。本發明的範圍不限於所公開的實施例。本發明由所附的權利要求來 限定。
[0034] 所述實施例以及在本說明書中提及的"一個實施例"、"一實施例"、"示例實施例" 等表示所述實施例可以包括特定的特徵、結構或特性，但是每個實施例可以不必包括該特 定的特徵、結構或特性。另外，這些措辭不必涉及同一實施例。而且，當特定的特徵、結構或 特性結合實施例進行描述時，應當理解，不論是否明確地描述，其都在本領域技術人員的知 識範圍內，用以結合其他實施例來實現這種特徵、結構或特性。
[0035] 本發明的實施例可以被實現為硬體、固件、軟體或其任意組合。本發明的實施例 也可以被實現為存儲在機器可讀介質上的指令，其可以由一個或更多個處理器來讀取和執 行。機器可讀介質可以包括用於存儲或傳送呈機器（例如計算裝置）可讀形式的信息的任 何機制。例如，機器可讀介質可以包括只讀存儲器（ROM);隨機存取存儲器（RAM);磁碟存儲 介質；光存儲介質；快閃記憶體裝置；電、光、聲或其他形式的傳播信號（例如載波、紅外信號、數字 信號等）及其他。而且，固件、軟體、例程、指令可以在此被描述為執行特定的動作。然而， 應當理解，這種描述僅僅是為了方便起見，這種動作實際上由計算裝置、處理器、控制器或 用於執行固件、軟體、例程、指令等的其他裝置所導致。
[0036] 在更詳細地描述本發明的實施例之前，闡釋本發明的實施例可以實施的示例環境 是有意義的。
[0037] 圖1示意地示出了光刻設備LA。所述設備包括：照射系統（照射器）IL，其配置 用於調節輻射束B (例如，UV輻射或DUV輻射）；圖案形成裝置支撐件或支撐結構（例如掩 模臺）MT，其構造用於支撐圖案形成裝置（例如掩模）MA，並與配置用於根據特定的參數精 確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連；襯底臺（例如晶片臺）WT，其構造用於保 持襯底（例如，塗覆有抗蝕劑的晶片）W，並與配置用於根據特定的參數精確地定位襯底的 第二定位裝置PW相連；和投影系統（例如折射式投影透鏡系統）PS，其配置成用於將由圖 案形成裝置MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標部分C (例如包括一根或更多根管 芯）上。
[0038] 照射系統可以包括各種類型的光學部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁型、靜 電型或其它類型的光學部件、或其任意組合，以引導、成形、或控制輻射。
[0039] 所述圖案形成裝置支撐件以依賴於圖案形成裝置的方向、光刻設備的設計以及諸 如例如圖案形成裝置是否保持在真空環境中等其他條件的方式保持圖案形成裝置。所述圖 案形成裝置支撐件可以採用機械的、真空的、靜電的或其它夾持技術來保持圖案形成裝置。 所述圖案形成裝置支撐件可以是框架或臺，例如，其可以根據需要成為固定的或可移動的。 所述圖案形成裝置支撐件可以確保圖案形成裝置位於所需的位置上（例如相對於投影系 統）。這裡使用的任何術語"掩模版"或"掩模"可以看作與更為上位的術語"圖案形成裝 置"同義。
[0040] 這裡所使用的術語"圖案形成裝置"應該被廣義地理解為表示能夠用於將圖案在 輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標部分上形成圖案的任何裝置。應該注意 的是，賦予輻射束的圖案可能不與襯底的目標部分上的所需圖案精確地對應（例如，如果 所述圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵）。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標部分上 形成的器件中的特定的功能層相對應，例如集成電路。
[0041] 圖案形成裝置可以是透射型的或反射型的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編 程反射鏡陣列以及可編程LCD面板。掩模在光刻技術中是熟知的，並且包括諸如二元掩模 類型、交替型相移掩模類型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩模類型。可 編程反射鏡陣列的示例採用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射鏡可以獨立地傾斜，以便 沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反射鏡矩陣反射的 輻射束。
[0042] 這裡使用的術語"投影系統"可以廣義地解釋為包括任意類型的投影系統，包括折 射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學系統、或其任意組合，如對於所使 用的曝光輻射所適合的、或對於諸如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這 裡使用的任何術語"投影透鏡"可以認為是與更上位的術語"投影系統"同義。
[0043] 如這裡所示的，所述設備是透射型的（例如，採用透射式掩模）。替代地，所述設備 可以是反射型的（例如，採用如上所述類型的可編程反射鏡陣列，或採用反射式掩模）。 [0044] 光刻設備可以是具有兩個（雙臺）或更多襯底臺（和/或兩個或更多的掩模臺） 的類型。在這種"多平臺"機器中，可以並行地使用附加的臺，或可以在一個或更多個臺上 執行預備步驟的同時，將一個或更多個其它臺用於曝光。
[0045] 所述光刻設備還可以是這種類型：其中襯底的至少一部分可以由具有相對高的折 射率的液體（例如水）覆蓋，以便填充投影系統和襯底之間的空間。浸沒液體還可以施加 到光刻設備中的其他空間，例如掩模和投影系統之間的空間。浸沒技術用於提高投影系統 的數值孔徑在本領域是熟知的。這裡使用的術語"浸沒"並不意味著必須將結構（例如襯 底）浸入到液體中，而僅意味著在曝光過程中液體位於投影系統和該襯底之間。
[0046] 參照圖1，照射器IL接收來自輻射源SO的輻射束。所述源和光刻設備可以是分立 的實體（例如當該源為準分子雷射器時）。在這種情況下，不會將該源考慮成形成光刻設備 的一部分，並且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或擴束器的束傳遞系統BD的幫助，將 所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源可以是所述光刻設備的 組成部分（例如當所述源是汞燈時）。可以將所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要時 設置的所述束傳遞系統BD -起稱作輻射系統。
[0047] 所述照射器IL可以包括用於調整所述輻射束的角強度分布的調整器AD。通常，可 以對所述照射器的光瞳平面中的強度分布的至少所述外部和/或內部徑向範圍（一般分別 稱為σ-外部和〇-內部）進行調整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部件，例如 整合器IN和聚光器C0。可以將所述照射器用於調節所述輻射束，以在其橫截面中具有所需 的均勻性和強度分布。
[0048] 所述輻射束B入射到保持在圖案形成裝置支撐件（例如，掩模臺MT)上的所述圖 案形成裝置（例如，掩模）MA上，並且通過所述圖案形成裝置來形成圖案。已經穿過圖案形 成裝置（例如，掩模）MA之後，所述輻射束B通過投影系統PS，所述投影系統將輻射束聚焦 到所述襯底W的目標部分C上。通過第二定位裝置PW和位置傳感器IF (例如，幹涉儀器件、 線性編碼器、二維編碼器或電容傳感器）的幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便 將不同的目標部分C定位於所述輻射束B的路徑中。類似地，例如在從掩模庫的機械獲取 之後或在掃描期間，可以將所述第一定位裝置PM和另一個位置傳感器（在圖1中沒有明確 地示出）用於相對於所述輻射束B的路徑精確地定位圖案形成裝置（例如掩模）M。通常， 可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊（粗定位）和短行程模塊（精定 位）的幫助來實現圖案形成裝置支撐件（例如掩模臺）MT的移動。類似地，可以採用形成 所述第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊來實現所述襯底臺WT的移動。 在步進機的情況下（與掃描器相反），圖案形成裝置支撐件（例如掩模臺）MT可以僅與短行 程致動器相連，或可以是固定的。
[0049] 可以使用掩模對準標記M1、M2和襯底對準標記P1、P2來對準圖案形成裝置（例如 掩模）MA和襯底W。儘管所示的襯底對準標記佔據了專用目標部分，但是它們可以位於目標 部分（這些公知為劃線對齊標記）之間的空間中。類似地，在將多於一個的管芯設置在圖 案形成裝置（例如掩模）MA上的情況下，所述掩模對準標記可以位於所述管芯之間。小的 對準標記也可以被包括在管芯內、在器件特徵之間，在這種情況下，期望所述標記儘可能小 且不需要任何與相鄰的特徵不同的成像或處理條件。檢測對準標記的對準系統將在下文中 進一步描述。
[0050] 可以將所示的設備用於以下模式中的至少一種中：
[0051] 1.在步進模式中，在將圖案形成裝置支撐件（例如掩模臺）MT和襯底臺WT保持為 基本靜止的同時，將賦予所述輻射束的整個圖案一次投影到目標部分C上（S卩，單一的靜態 曝光）。然後將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不同目標部分C曝光。 在步進模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單一的靜態曝光中成像的所述目標部分C的尺 寸。
[0052] 2.在掃描模式中，在對圖案形成裝置支撐件（例如掩模臺）MT和襯底臺WT同步地 進行掃描的同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標部分C上（即，單一的動態曝光）。 襯底臺WT相對於圖案形成裝置支撐件（例如掩模臺）MT的速度和方向可以通過所述投影 系統PS的（縮小）放大率和圖像反轉特性來確定。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限制 了單一的動態曝光中的所述目標部分的寬度（沿非掃描方向），而所述掃描移動的長度確 定了所述目標部分的高度（沿掃描方向）。
[0053] 3.在另一模式中，將用於保持可編程圖案形成裝置的圖案形成裝置支撐件（例如 掩模臺）MT保持為基本靜止，並且在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標部分C上的同時， 對所述襯底臺WT進行移動或掃描。在這種模式中，通常採用脈衝輻射源，並且在所述襯底 臺WT的每一次移動之後、或在掃描期間的連續輻射脈衝之間，根據需要更新所述可編程圖 案形成裝置。這種操作模式可易於應用於利用可編程圖案形成裝置（例如，如上所述類型 的可編程反射鏡陣列）的無掩模光刻術中。
[0054] 也可以採用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。
[0055] 光刻設備LA是所謂的雙平臺類型，其具有兩個襯底臺WTa、WTb和兩個站--曝光 站和測量站，在曝光站和測量站之間襯底臺可以被進行交換。當一個襯底臺上的一個襯底 在曝光站被進行曝光時，另一襯底可以被加載到測量站處的另一襯底臺上且執行各種預備 步驟。所述預備步驟可以包括使用水平傳感器LS對襯底的表面控制進行規劃和使用對準 傳感器AS測量襯底上的對準標記的位置。這能夠實質地增加設備的生產率。如果當襯底 臺處於測量站以及處於曝光站時，位置傳感器IF不能測量襯底臺的位置，則可以設置第二 位置傳感器來使得襯底臺的位置能夠在兩個站處被追蹤。
[0056] 如圖2所示，光刻設備LA形成光刻單元LC(有時也稱為光刻元或者光刻集群）的 一部分，光刻單元LC還包括用以在襯底上執行曝光前和曝光後處理的設備。通常，這些包 括用以沉積抗蝕劑層的旋塗器SC、用以對曝光後的抗蝕劑顯影的顯影器DE、激冷板CH和烘 烤板BK。襯底操縱裝置或機械人RO從輸入/輸出口 1/01、1/02拾取襯底，然後將它們在 不同的處理設備之間移動，然後將它們傳遞到光刻設備的進料臺LB。經常統稱為軌道的這 些裝置處在軌道控制單元TCU的控制之下，所述軌道控制單元TCU自身由管理控制系統SCS 控制，所述管理控制系統SCS也經由光刻控制單元LACU控制光刻設備。因此，不同的設備 可以被操作用於將生產率和處理效率最大化。
[0057] 暗場量測的示例可以在國際專利申請W02009/078708和W02009/106279中找 到，這兩篇專利文獻以引用方式整體併入本文。該技術的進一步的發展已經在公開的專 利公開出版物US20110027704A和US2011004379IA中進行了描述，並且在美國專利申請 US20120123581中進行了描述。所有這些申請的內容也以引用的方式併入本文。
[0058] 適用於本發明的實施例中的暗場量測設備如圖3(a)所示。目標光柵T和衍射的 光線在圖3(b)中被更詳細地示出。暗場量測設備可以是單獨的裝置或被包含在光刻設備 LA (例如在測量站處）或光刻單元LC中。光軸由虛線0表示，其有多個貫穿設備的支路。在 該設備中，由源11 (例如氙燈）發出的光藉助於包括透鏡12、14和物鏡16的光學系統經由 分束器15被引導到襯底W上。這些透鏡被布置成4F布置的雙序列。可以使用不同的透鏡 布置，只要這樣的透鏡布置仍然能夠將襯底圖像提供到檢測器上，並且同時對於空間-頻 率濾波允許訪問中間的光瞳平面。因此，輻射入射到襯底上的角度範圍可以通過在一平面 中定義表示襯底平面（在此稱為（共軛）光瞳平面）的空間譜的空間強度分布來選擇。尤 其，這可以通過將合適形式的孔板13在作為物鏡光瞳平面的後投影像的平面中插入到透 鏡12和14之間來完成。在所示的示例中，孔板13具有不同的形式，以13N和13S標記，允 許選擇不同的照射模式。在本示例中的照射系統形成離軸照射模式。在第一照射模式中， 孔板13N提供從標記為"N(北）"的方向（僅僅為了說明起見）的離軸。在第二照射模式 中，孔板13S用於提供類似的照射，但是從標記為"S(南）"的相反方向。也可以通過使用 不同的孔來實現其它的照射模式。光瞳平面的其餘部分期望是暗的，因為所期望的照射模 式之外的任何非必要的光將幹擾所期望的測量信號。
[0059] 如圖3(b)所不，目標光柵T和襯底W被放置成與物鏡16的光軸0正交。從偏離 光軸〇的一角度射到光柵T上的照射光線I產生第零級光線（實線0)和兩個第一級光線 (單點劃線+1和雙點劃線-1)。應當知曉，在過填充的小目標光柵的情況下，這些光線僅僅 是覆蓋包括量測目標光柵T和其它特徵的襯底的相應區域的許多平行光線之一。由於板13 中的孔具有有限的寬度（允許有用的光量通過所必須的），所以入射光線I實際上將佔據一 角度範圍，被衍射的光線0和+1/-1將被稍稍擴散。根據小目標的點擴散函數，每個衍射級 +1和-1將被進一步在一角範圍上擴散，而不是如所示出的理想的單條光線。注意，光柵節 距和照射角可以被設計或調整成使得進入物鏡的第一級光線與中心光軸接近地或緊密地 對準。在圖3(a)和3(b)中示出的光線被示出為有些離軸，純粹是為了能夠使它們更容易 在圖中被區分出來。
[0060] 至少由襯底W上的目標所衍射的0和+1級被物鏡16所收集並通過分束器15被 引導返回。回到圖3(a)，第一和第二照射模式都通過指定標記為北（N)和南（S)的在直徑 上相對的孔來示出。當入射光線I來自光軸的北側時，即當使用孔板13N來應用第一照射 模式時，被標記為+I(N)的+1衍射光線進入物鏡16。相反，當使用孔板13S來應用第二照 射模式時，（被標記為-I (S)的）_1衍射光線是進入物鏡16的衍射光線。
[0061] 第二分束器17將衍射束分成兩個測量支路。在第一測量支路中，光學系統18使 用第零級和第一級衍射束在第一傳感器19 (例如CCD或CMOS傳感器）上形成目標的衍射 光譜（光瞳平面圖像）。每個衍射級擊中傳感器上的不同的點，以使得圖像處理可以對衍射 級進行比較和對比。由傳感器19所捕捉的光瞳平面圖像可以被用於會聚量測設備和/或 將第一級束的強度測量歸一化。光瞳平面圖像也可以用於許多的測量目的，例如重建，這不 是本公開的主題。
[0062] 在第二測量支路中，光學系統20、22在傳感器23 (例如C⑶或CMOS傳感器）上形 成襯底W上的目標的圖像。在第二測量支路中，孔徑光闌21設置在與光瞳平面共軛的平面 中。孔徑光闌21的功能是阻擋第零級衍射束以使得形成在傳感器23上的目標的圖像僅僅 由-1或+1第一級束形成。由傳感器19和23捕捉的圖像被輸出到圖像處理器和控制器 PU，所述圖像處理器和控制器的功能將依賴於所進行的測量的特定類型。注意到，術語 "圖像"在此用於廣泛的含義。如果僅存在-1和+1衍射級中的一個，則光柵線的圖像同樣 將不被形成。
[0063] 如圖3所示的孔板13和場光闌21的特定形式純粹是示例性的。在本發明的另一 實施例中，使用目標的同軸照射，且具有離軸孔的孔徑光闌用於基本上僅使一個第一級衍 射光通到或穿過至傳感器。在其它的實施例中，替代第一級束或除第一級束之外，可以將第 二級、第三級和更高級次的束（未在圖3中示出）用於測量。
[0064] 為了使照射能夠適應於這些不同類型的測量，孔板13可以包括在盤周圍形成的 多個孔圖案，所述盤旋轉以將期望的圖案帶入到合適的位置。替代地或附加地，一組板13 可以被設置和交換以實現相同的效果。也可以使用可編程照射裝置，例如可變形反射鏡陣 列或透射式空間光調製器。移動的反射鏡或稜鏡可以被用作調整照射模式的另一種方式。
[0065] 如剛剛關於孔板13所進行的解釋，用於成像的衍射級的選擇可以替代地通過變 更光瞳光闌（pupil-stop) 21或通過更換具有不同的圖案的光瞳光闌或通過將固定的場光 闌替換為可編程空間光調製器來實現。在這種情況下，測量光學系統的照射側可以保持恆 定，同時，其處於具有第一和第二模式的成像側。因此，在本發明公開內容中，有效地存在三 種類型的測量方法，每一種方法都有其自身的優勢和劣勢。在一種方法中，照射模式被改變 以測量不同的衍射級。在另一種方法中，成像模式被改變。在第三種方法中，照射模式和成 像模式保持不變，但是目標被轉過180度。在每種情況下，所期望的效果是相同的，即選擇 非零級衍射輻射的在目標的衍射光譜中彼此對稱地對置的第一部分和第二部分。在原理 上，衍射級的期望的選擇可以通過同時地改變照射模式和成像模式的組合來獲得，但是這 可能帶來缺點而沒有優點，因此，其將不被進一步討論。
[0066] 儘管用於本示例中的成像的光學系統具有由場光闌21限制的寬的入射光瞳，但 是在其他實施例或應用中，成像系統自身的入射光瞳尺寸可以足夠小以限制至所期望的衍 射級，因此也用作場光闌。不同的孔板如圖3(c)和（d)所示，它們可以被使用，如下文所進 一步描述的。
[0067] 典型地，目標光柵將與其或沿南北或沿東西延伸的光柵線對準。也就是說，光柵將 在襯底W的X方向上或Y方向上對準。注意到，孔板13N或13S可以僅僅用於測量在一個 方向上定向（X或Y，依賴於設置）的光柵。對於正交光柵的測量，可以實現目標轉過90度 和270度。然而，更方便地，使用孔板13E或13W將來自東或西的照射設置在照射光學裝置 中，如圖3 (c)所示。孔板13N至13W可以被獨立地形成和互換，或它們可以是能夠旋轉90、 180或270度的單個孔板。如已經描述的，如圖3 (c)所示的離軸孔可以被設置在場光闌21 中，而不是被設置在照射孔板13中。在該情況下，照射將沿軸線進行。
[0068] 圖3(d)示出可以用於組合第一對和第二對孔板的照射模式的第三對孔板。孔板 13NW具有位於北和東的孔，而孔板13SE具有位於南和西的孔。假定在這些不同的衍射信號 之間的串擾不太大，則X光柵和Y光柵兩者的測量可以在不改變照射模式的情況下進行。
[0069] 圖4示出根據已知的實踐在襯底上形成的複合目標。該複合目標包括緊密地定位 在一起的四個光柵32至35,以使得它們都將在由量測設備的照射束形成的測量光斑31內。 於是，四個目標都被同時地照射並被同時地成像在傳感器19和23上。在專用於重疊測量 的一示例中，光柵32至35自身是由重疊光柵形成的複合光柵，所述重疊光柵在形成在襯底 W上的半導體器件的不同層中被圖案化。光柵32至35可以具有被不同地偏置的重疊偏移， 以便便於在複合光柵的不同部分形成所在的層之間的重疊測量。光柵32至35也可以在它 們的方向上不同或具有不同的方向，如圖所示，以便在X方向和Y方向上衍射入射的輻射。 在一個不例中，光柵32和34分別是具有+d、-d偏置的X方向光柵。這意味著，光柵32具 有其重疊分量或成分，所述重疊分量或成分布置成使得如果它們都恰好被印刷在它們的名 義位置上，則所述重疊分量或成分之一將相對於另一重疊分量或成分偏置距離d。光柵34 具有其分量或成分，所述分量或成分布置成使得如果被完好地印刷則將存在d的偏置，但 是該偏置的方向與第一光柵的相反，等等。光柵33和35分別是具有偏置+d和-d的Y方 向光柵。儘管四個光柵被示出，但是另一實施例可能需要更大的矩陣來獲得所期望的精度。 例如，9個複合光柵的3X3陣列可以具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。這 些光柵的獨立的圖像可以在由傳感器23捕捉的圖像中被識別。
[0070] 圖5示出可以使用圖3的設備中的圖4的目標、使用如圖3(d)的孔板13NW或13SE 在傳感器23上形成並由傳感器23檢測的圖像的示例。儘管光瞳平面圖像傳感器19不能分 辨不同的各個光柵32至35,但是圖像傳感器23可以分辨不同的各個光柵32至35。暗矩 形表示傳感器上的像場，其中襯底上的照射光斑31被成像到相應的圓形區域41中。在該 區域中，矩形區域42-45表示各個小目標光柵32至35的圖像。如果光柵位於產品區域中， 則產品特徵也可以在該像場的周邊處是可見的。圖像處理器和控制器PU使用模式識別來 處理這些圖像，以識別光柵32至35的獨立的圖像42至45。以這種方式，圖像不必非常精 確地在傳感器框架內的特定位置處對準，這在整體上極大地提高了測量設備的生產率。然 而，如果成像過程受到像場上的不均勻性的影響，則保持對精確對準的要求。在本發明的一 個實施例中，四個位置Pl至P4被識別且光柵被與這些已知的位置儘可能地對準。
[0071] -旦光柵的獨立的圖像已經被識別，那些各個圖像的強度可以被測量，例如通過 對所識別的區域中的所選的像素強度值進行平均或求和來實現。圖像的強度和/或其它性 質可以相互對比。這些結果可以被組合以測量光刻過程的不同的參數。重疊性能是這種參 數的重要的示例。
[0072] 圖6示出如何例如使用在申請W0201I/012624(該文件以引用的方式整體併入 本文）中描述的方法、通過光柵的不對稱度來測量包含分量光柵或組成光柵（component grating) 32至35的兩個層之間的重疊誤差，所述不對稱度通過比較它們在+1級和-1級 暗場圖像中的強度來獲得。在步驟Sl中，襯底，例如半導體晶片，通過圖2的光刻單元一次 地或更多次地處理，以形成包括重疊目標32至35的結構。在步驟S2中，使用圖3的量測 設備，光柵32至35的圖像僅利用第一級衍射束中的一個（例如-1級衍射束）來獲得。然 後，通過改變照射模式、或改變成像模式、或通過將襯底W在量測設備的視場中旋轉180度， 可以利用另一個第一級衍射束（+1)來獲得光柵的第二圖像（步驟S3)。因此，+1級衍射輻 射在第二圖像中被捕捉。
[0073] 注意到，通過在每個圖像中包括僅僅一半的第一級衍射輻射，在此所述的"圖像" 不是常規的暗場顯微鏡圖像。各個光柵線將不被分辨。每個光柵僅僅由具有一定強度水平 的區域來表示。在步驟S4中，感興趣的區域（ROI)在每個分量光柵或組成光柵（component grating)的圖像內被細緻地識別，強度水平將據此來測量。這樣做是因為，尤其是在各個光 柵圖像的邊緣附近，通常，強度值可能高度地依賴於過程變量，例如抗蝕劑厚度、成分、線形 狀以及邊緣效應。
[0074] 已經針對於每個獨立的光柵對ROI進行了識別和測量其強度，這樣就可以確定光 柵結構的不對稱度，並因此確定重疊誤差。這被通過如下方式完成：由圖像處理器和控制器 在步驟S5中針對於每個光柵32-35的+1和-1衍射級所獲得的強度值進行比較，以識別 它們的強度中的任何差異，以及（S6)，根據光柵的重疊偏置的知識來確定目標T附近的重 疊誤差。
[0075] 在上述的現有應用中，公開了用於使用上述基本方法來提高重疊測量的品質的各 種技術。例如，在圖像之間的強度差可以歸於用於不同的測量的光路中的差異，而不純粹是 目標的不對稱度。照射源11可以使得照射光斑31的強度和/或相位不均勻。可以確定校 正並將該校正應用於參照例如傳感器23的像場中的目標圖像的位置來最小化這種誤差。 這些技術在現有應用中被解釋，在此將不對細節進行進一步地解釋。它們可以與在本申請 中新公開的技術結合使用，下面將對本申請的技術進行描述。
[0076] 在本申請中，我們提出了採用圖6所示的方法、利用具有在橫過襯底的部位上分 布的三個或更多個偏置的光柵來測量重疊。通過測量具有至少三個不同的偏置的光柵的不 對稱度，在步驟S6中的計算可以被修改以便校正目標光柵中的特徵不對稱度，例如由實際 的光刻過程中的底光柵不對稱度（BGA)造成的不對稱度。使用橫過襯底的重疊誤差的多參 數模型能夠將偏置重疊的光柵分布在橫過襯底的部位處，節約空間成本（real-estate)，因 為不需要將複合的目標與所有偏置重疊的光柵定位在一起。
[0077] 在圖7中，曲線702示出在重疊誤差OV和針對於具有零偏移和在形成重疊光柵的 各個光柵內沒有特徵不對稱度的"理想"目標所測量的不對稱度A之間的關係。這些圖表 僅僅示出本發明的原理，且在每一圖表中，所測量的不對稱度A和重疊誤差OV的單位是任 意的。實際尺寸的示例將在下文進一步給出。
[0078] 在圖7的"理想"情形中，曲線702表示所測量的不對稱度A與重疊具有正弦關係。 正弦變化的周期P對應於光柵周期。該正弦形式在該示例中是純正弦，但是在其他情形中 可以包括諧波。為簡便起見，假定在該示例中，（a)來自目標的僅僅第一級衍射輻射到達成 像傳感器23 (或在給定實施例中的其等價物）以及（b)實驗性目標設計使得在這些第一級 內，獲得在強度和頂光柵與底光柵之間的重疊之間的純正弦關係。其在實際中是否成立有 賴於光學系統設計、照射輻射的波長和光柵的節距P以及目標的設計和堆疊。在第二、第三 或更高衍射級也對於由傳感器23所測量的強度有貢獻的實施例或該目標設計在第一衍射 級中產生諧波的實施例中，本領域技術人員可以容易地遵從本申請的教導以允許更高衍射 級存在。
[0079] 如上所述，偏置的光柵可以被用於測量重疊，而不是依賴於單一的測量。該偏置具 有限定在製作其所依據的圖案形成裝置（例如掩模版）中的已知值，其用作與所測量的信 號對應的重疊的晶片上校準。在附圖中，該計算以圖表方式示出。在步驟S1-S5中，不對稱 度測量A(+d)和A(_d)分別針對於具有偏置+d和-d的分量光柵或組成光柵而獲得。將這 些測量擬合成正弦曲線，給出了點704和706,如圖所示。已知該偏置，則可以計算真實的重 疊誤差OV。正弦曲線的節距P根據目標的設計是已知的。曲線702的豎直標尺開始不是已 知的，而是我們可以稱之為第一諧波比例常數K 1的未知因數。使用對於具有不同的已知偏 置的光柵的兩個測量可以求解兩個方程以計算未知的K1和重疊 OV。
[0080] 圖8示出引入特徵不對稱度的效應，例如處理步驟對於底光柵層的效應導致的特 徵不對稱度。"理想的"正弦曲線702不再應用。然而，本發明人已經意識到，至少近似地，底 光柵不對稱度或其它特徵不對稱度具有將偏移添加至不對稱度值A的效應，這在所有的重 疊值上是相對恆定的。所形成的曲線在圖中示出為712,所標示的A bm標記標示由於特徵不 對稱度造成的偏移。通過為多重光柵提供具有三個或更多個不同的偏置值的偏置方案，精 確的重疊測量仍然可以通過將所述測量擬合成偏移的正弦曲線712和去除該恆量來獲得。
[0081] 對於用於示出經過修改的測量和計算的原理的簡單示例，圖8示出被擬合成曲線 712的三個測量點714、716和718。所述點714和716由具有偏置+d和-d的光柵來測量， 對於圖7中的點704和706也是相同的。來自具有零偏置的光柵的第三不對稱度測量（在 該示例中）被描繪為718。將該曲線擬合於三個點能夠允許恆定的不對稱度值A bm，其由於 特徵不對稱度與由於重疊誤差所導致的正弦貢獻Aot分離所造成，以使得重疊誤差可以被 更精確地計算。
[0082] 如已經闡述的，經過修改的步驟S6的重疊計算依賴於一定的假定。首先，假定由 於特徵不對稱度造成的第一級強度不對稱度（例如BGA)獨立於針對感興趣的重疊範圍的 重疊，並因此，其可以由恆定偏移KQ來描述。該假設的有效性已經在基於模型的模擬中被 測試。另一假定是強度不對稱度表現為重疊的正弦函數，其周期P對應於光柵節距。通過 使用小節距-波長比，諧波數可以被設計成對於基於衍射的重疊是小的，該節距-波長比僅 僅允許來自光柵的少量的傳播衍射級。因此，在一些實施例中，對於強度-不對稱度的重疊 貢獻可以被假定成僅僅與一次諧波成正弦關係，且如果需要與二次諧波成正弦關係。同時， 在目標設計中，線寬和間隔可以用於優化，針對於主要地第一諧波的存在而調整或針對於 在先的兩個或三個諧波而調整。
[0083] 圖9示意性地示出圖案形成裝置M的整個布局。量測目標92可以被包括在所應用 的圖案的位於功能器件圖案區域90之間的劃線部分中。如所知的，圖案形成裝置M可以包 含單個器件圖案，或包含器件圖案陣列，條件是光刻設備的場足夠大以容納所述器件圖案 陣列。在圖9中的示例示出標示為D1-D4的四個器件區域。劃線目標92被設置成與這些 器件圖案區域相鄰且在它們之間。在已經完成的襯底上，例如半導體器件，襯底W將通過沿 著這些劃線切割而被分割成各個器件，以使得目標的存在不減小功能器件圖案所能夠獲得 的面積。在目標與常規的量測目標相比較小的情況下，它們也可以被部署在器件區域內以 允許更近地監視襯底上的光刻和過程性能。該類型的一些目標94在器件區域Dl中示出。 儘管圖9示出了圖案形成裝置M，但是相同圖案在光刻過程後被復現在襯底W上，並因此該 描述用於襯底W以及圖案形成裝置。
[0084] 圖10更詳細地示出在圖案形成裝置M上的產品區域90之一，更詳細地示出目標 92和94。同一圖案被製成並在襯底上的每個場處被重複。產品區域被標記為D，劃線區域 被標記為SL。在器件區域90中，目標94以期望的密度散布在產品特徵之間的不同部位處。 在劃線區域SL中，設置目標92。目標92和94具有例如圖4所示的形式，並可以使用圖3 的散射儀的暗場成像傳感器23來測量。
[0085] 圖11不出三個複合光柵結構，所述複合光柵結構在襯底上分布，並具有偏置方 案，所述偏置方案可以用於本發明的實施例中，將針對於重疊測量的兩個正交方向的分量 或組成光柵進行組合。圖11示出三個示例性目標111、112和113，其可以用於以BGA校正 實現重疊模型參數測量。為了求解重疊，需要至少三個偏置，因為有至少三個未知量：KQj 1 和重疊。
[0086] 本發明的實施例可以具有分布在待測區域上的單個偏置光柵：場，管芯或更小。其 它的實施例，例如如圖11所示，是與2x2目標設計可兼容的。進行如下標記：偏置=+d， 偏置=-d或偏置=0，例如，IOx 10 μ m2的目標可以使用以下偏置方案、通過光柵來製作，其 中，在該示例中，具有三個布局：
[0087] 目標 111 :+d，X ;+d，Y，_d，Y ;，_d，X
[0088] 目標 112 :+d，X ;+d，Y，0, Y ;，0, X
[0089] 目標 113 :0, X ;0, Y，-d，Y ;，-d，X
[0090] 所有這三個目標也可以用於使用基於光瞳檢測衍射的重疊（只要散射儀光斑尺 寸足夠小）或基於暗場衍射的重疊方法，使用對稱的或不對稱的第一諧波方法來計算重疊 的局部值。同時，局部的結果可以與模型參數化的模型的結果對比，例如所描述的六參數模 型，被重新計算至局部值，但包括所有的BGA及更高諧波校正。應當理解，本發明的實施例 不限於僅僅兩個高階諧波。
[0091] 這些目標的公共性質是它們都可以針對於重疊、以由上述前面的專利申請所知的 基於暗場圖像的技術被讀出。這能夠在小的目標上實現BGA校正的重疊而沒有疊層重建。
[0092] 圖11示出具有三個不同的偏置的複合光柵目標，其中X方向和Y方向光柵被橫過 目標區域設置。針對於每個方向的偏置方案被示出，但是當然其他方案可以被構想，只要至 少兩個，優選至少三個不同的偏置被包括在各個目標結構中在襯底上分布。具有每個偏置 值的X和Y光柵並排放置，儘管這不是必須的。X和Y光柵以交替的圖案彼此散布，以使得 不同的X光柵對角地間隔，而不是相互並排地布置，Y光柵對角地間隔，而不是相互並排地 布置。該布置可以幫助減小不同的偏置光柵的衍射信號之間的串擾。整個布置因此允許緊 湊的目標設計，而沒有良好的性能。儘管圖11中的分量光柵或組成光柵是方的，但是具有 X和Y分量光柵或組成光柵的複合光柵目標也可以製成為細長的光柵。不例例如在公開的 專利申請US20120044470中描述，該專利文件以引用方式整體併入本文。
[0093] 參考圖12,也可以使用每個目標（每個方向）一個偏置光柵。例如，為了考慮Ktl和 K1，存在針對X方向的五個未知參數和針對Y方向的五個未知參數（Ty， My，Ry，Ktly, Kly)。然後可以求解出每個方向的至少五個方程，因此需要每個方向五個不對稱 度測量。在該示例中，這意味著，在具有可忽略的噪聲的理想情況下，在每個方向上五個目 標足矣（在圖12的示例中，存在五個目標且每個目標具有每個方向上一個偏置光柵）。在 實際中，具有冗餘是有用的，例如將噪聲和可能的模型誤差平均掉。
[0094] 為了考慮三個參數VK1和重疊，需要三個不同的偏置（例如，+d，0，-d)。在該示 例情形中，目標數（5)高於偏置數（3)。參照圖12,5個目標被示出且存在三個不同的偏置 (+d，0,-d)，儘管並不是所有的目標都不同。然而，如上所述，在具有可忽略的噪聲的理想情 況下，在圖12中示出的配置足以確定在該示例中的所有未知參數。具有比在圖12中示出 的更多的冗餘，噪聲可以被平均掉，就針對於X和Y的T、R和M而言，可以實現更好的結果。 如果實驗性的事實比該6參數模型更複雜，更多的冗餘也是有用的。
[0095] 重疊誤差可以通過在兩個偏置光柵中的不對稱度的直接對比來確定。該重疊可以 被模型化以具有以下與不對稱度的單諧波關係：

【權利要求】
1. 一種測量光刻過程的參數的方法，所述方法包括步驟； (a)使用所述光刻過程W形成在橫跨襯底的多個部位處分布且具有重疊的周期結構 的多個目標結構，所述重疊的周期結構具有橫跨所述目標結構分布的多個不同的重疊偏置 值，所述目標結構中的至少一些包括多個重疊的周期結構，所述多個重疊的周期結構比所 述多個不同的重疊偏置值少； 化）照射所述目標結構和檢測在由所述目標結構散射的福射中的不對稱度； (C)使用所檢測的不對稱度來確定所述參數。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中使用所檢測的不對稱度來確定所述參數的步驟 (C)包括在重疊誤差和不對稱度之間的假定的非線性關係。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中使用所檢測的不對稱度來確定所述參數的步 驟（C)包括使用在橫跨襯底的不同部位處分布的並且具有=個或更多個不同的各個重疊 偏置值的=個或更多個目標結構的所檢測的不對稱度、W通過使用所述=個不同的重疊偏 置值的知識來確定所述參數。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中使用所檢測的不對稱度來確定所述 參數的步驟（C)包括使用橫跨襯底的重疊誤差的多參數模型。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中重疊誤差的所述多參數模型包括表示平移、放大、 旋轉和襯底坐標的參數。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中重疊誤差的所述多參數模型是至少六參數模型。
7. 根據權利要求2或引用權利要求2的權利要求3至6中的任一項所述的方法，其中， 所述假定的非線性關係是正弦函數、或可選地是彼此W諧波方式關聯的正弦函數的組合。
8. 根據前述任一項權利要求所述的方法，其中，使用所檢測的不對稱度來確定所述參 數的步驟（C)WW下假定來執行；對於由於所述周期結構中的一個或更多個內的特徵不對 稱度造成的整體不對稱度的貢獻對於所有的重疊值是恆定的。
9. 根據權利要求2或引用權利要求2的權利要求3-8中任一項所述的方法，其中，使用 所檢測的不對稱度來確定所述參數的步驟（C)WW下假定來執行：對於由於所述周期結構 中的一個或更多個內的特徵不對稱度造成的整體不對稱度的貢獻和用於描述該假定的非 線性關係的一個或更多個諧波比例常數是浮動的。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述不同的重疊偏置值所跨的範圍 大於所述周期結構的相應的節距的4%、10%，可選地大於所述周期結構的相應的節距的 15%或 20%。
11. 一種用於測量光刻過程的參數的檢查設備，所述檢查設備包括： 用於襯底的支撐件，所述襯底具有在橫跨襯底的多個部位處分布且具有重疊的周期結 構的多個目標結構，所述重疊的周期結構具有橫跨所述目標結構分布的多個不同的重疊偏 置值，所述目標結構中的至少一些包括比所述多個不同的重疊偏置值少的多個重疊的周期 結構； 光學系統，用於照射目標結構和檢測由所述目標結構散射的福射中的不對稱度； 處理器，布置成使用所檢測的不對稱度來確定所述參數。
12. 根據權利要求11所述的檢查設備，其中所述處理器布置成通過包括在重疊誤差和 不對稱度之間的假定的非線性關係來使用所檢測的不對稱度確定所述參數。
13. 根據權利要求11或12所述的檢查設備，其中所述處理器布置成通過使用在橫跨襯 底的不同部位處分布且具有=個或更多個不同的各個重疊偏置值的=個或更多個目標結 構的所檢測的不對稱度、W通過使用所述=個不同的重疊偏置值的知識確定所述參數，來 使用所檢測到的不對稱度確定所述參數。
14. 根據權利要求11-13中任一項所述的檢查設備，其中，所述處理器布置成通過使用 橫跨襯底的重疊誤差的多參數模型來使用所檢測的不對稱度確定所述參數。
15. 根據權利要求14所述的檢查設備，其中重疊誤差的所述多參數模型包括表示平 移、放大、旋轉和襯底坐標的參數。
16. 根據權利要求15所述的檢查設備，其中重疊誤差的所述多參數模型是至少六參數 模型。
17. 根據權利要求12或引用權利要求12的權利要求13至16中的任一項所述的檢查 設備，其中，所述假定的非線性關係是正弦函數、或可選地是彼此W諧波方式關聯的正弦函 數的組合。
18. 根據權利要求11-17中任一項所述的檢查設備，其中，所述處理器布置成WW下假 定使用所檢測的不對稱度來確定所述參數：對於由於所述周期結構中的一個或更多個內的 特徵不對稱度造成的整體不對稱度的貢獻對於所有的重疊值是恆定的。
19. 根據權利要求12或引用權利要求12的權利要求13-18中任一項所述的檢查設備， 其中，所述處理器布置成WW下假定使用所檢測的不對稱度來確定所述參數；對於由於所 述周期結構中的一個或更多個內的特徵不對稱度造成的整體不對稱度的貢獻W及用於描 述該假定的非線性關係的一個或更多個諧波比例常數是浮動的。
20. 根據權利要求11-17中任一項所述的檢查設備，其中所述不同的重疊偏置值所跨 的範圍大於所述周期結構的相應的節距的4%、10%，可選地大於所述周期結構的相應的節 距的15%或20%。
21. -種電腦程式產品，包括機器可讀指令，所述機器可讀指令用於使得處理器執行 上述權利要求1至10中任一項所述的方法的處理步驟（C)。
22. -種光刻系統，包括； 光刻設備，所述光刻設備包括： 照射光學系統，布置成照射圖案； 投影光學系統，布置成將圖案的圖像投影到襯底上；W及 根據權利要求11至20中任一項的檢查設備， 其中，所述光刻設備布置成在將圖案應用於另外的襯底時使用來自所述檢查設備的測 量結果。
23. -種製造器件的方法，其中使用光刻過程將器件圖案應用於一系列襯底，所述方法 包括使用權利要求1至10中任一項所述的方法檢查形成為在至少一個所述襯底上的所述 器件圖案的一部分的或者在至少一個所述襯底上的所述器件圖案旁邊形成的至少一個周 期結構，並且根據所述方法的結果控制用於後續襯底的光刻過程。
24. -種襯底，包括在橫跨襯底的多個部位處分布且具有重疊的周期結構的多個目標 結構，所述重疊的周期結構具有橫跨所述目標結構分布的多個不同的重疊偏置值，所述目 標結構中的至少一些包括比所述多個不同的重疊偏置值少的多個重疊的周期結構。
【文檔編號】G03F7/20GK104471484SQ201380035631
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年6月17日 優先權日:2012年7月5日
【發明者】毛瑞特斯·范德查爾, K·巴哈特塔卡裡雅, H·斯米爾德 申請人:Asml荷蘭有限公司