相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年9月1日提交的歐洲申請14183095.0的優(yōu)先權(quán)，該申請通過引用整體并入本文。

本發(fā)明涉及可用于例如通過光刻技術(shù)執(zhí)行器件的制造時(shí)的量測的方法和檢查設(shè)備。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于在這樣的檢查設(shè)備中使用的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和使用光刻技術(shù)制造器件的光刻系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

光刻設(shè)備是將期望的圖案施加到襯底上、通常到襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。光刻設(shè)備可以例如用在集成電路(ic)的制造中。在這種情形下，備選地稱作掩?；蜓谀０娴膱D案形成裝置可以用于生成要形成在ic的單獨(dú)層上的電路圖案。該圖案可以被轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括裸片的一部分、一個(gè)或若干裸片)上。圖案的轉(zhuǎn)移典型地憑借成像到設(shè)置在襯底上的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上。一般來說，單個(gè)襯底將包含被相繼地圖案化的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。

在光刻工藝中，期望頻繁地進(jìn)行所創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)的測量，例如用于工藝控制和驗(yàn)證。用于進(jìn)行這樣的測量的各種工具是已知的，包括通常用于測量臨界尺寸(cd)的掃描電子顯微鏡，和用以測量重疊、器件中的兩個(gè)層的對齊的精度的專業(yè)工具。近年來，開發(fā)了各種形式的散射儀用于在光刻領(lǐng)域中使用。這些裝置將輻射的射束引導(dǎo)到目標(biāo)上并測量散射的輻射的一個(gè)或多個(gè)屬性—例如，根據(jù)波長變化的在反射的單個(gè)角度處的強(qiáng)度；根據(jù)反射角度變化的在一個(gè)或多個(gè)波長處的強(qiáng)度；或者根據(jù)反射角度變化的偏振—以獲得可以從其確定目標(biāo)的感興趣的屬性的衍射“光譜”。

已知散射儀的示例包括us2006033921a1和us2010201963a1中描述的類型的角度分辨散射儀。由這樣的散射儀使用的目標(biāo)相對大，例如40μm×40μm的光柵，并且測量射束生成小于光柵(即，光柵被欠填充)的光斑。除了通過重建進(jìn)行的特征形狀的測量之外，可以如已公布的專利申請us2006066855a1中所描述的那樣使用這樣的設(shè)備來測量基于衍射的重疊。使用衍射階的暗場成像進(jìn)行的基于衍射的重疊量測使得能夠?qū)崿F(xiàn)較小目標(biāo)上的重疊測量。暗場成像量測的示例可以在國際專利申請us20100328655a1和us2011069292a1中找到，這些文獻(xiàn)通過引用整體并入本文。該技術(shù)的進(jìn)一步的發(fā)展已描述在已公布的專利出版物us20110027704a、us20110043791a、us2011102753a1、us20120044470a、us20120123581a、us20130258310a、us20130271740a和wo2013178422a1中。這些目標(biāo)可以小于照射光斑并且可以被晶片上的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包圍。可以使用復(fù)合光柵目標(biāo)在一個(gè)圖像中測量多個(gè)光柵。所有這樣申請的內(nèi)容也通過引用并入本文。

在已知量測技術(shù)中，通過在使目標(biāo)轉(zhuǎn)動或者改變照射模式或成像模式的同時(shí)在某些條件下測量目標(biāo)兩次來獲得重疊測量結(jié)果，以單獨(dú)地獲得-1和+1衍射階強(qiáng)度。比較對于給定光柵的這些強(qiáng)度提供了光柵中的不對稱性的測量，并且重疊光柵中的不對稱性可以用作重疊誤差的指標(biāo)。除了重疊之外，可以使用與圖4中圖示出的相同的一般形式的目標(biāo)并通過相同的一般過程來測量光刻工藝的其他性能參數(shù)。目標(biāo)可以設(shè)計(jì)成其中目標(biāo)的不對稱性例如取決于光刻工藝中的聚焦誤差或曝光劑量誤差。

因?yàn)閺?fù)合光柵目標(biāo)中的單獨(dú)的光柵的降低了的大小，暗場圖像中的邊緣效應(yīng)(條紋(fringes))變得顯著，并且在目標(biāo)內(nèi)的不同光柵的圖像之間可能存在有串?dāng)_。為了解決該問題，上面提到的us20110027704a教導(dǎo)僅選擇各光柵的圖像的中央部分作為“感興趣區(qū)域”(roi)。僅使用roi內(nèi)的像素值來計(jì)算不對稱性和重疊。

然而，隨著考慮愈來愈小的目標(biāo)，可限定為沒有邊緣效應(yīng)的roi的大小降低到愈來愈小數(shù)量的像素。結(jié)果，對于給定的采集時(shí)間，測量本質(zhì)上更加嘈雜。此外，在定位roi時(shí)的任何變化都變成在測得的不對稱性上的誤差的顯著源。

邊緣效應(yīng)可能非常強(qiáng)烈。光柵的不對稱邊緣如果大且強(qiáng)烈到足以在roi內(nèi)結(jié)束，則它們會增加強(qiáng)度信號誤差。對于roi的放置上的小圖案識別誤差，高強(qiáng)度邊緣的僅一小部分可能會在roi內(nèi)結(jié)束。邊緣效應(yīng)的少量存在不是問題，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的1σ或2σ濾波器在去除這些像素上是成功的。然而，對于較大的圖案識別誤差，2σ濾波器將不太好地工作并且將引入強(qiáng)度信號上的較大誤差。

作為吉布斯現(xiàn)象(gibbsphenomenon)的結(jié)果可能會在roi內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)度上的振蕩。這可能例如當(dāng)在散射儀中使用0.4na(數(shù)值孔徑)的光瞳濾波器并且有限數(shù)量的傅里葉分量可用于形成光柵場圖像時(shí)發(fā)生。這造成橫跨光柵圖像的強(qiáng)度的周期性振蕩。因?yàn)樵撔?yīng)，周期性振蕩的頂部上的roi的稍微不同的放置都會造成橫跨roi的不同的平均強(qiáng)度。因此，最終的平均強(qiáng)度對roi的放置非常敏感。

橫跨光柵圖像的強(qiáng)度梯度可能由離焦與高na檢測組合的影響引起。最終影響是roi不得不被放置在強(qiáng)度上的斜坡上。在該情況中定位上的誤差將造成平均強(qiáng)度上的額外誤差?？梢灶A(yù)料到這些強(qiáng)度梯度將在未來的設(shè)備中更加嚴(yán)重，其中散射的輻射的離軸照射和離軸聚集使得信號對聚焦誤差更加敏感。還有，在聚焦誤差的情況下，混合目標(biāo)內(nèi)的分量光柵的圖像可以在不同方向上移動以便相互重疊?，F(xiàn)有的信號提取方法將越來越受到挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明人認(rèn)識到可以改善重疊目標(biāo)的暗場強(qiáng)度測量。本發(fā)明旨在提供一種測量目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的方法，其解決上面標(biāo)識出的已知技術(shù)的問題中的一個(gè)或多個(gè)。

本發(fā)明在第一方面中提供一種測量襯底上的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的方法，方法包括如下步驟：

(a)使用由目標(biāo)結(jié)構(gòu)在照射下衍射的輻射的預(yù)定部分獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)的圖像；

(b)限定多個(gè)候選感興趣區(qū)域，各候選感興趣區(qū)域包括在所述圖像中的多個(gè)像素；

(c)至少部分基于感興趣區(qū)域內(nèi)的像素的信號值，限定用于候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值；

(d)直接或間接限定目標(biāo)信號函數(shù)，目標(biāo)信號函數(shù)限定了圖像中的各像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)，各像素的貢獻(xiàn)取決于(i)哪個(gè)候選感興趣區(qū)域包含該像素和(ii)那些候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值；以及

(e)使用通過根據(jù)限定的目標(biāo)信號函數(shù)將來自檢測到的圖像的多個(gè)像素信號值組合而直接或間接計(jì)算的目標(biāo)信號值，來獲得相同目標(biāo)結(jié)構(gòu)或不同目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的測量。

本發(fā)明在第二方面中提供一種用于測量襯底上的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的檢查設(shè)備，設(shè)備包括：

-支撐件，用于在其上形成有所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的襯底；

-光學(xué)系統(tǒng)，用于照射目標(biāo)結(jié)構(gòu)并且使用由目標(biāo)結(jié)構(gòu)衍射的輻射的預(yù)定部分來獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)的圖像；

-處理器，被布置成：

限定多個(gè)候選感興趣區(qū)域，各候選感興趣區(qū)域包括在所述圖像中的多個(gè)像素；

至少部分基于感興趣區(qū)域內(nèi)的像素的信號值限定用于候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值；

直接或間接限定目標(biāo)信號函數(shù)，目標(biāo)信號函數(shù)限定了圖像中的各像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)，各像素的貢獻(xiàn)取決于(i)哪個(gè)候選感興趣區(qū)域包含該像素和(ii)那些候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值；以及

使用通過根據(jù)限定的目標(biāo)信號函數(shù)將來自檢測到的圖像的多個(gè)像素信號值組合而直接或間接計(jì)算的目標(biāo)信號值來獲得相同目標(biāo)結(jié)構(gòu)或不同目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的測量。

本發(fā)明在第三方面中提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于引起通用處理設(shè)備執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法的步驟(b)至(e)的機(jī)器可讀指令。

本發(fā)明在第四方面中提供一種光刻系統(tǒng)，包括：

光刻設(shè)備，包括：

照射光學(xué)系統(tǒng)，被布置成照射圖案；

投影光學(xué)系統(tǒng)，被布置成將圖案的圖像投影到襯底上；和

根據(jù)第二方面的檢查設(shè)備，

其中光刻設(shè)備被布置成在將圖案施加到進(jìn)一步的襯底時(shí)使用來自檢查設(shè)備的測量結(jié)果。

本發(fā)明在第五方面中提供一種制造器件的方法，其中使用光刻工藝將器件圖案施加至一系列襯底，方法包括使用根據(jù)第一方面的方法檢查作為所述器件圖案的一部分或在所述器件圖案旁邊形成在所述襯底中的至少一個(gè)上的至少一個(gè)目標(biāo)結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)方法的結(jié)果來控制用于后面的襯底的光刻工藝。

下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作。需要注意的是，本發(fā)明不限于本文描述的特定實(shí)施例，這樣的實(shí)施例在本文中呈現(xiàn)僅用于說明的目的。附加實(shí)施例對于相關(guān)領(lǐng)域(多個(gè))技術(shù)人員來說基于本文所包含的教導(dǎo)是顯而易見的。

附圖說明

現(xiàn)在將參照隨附示意圖通過僅示例的方式來描述本發(fā)明的實(shí)施例，在圖中對應(yīng)的附圖標(biāo)記表示對應(yīng)的部件，并且其中：

圖1描繪了光刻設(shè)備；

圖2描繪了可以在其中使用根據(jù)本發(fā)明的檢查設(shè)備的光刻單元或簇；

圖3包括(a)使用第一對照射孔徑的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于在測量目標(biāo)時(shí)使用的暗場散射儀的示意圖，(b)對于照射的給定方向的目標(biāo)光柵的衍射光譜的細(xì)節(jié)，(c)在使用用于基于衍射的重疊測量的散射儀時(shí)提供了進(jìn)一步的照射模式的第二對照射孔徑，和(d)組合了第一和第二對孔徑的第三對照射孔徑；

圖4描繪了已知形式的多個(gè)光柵目標(biāo)和襯底上的測量光斑的輪廓線；

圖5描繪了在圖3的散射儀中獲得的圖4的目標(biāo)的圖像；

圖6是示出了使用圖3的散射儀進(jìn)行的已知重疊測量方法的步驟的流程圖；

圖7圖示出根據(jù)傳統(tǒng)量測技術(shù)的暗場重疊目標(biāo)的圖像和目標(biāo)的光柵中的一個(gè)光柵中的感興趣區(qū)域(roi)的定位；

圖8圖示出遭受邊緣效應(yīng)和強(qiáng)度振蕩與梯度的暗場圖像；

圖9圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的roi放置；

圖10示出了在3-d中示出對于sx(x軸)、sy(y軸)、px和py的不同組合的示例優(yōu)化度量3σi(以％為單位)的分布的圖表；

圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用圖3的散射儀進(jìn)行的重疊測量方法的步驟的流程圖；

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的確定目標(biāo)強(qiáng)度值的步驟的流程圖；以及

圖13示意性地圖示出可編程以實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的處理器的數(shù)據(jù)處理硬件。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述發(fā)明的實(shí)施例之前，呈現(xiàn)出可以在其中實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的示例環(huán)境是有益的。

圖1示意性地描繪了光刻設(shè)備la。設(shè)備包括：照射系統(tǒng)(照射器)il，被配置成調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)(例如，掩模臺)mt，被構(gòu)造成支撐圖案形成裝置(例如，掩模)ma并連接至配置成根據(jù)某些參數(shù)將圖案形成裝置準(zhǔn)確地定位的第一定位器pm；兩個(gè)襯底臺(例如，晶片臺)wta和wtb，各被構(gòu)造成保持襯底(例如，涂有抗蝕劑的晶片)w并且各連接至配置成根據(jù)某些參數(shù)將襯底準(zhǔn)確地定位的第二定位器pw；和投影系統(tǒng)(例如，折射投影透鏡系統(tǒng))ps，被配置成將通過圖案形成裝置ma賦予輻射束b的圖案投影到襯底w的目標(biāo)部分c(例如，包括一個(gè)或多個(gè)裸片)上。參考框架rf將各種部件連接，并且用作用于設(shè)置和測量圖案形成裝置和襯底的及它們上的特征的位置。

照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型的光學(xué)部件，或者它們的任何組合，用于引導(dǎo)、成形或控制輻射。

圖案形成裝置支撐件以取決于圖案形成裝置的取向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)和諸如例如圖案形成裝置是否被保持在真空環(huán)境中等的其他條件的方式來保持圖案形成裝置。圖案形成裝置支撐件可以采取很多形式。圖案形成裝置支撐件可以確保圖案形成裝置例如相對于投影系統(tǒng)處于期望的位置。

本文使用的術(shù)語“圖案形成裝置”應(yīng)該被廣義地解釋為是指可以用來在其橫截面中賦予輻射束以圖案以便在襯底的目標(biāo)部分中創(chuàng)建圖案的任何裝置。應(yīng)該注意的是，賦予輻射束的圖案可以不是確切地對應(yīng)于襯底的目標(biāo)部分中的期望圖案，例如，如果圖案包括相移特征或所謂的輔助特征的話。一般情況下，賦予輻射束的圖案將對應(yīng)于正在目標(biāo)部分中創(chuàng)建的器件(諸如集成電路等)中的特定功能層。

如這里所描繪的，設(shè)備是透射型的(例如，采用透射圖案形成裝置)。備選地，設(shè)備可以是反射型的(例如，采用如上面所提及的類型的可編程反射鏡陣列，或者采用反射掩模)。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編程反射鏡陣列和可編程lcd面板。本文中的術(shù)語“掩模版”或“掩?！钡娜魏问褂每梢员灰暈榕c更上位的術(shù)語“圖案形成裝置”同義。術(shù)語“圖案形成裝置”也可以被解釋為是指以數(shù)字形式存儲了用于在控制這樣的可編程圖案形成裝置時(shí)使用的圖案信息的裝置。

本文使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”應(yīng)該被廣義地解釋為涵蓋了任何類型的投影系統(tǒng)，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁和靜電光學(xué)系統(tǒng)，或者它們的任何組合，視正使用的曝光輻射或者諸如浸沒液體的使用或真空的使用等的其他因素的情況而定。本文中的術(shù)語“投影透鏡”的任何使用可以被視作與更上位的術(shù)語“投影系統(tǒng)”同義。

光刻設(shè)備也可以是如下類型的：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(tǒng)與襯底之間的空間。浸沒液體也可以施加至光刻設(shè)備中的其他空間，例如在掩模與投影系統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。

在操作中，照射器il從輻射源so接收輻射束。源和光刻設(shè)備可以是分離的實(shí)體，例如當(dāng)源是受激準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在這樣的情況中，源不視為形成光刻設(shè)備的一部分，并且輻射束在光束傳遞系統(tǒng)bd的幫助下被從源so傳遞至照射器il，光束傳遞系統(tǒng)bd包括例如合適的引導(dǎo)反射鏡和/或擴(kuò)束器。在其他情況中，源可以是光刻設(shè)備的一體部分，例如當(dāng)源是汞燈時(shí)。源so和照射器il與如果需要的話的光束傳遞系統(tǒng)bd一起可以稱作輻射系統(tǒng)。

照射器il可以例如包括用于調(diào)整輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整器ad、積分器in和聚光器co。照射器可以用來調(diào)節(jié)輻射束，以在其橫截面中具有期望的均勻性和強(qiáng)度分布。

輻射束b入射在被保持在圖案形成裝置支撐件mt上的圖案形成裝置ma上，并通過圖案形成裝置而被圖案化。在橫穿圖案形成裝置(例如，掩模)ma之后，輻射束b通過了投影系統(tǒng)ps，該投影系統(tǒng)使射束聚焦到襯底w的目標(biāo)部分c上。在第二定位器pw和位置傳感器if(例如，干涉儀裝置、線性編碼器、2-d編碼器或電容傳感器)的幫助下，可以使襯底臺wta或wtb準(zhǔn)確地移動，例如以便將不同的目標(biāo)部分c定位在輻射束b的路徑中。類似地，第一定位器pm和另一位置傳感器(其在圖1中未明確描繪出)可以用來將圖案形成裝置(例如，掩模)ma相對于輻射束b的路徑準(zhǔn)確地定位，例如在從掩模庫進(jìn)行的機(jī)械檢索之后，或在掃描期間。

圖案形成裝置(例如，掩模)ma和襯底w可以利用掩模對齊標(biāo)記m1、m2和襯底對齊標(biāo)記p1、p2而對齊。盡管如所圖示出的襯底對齊標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但它們可以位于目標(biāo)部分之間(這些被稱為劃片道對齊標(biāo)記)。類似地，在其中超過一個(gè)的裸片設(shè)置于圖案形成裝置(例如，掩模)ma上的情況中，掩模對齊標(biāo)記可以位于裸片之間。小的對齊標(biāo)記也可以被包括在裸片內(nèi)、在器件特征之中，在該情況中，期望標(biāo)記盡可能地小并且不要求與相鄰的特征不同的任何成像或工藝條件。下面進(jìn)一步描述檢測對齊標(biāo)記的對齊系統(tǒng)。

所描繪的設(shè)備可以以各種各樣的模式使用。在掃描模式中，在將賦予輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分c上的同時(shí)同步地掃描圖案形成裝置支撐件(例如，掩模臺)mt和襯底臺wt(即，單次動態(tài)曝光)。襯底臺wt相對于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投影系統(tǒng)ps的放大(縮小)率和圖像反轉(zhuǎn)特性來確定。在掃描模式中，曝光場的最大大小限制了在單次動態(tài)曝光中目標(biāo)部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運(yùn)動的長度確定了目標(biāo)部分的高度(在掃描方向上)。如本領(lǐng)域中公知的，其他類型的光刻設(shè)備和操作模式是可能的。例如，步進(jìn)模式是已知的。在所謂的“無掩?！惫饪讨校删幊虉D案形成裝置被保持靜止但具有改變的圖案，并且移動或掃描襯底臺wt。

也可以采用上面描述的使用模式的組合和/或變化或者完全不同的使用模式。

光刻設(shè)備la是所謂的雙平臺類型的，其具有兩個(gè)襯底臺wta、wtb和兩個(gè)站—曝光站exp與測量站mea—在兩個(gè)站之間可以互換襯底臺。在使一個(gè)襯底臺上的一個(gè)襯底在曝光站曝光的同時(shí)，可以將另一襯底裝載到測量站處的另一個(gè)襯底臺上并執(zhí)行各種預(yù)備步驟。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的吞吐量上的大幅增加。預(yù)備步驟可以包括利用水平傳感器ls繪制襯底的表面高度輪廓的地圖和利用對齊傳感器as測量襯底上的對齊標(biāo)識的位置。如果位置傳感器if不能在它處于測量站以及處于曝光站時(shí)測量出襯底臺的位置，則可以設(shè)置第二位置傳感器以使得能夠相對于參考框架rf在兩個(gè)站處追蹤襯底臺的位置。其他布置是已知和可用的，取代所示的雙平臺布置。例如，其中設(shè)置了襯底臺和測量臺的其他光刻設(shè)備是已知的。當(dāng)執(zhí)行準(zhǔn)備測量時(shí)將襯底臺和測量臺?？吭谝黄?，接著在襯底臺經(jīng)受曝光時(shí)使它們脫離。

如圖2所示，光刻設(shè)備la形成有時(shí)也稱作光刻單元或簇的光刻單元lc的一部分，該光刻單元還包括用以在襯底上進(jìn)行預(yù)曝光工藝或后曝光工藝的設(shè)備。傳統(tǒng)上，這些設(shè)備包括用以沉積抗蝕劑層的旋涂器sc、用以使經(jīng)曝光的抗蝕劑顯影的顯影器de、激冷板ch和烘烤板bk。襯底處理器或機(jī)器人ro從輸入/輸出端口i/o1、i/o2拾取襯底、使它們在不同工藝設(shè)備之間移動并且接著傳送至光刻設(shè)備的裝載臺架lb。通?？偡Q為軌道的這些裝置在軌道控制單元tcu的控制之下，該軌道控制單元tcu自身由監(jiān)控系統(tǒng)scs控制，該監(jiān)控系統(tǒng)scs還經(jīng)由光刻控制單元lacu控制著光刻設(shè)備。因此，可以操作不同設(shè)備以使吞吐量和處理效率最大化。

為了使通過光刻設(shè)備曝光的襯底正確且一致地曝光，期望檢查經(jīng)曝光的襯底以測量諸如后續(xù)層之間的重疊誤差、線厚度、臨界尺寸(cd)等等的屬性。相應(yīng)地，光刻單元lc位于其中的制造設(shè)施還包括量測系統(tǒng)met，其接收已在光刻單元中經(jīng)過處理的襯底w中的一些或所有。量測結(jié)果被直接或間接提供給監(jiān)控系統(tǒng)scs。如果檢測到誤差，則可以對后續(xù)襯底的曝光進(jìn)行調(diào)整，尤其是如果檢查可以被完成得即刻且快速到足以使相同批次的其他襯底仍然要曝光的話。還有，可以將已經(jīng)曝光的襯底剝離并重新加工以提高生產(chǎn)率，或者丟棄，由此避免在已知有缺陷的襯底上執(zhí)行進(jìn)一步的處理。在其中襯底的僅一些目標(biāo)部分有缺陷的情況中，可以僅在良好的那些目標(biāo)部分上執(zhí)行進(jìn)一步的曝光。

在量測系統(tǒng)met內(nèi)，使用檢查設(shè)備來確定襯底的屬性，并且特別是，不同襯底或相同襯底的不同層的屬性從層到層是如何變化的。檢查設(shè)備可以被集成到光刻設(shè)備la或光刻單元lc內(nèi)，或者可以是獨(dú)立的裝置。為了使得能夠?qū)崿F(xiàn)最迅速的測量，期望檢查設(shè)備在曝光之后立即測量經(jīng)曝光的抗蝕劑層中的屬性。然而，抗蝕劑中的潛像具有非常低的對比度—在抗蝕劑的經(jīng)曝光于輻射的部分與未曝光的那些之間在折射率上僅有非常小的差異—并且不是所有檢查設(shè)備都具有用以進(jìn)行潛像的有用測量的充分的敏感度。因而測量可以在曝光后烘烤步驟(peb)之后進(jìn)行，該曝光后烘烤步驟習(xí)慣上是在經(jīng)曝光的襯底上所執(zhí)行的第一步驟并且增加抗蝕劑的經(jīng)曝光和未曝光部分之間的對比度。在該階段，抗蝕劑中的圖像可以稱作半潛。也可以進(jìn)行經(jīng)顯影的抗蝕劑圖像的測量—此時(shí)抗蝕劑的或者經(jīng)曝光的或者未曝光的部分已被去除—或者在諸如蝕刻等的圖案轉(zhuǎn)移步驟之后進(jìn)行。后一可能性限制了有缺陷襯底的重新加工的可能性但仍然可以提供有用的信息。

適用于在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的暗場量測設(shè)備示出在圖3(a)中。在圖3(b)中更詳細(xì)地圖示出光柵目標(biāo)t和衍射射線。暗場量測設(shè)備可以是獨(dú)立的裝置，或者被并入或光刻設(shè)備la中、例如在測量站處或光刻單元lc中。遍及設(shè)備具有若干分支的光軸用點(diǎn)劃線o代表。在該設(shè)備中，由源11(例如，氙燈)發(fā)射的光通過包括透鏡12、14和物鏡16的光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由分束器15被引導(dǎo)到襯底w上。這些透鏡布置在雙序列的4f布置中?？梢允褂貌煌耐哥R布置，只要它仍然將襯底圖像提供到檢測器上，并且同時(shí)允許對用于空間頻率濾波的中間光瞳面的訪問。因而，可以通過在呈現(xiàn)襯底面的空間光譜的平面(這里也稱作(共軛)光瞳面)中限定空間強(qiáng)度分布來選擇輻射入射在襯底上的角度范圍。特別地，這可以通過在作為物鏡光瞳面的背面投影圖像的平面中將合適形式的孔徑板13插入透鏡12與14之間來完成。在圖示示例中，孔徑板13具有不同形式，標(biāo)有13n和13s，允許了選擇不同的照射模式。本示例中的照射系統(tǒng)形成離軸照射模式。在第一照射模式中，孔徑板13n從僅出于描述起見而指定為“北”的方向提供離軸。在第二照射模式中，孔徑板13s用于提供類似的照射，但是從標(biāo)有“南”的相反方向。通過利用不同的孔徑，照射的其他模式也是可能的。光瞳面的其余部分期望是暗的，因?yàn)樵谄谕恼彰髂Ｊ酵獾娜魏尾槐匾墓鈺c期望的測量信號產(chǎn)生干涉。

如圖3(b)所示，光柵目標(biāo)t與襯底w一起正交于物鏡16的光軸o放置。從離開軸o的角度撞在目標(biāo)t上的照射的射線i產(chǎn)生零階射線(實(shí)線0)和兩個(gè)一階射線(點(diǎn)劃線+1和雙點(diǎn)劃線-1)。應(yīng)該記住，利用過填充的小目標(biāo)光柵，這些射線僅為覆蓋了包括量測目標(biāo)t和其他特征在內(nèi)的襯底的區(qū)域的多個(gè)平行射線中的一個(gè)。在提供復(fù)合光柵目標(biāo)的情況下，目標(biāo)內(nèi)的各單獨(dú)的光柵將產(chǎn)生其自己的衍射光譜。由于板13中的孔徑具有有限寬度(對于準(zhǔn)許有用量的光是必要的)，所以入射射線i事實(shí)上會占據(jù)角度的范圍，并且衍射射線0和+1/-1會稍微散開。根據(jù)小目標(biāo)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，各階+1和-1會進(jìn)一步擴(kuò)散到角度的整個(gè)范圍，而不是所示出的單個(gè)理想射線。注意，光柵節(jié)距和照射角度可以設(shè)計(jì)或調(diào)整為使得進(jìn)入物鏡的一階射線與中心光軸緊密對齊。圖3(a)和圖3(b)中圖示的射線示出為稍微離軸，純粹是用以使得它們能夠在圖中更容易區(qū)分。

由襯底w上的目標(biāo)衍射的至少0和+1階被物鏡16收集并且經(jīng)過分束器15被往回引導(dǎo)。回到圖3(a)，通過將直徑上相反的孔徑指定標(biāo)為北(n)和南(s)，圖示出第一和第二照射模式兩者。當(dāng)入射射線i來自光軸的北側(cè)時(shí)，也就是當(dāng)利用孔徑板13n應(yīng)用第一照射模式時(shí)，標(biāo)有+1(n)的+1衍射射線進(jìn)入物鏡16。相比之下，當(dāng)利用孔徑板13s應(yīng)用第二照射模式時(shí)，-1衍射射線(標(biāo)有-1(s))是進(jìn)入透鏡16的衍射射線。

第二分束器17將衍射射束分成兩個(gè)測量分支。在第一測量分支中，光學(xué)系統(tǒng)18利用零和一階衍射射束在第一傳感器19(例如，ccd或cmos傳感器)上形成目標(biāo)的衍射光譜(光瞳面圖像)。各衍射階撞擊傳感器上的不同點(diǎn)，使得圖像處理可以將階進(jìn)行比較和對比。由傳感器19捕獲到的光瞳面圖像可以用于使量測設(shè)備聚焦和/或使一階射束的強(qiáng)度測量歸一化。光瞳面圖像也可以用于諸如重建等的很多測量目的，這不是本公開的主題。

在第二測量分支中，光學(xué)系統(tǒng)20、22在傳感器23(例如，ccd或cmos傳感器)上形成襯底w上的目標(biāo)的圖像。在第二測量分支中，孔徑光闌21設(shè)置在與光瞳面共軛的平面中?？讖焦怅@21起到阻擋零階衍射射束的功能，使得形成在傳感器23上的目標(biāo)的圖像僅由-1或+1一階射束形成。由傳感器19和23捕獲到的圖像被輸出至圖像處理器和控制器pu，該處理器和控制器的功能將取決于正在執(zhí)行的特定類型的測量。注意，術(shù)語“圖像”在這里以廣義的含義使用。如果僅存在-1和+1階中的一個(gè)的話，不會形成光柵線本身的圖像。

圖3中示出的特定形式的孔徑板13和場闌21純粹是示例。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，使用了目標(biāo)的在軸照射，并且具有離軸孔徑的孔徑光闌被用于使基本上僅一個(gè)一階衍射光傳到傳感器。(在13和21處示出的孔徑在該情況中被有效地交換。)在再其他的實(shí)施例中，可以在測量中使用二階、三階和更高階的射束(圖3中未示出)，取代一階射束或除了一階射束之外。

為了使照射適合于這些不同類型的測量，孔徑板13可以包括圍繞盤形成的多個(gè)孔徑圖案，該盤轉(zhuǎn)動以使期望的圖案到位。備選地或另外地，可以設(shè)置或換成一組板13，以取得相同效果。也可以使用諸如可變形反射鏡陣列或透射空間光調(diào)制器等的可編程照射裝置。移動反射鏡或棱鏡可以用作調(diào)整照射模式的另一方式。

如剛剛關(guān)于孔徑板13所說明的，用于成像的衍射階的選擇可以備選地通過使光瞳光闌21變更來取得，或者通過以具有不同圖案的光瞳光闌代替來取得，或者通過用可編程空間光調(diào)制器替換固定場闌來取得。在該情況中，測量光學(xué)系統(tǒng)的照射側(cè)可以保持恒定，而成像側(cè)則具有第一和第二模式。因而，在本公開中，有效地存在有三種類型的測量方法，各具有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在一個(gè)方法中，改變照射模式以測量不同階。在另一方法中，改變成像模式。在第三方法中，照射和成像模式保持不變，只是使目標(biāo)轉(zhuǎn)動180°。在各情況中，期望的效果是相同的，即，以在目標(biāo)的衍射光譜中選擇出相互對稱地相對的非零階衍射輻射的第一和第二部分。原則上，可以通過同時(shí)改變照射模式和成像模式的組合來獲得階的期望選擇，但是這很可能帶來沒有優(yōu)點(diǎn)的缺點(diǎn)，所以將不再進(jìn)一步討論。

雖然本示例中用于成像的光學(xué)系統(tǒng)具有由場闌21限制的寬入射光瞳，但在其他實(shí)施例或應(yīng)用中，成像系統(tǒng)自身的入射光瞳大小可以小到足以限制到期望的階，并因此也用作場闌。圖3(c)和圖3(d)中示出可以如下面進(jìn)一步描述地那樣使用的不同孔徑板。

典型地，目標(biāo)光柵將以或者南北或者東西走向的光柵線對齊。也就是說，光柵將在襯底w的x方向或y方向上對齊。注意，孔徑板13n或13s可以僅用于測量一個(gè)方向(取決于設(shè)置的x或y)上取向的光柵。對于正交光柵的測量，可以實(shí)施目標(biāo)的經(jīng)過90°和270°的轉(zhuǎn)動。然而，更方便地，利用孔徑板13e或13w在照射光學(xué)器件中提供來自東部或西部的照射，如圖3(c)所示?？讖桨?3n至13w可以獨(dú)立地形成并且可以互換，或者它們可以是可轉(zhuǎn)動90°、180°或270°的單個(gè)孔徑板。如已經(jīng)提到的，圖3(c)中圖示出的離軸孔徑可以設(shè)置在場闌21中，取代照射孔徑板13。在該情況中，照射將是在軸的。

圖3(d)示出可用于將第一和第二對的照射模式組合的第三對孔徑板?？讖桨?3nw在北部和西部具有孔徑，而孔徑板13se在南部和西部具有孔徑。只要這些不同衍射信號之間的串?dāng)_不太大，就可以在不改變照射模式的情況下執(zhí)行x和y光柵兩者的測量。

利用小目標(biāo)的重疊測量

圖4描繪了根據(jù)已知實(shí)踐的形成在襯底上的復(fù)合光柵目標(biāo)。復(fù)合目標(biāo)包括被緊密定位在一起的四個(gè)單獨(dú)的光柵32至35，使得它們都在由量測設(shè)備的照射射束形成的測量光斑31內(nèi)。四個(gè)目標(biāo)因此同時(shí)都被照射并且同時(shí)成像在傳感器19和23上。在專用于重疊測量的示例中，光柵32至35自身是由在形成于襯底w上的半導(dǎo)體器件的不同層中圖案化的上覆光柵形成的復(fù)合光柵。光柵32至35可以具有被不同地偏置的重疊偏移，以便便于復(fù)合光柵的不同部分形成所在的層之間的重疊的測量。光柵32至35也可以在其取向上不同，如所示出的，以便使入射的輻射在x和y方向上衍射。在一個(gè)示例中，光柵32和34是分別具有+d、-d的偏置的x方向光柵。這意味著光柵32使其上覆部件被如下布置：使得如果它們兩者被確切地印刷在它們的標(biāo)稱位置處，則部件中的一個(gè)將以距離d相對于另一個(gè)偏移。光柵34使其部件被如下布置：使得如果被完美地印刷，則將會有d的偏移但是在與第一光柵相反的方向上，等等。光柵33和35是分別具有偏移+d和-d的y方向光柵。雖然圖示出四個(gè)光柵，但另一實(shí)施例可能要求較大的矩陣，以獲得期望的精度。例如，九個(gè)復(fù)合光柵的3×3陣列可以具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。這些光柵的分離的圖像可以在由傳感器23捕獲到的圖像中標(biāo)識。

圖5示出利用來自圖3(d)的孔徑板13nw或13se、使用圖3的設(shè)備中的圖4的目標(biāo)可在傳感器23上形成并由傳感器23檢測的圖像的示例。雖然光瞳面圖像傳感器19無法分辨不同的單獨(dú)光柵32至35，但圖像傳感器23可以做到。交叉陰影矩形40代表傳感器上的圖像的場，在該場內(nèi)，襯底上的被照射光斑31被成像到對應(yīng)的圓形區(qū)域41上。理想地，該場是暗的。在暗場圖像內(nèi)，矩形區(qū)域42-45代表單獨(dú)的光柵32至35的圖像。如果光柵位于產(chǎn)品區(qū)域中，則也可以在該圖像場的外圍看到產(chǎn)品特征。雖然在圖5的暗場圖像中示出僅單個(gè)復(fù)合光柵目標(biāo)，但在實(shí)踐中通過光刻制成的半導(dǎo)體器件或其他產(chǎn)品可以具有很多層，并且期望在不同對的層之間進(jìn)行重疊測量。對于一對層之間的各重疊測量，要求一個(gè)或多個(gè)復(fù)合光柵目標(biāo)，并且因而可能在圖像場內(nèi)存在其他復(fù)合光柵目標(biāo)。圖像處理器和控制器pu利用圖案識別對這些圖案進(jìn)行處理以標(biāo)識光柵32至35的分離的圖像42至45。以該方式，圖像不是必須在傳感器框架內(nèi)的特定位置非常精準(zhǔn)地對齊，這大大提高了測量作為整體的設(shè)備的吞吐量。然而，如果成像過程受到跨越圖像場的非均勻性的影響，則仍然需要準(zhǔn)確對齊。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)識四個(gè)位置p1至p4并且光柵盡可能地與這些已知位置對齊。

一旦已標(biāo)識光柵的分離的圖像，就可以例如通過將標(biāo)識的區(qū)域內(nèi)的選擇的像素強(qiáng)度值求平均值或求和來測量出那些單獨(dú)圖像的強(qiáng)度?？梢詫D像的強(qiáng)度和/或其他屬性相互比較?？梢詫⑦@些結(jié)果組合以測量出光刻工藝的不同參數(shù)。重疊性能是這樣的參數(shù)的重要示例。

圖6圖示出如何利用例如在申請us20110027704a中所描述的方法、通過光柵的不對稱來測量包含部件光柵32至35的兩個(gè)層之間的重疊誤差，如通過將它們在+1階和-1階暗場圖案中的強(qiáng)度進(jìn)行比較所揭露的。在步驟s1處，通過圖2的光刻單元將例如半導(dǎo)體晶片的襯底處理一次或多次，以創(chuàng)建包括重疊目標(biāo)32至35的結(jié)構(gòu)。在步驟s2處，利用圖3的量測設(shè)備，僅使用一階衍射射束中的一個(gè)(叫做-1)來獲得光柵32至35的圖像。接著，無論是通過改變照射模式還是改變成像模式，或者通過使襯底w在量測設(shè)備的視野中轉(zhuǎn)動180°，可以獲得使用了另一一階衍射射束(+1)的光柵的第二圖像(步驟s3)。結(jié)果，在第二圖像中捕獲到+1衍射輻射。

注意，通過在各圖像中僅包括一階衍射輻射的一半，這里所指的“圖像”不是傳統(tǒng)的暗場量測圖像。各光柵將由某強(qiáng)度水平的區(qū)域簡單地代表。單獨(dú)的光柵線將不會被分辨，因?yàn)?1和-1階衍射輻射中的僅一個(gè)存在。在步驟s4中，在將要從中測量出強(qiáng)度水平的各部件光柵的圖像內(nèi)仔細(xì)標(biāo)識感興趣區(qū)域(roi)。這樣做是因?yàn)?，特別是在單獨(dú)光柵圖像的邊緣周圍，強(qiáng)度值可能大體上很大程度上依賴于諸如抗蝕劑厚度、組成、線形狀以及邊緣效應(yīng)等的工藝變量。

對于各單獨(dú)的光柵標(biāo)識了roi并測量了其強(qiáng)度之后，接著可以確定光柵結(jié)構(gòu)的不對稱性，并因此確定重疊誤差。這由圖像處理器和控制器pu完成：在步驟s5中，將對于各光柵32-35的+1和-1階獲得的強(qiáng)度值進(jìn)行比較，以標(biāo)識它們強(qiáng)度上的任何差異，并且(步驟s6)從光柵的重疊偏置的知識來確定目標(biāo)t附近中的重疊誤差。

在上面提到的現(xiàn)有申請中，公開了各種技術(shù)用于使用上面提到的偏置方法來提高重疊測量的質(zhì)量。例如，圖像之間的強(qiáng)度差異可能歸因于用于不同測量的光路上的差異，而不是純粹歸因于目標(biāo)上的不對稱性。照射源11可以使得照射光斑31的強(qiáng)度和/或相位不均勻?？梢酝ㄟ^例如參考目標(biāo)圖像在傳感器23的圖像場中的位置來確定并應(yīng)用校正以使這樣的誤差最小化?？梢允箚为?dú)的部件光柵在其周期性的方向上延長，以便使給定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的有用衍射信號最大化。這些技術(shù)在其現(xiàn)有申請中進(jìn)行了說明，并且在這里不再進(jìn)一步詳細(xì)說明。它們可以與現(xiàn)在將描述的本申請中新公開的技術(shù)組合地使用。

在us20130271740a中，對單獨(dú)的光柵的邊緣部分中或周圍的特征進(jìn)行修改以便減小邊緣效應(yīng)的強(qiáng)度和程度。這些修改可以以與用來增強(qiáng)光刻工藝中的精細(xì)特征的印刷的光學(xué)鄰近校正(opc)特征類似的方式工作。在us20130258310a中，提議使用三個(gè)或更多部件光柵通過圖6的方法來測量重疊。通過測量對于具有至少三個(gè)不同偏置的光柵的不對稱性，可以修改步驟s6中的計(jì)算以便校正目標(biāo)光柵中的特征不對稱性，諸如實(shí)際光刻工藝中由底部光柵不對稱性引起的。這些技術(shù)類似地在現(xiàn)有申請中進(jìn)行了說明，并且這里不再進(jìn)一步詳細(xì)說明。它們可以與現(xiàn)在將描述的本申請中新公開的技術(shù)組合地使用。

除了重疊之外，可以使用與上面圖示出的相同的一般形式的目標(biāo)并通過相同的一般過程來測量光刻工藝的其他性能參數(shù)。特別地，可以設(shè)計(jì)目標(biāo)，其中目標(biāo)的不對稱性例如取決于光刻工藝中的聚焦誤差或曝光劑量誤差。上面的設(shè)備和技術(shù)因而適合于基于衍射的聚焦測量和基于衍射的劑量測量，以及基于衍射的重疊。重疊在本公開中僅用作可以通過所公開的技術(shù)測量的性能參數(shù)的一個(gè)示例。在小目標(biāo)大小、偏置方案和類似物上的類似考慮將在這些其他參數(shù)的測量中同樣適用。

在描述本發(fā)明的實(shí)施例之前，將參照圖7描述用于測量暗場重疊目標(biāo)上的強(qiáng)度的已知過程。

圖7圖示出根據(jù)已知量測技術(shù)的暗場重疊目標(biāo)的典型圖像和roi方格在目標(biāo)光柵中的一個(gè)中的定位。從圖像傳感器23獲得的暗場圖像被示出為大正方形702，不過它可以是矩形或任何形狀。點(diǎn)劃線704至708代表強(qiáng)度輪廓，其中強(qiáng)度從704經(jīng)過706到708逐漸增加。

使用圖案識別算法來識別目標(biāo)光柵并確定roi的位置。識別四個(gè)光柵，如用四個(gè)正方形710描繪的。在該示例中roi方格712簡單地是正方形。該技術(shù)的準(zhǔn)確度和精度可能高到數(shù)百納米。單獨(dú)的roi方格被放置在各單獨(dú)的光柵的頂部，將可能的邊緣效應(yīng)考慮在內(nèi)。roi方格的位置取決于目標(biāo)形狀并且各roi方格的大小是固定的。

在由roi方格劃界的各roi內(nèi)，應(yīng)用諸如例如2σ濾波器等的統(tǒng)計(jì)濾波器以去除偏離的像素值，并且用余下的像素針對各roi計(jì)算平均強(qiáng)度。

如上面背景技術(shù)部分所討論的，存在有邊緣效應(yīng)、強(qiáng)度上的振蕩和強(qiáng)度上的梯度的問題。圖8圖示出嚴(yán)重遭受這些效應(yīng)的影響的暗場圖像。從圖像傳感器23獲得的暗場圖像被示出為大正方形802，不過它可以是矩形或任何形狀。點(diǎn)劃線804至810代表強(qiáng)度輪廓，其中強(qiáng)度從804到810逐漸增加。在兩個(gè)光柵的右手側(cè)812處可看到強(qiáng)的邊緣效應(yīng)。在右下光柵中強(qiáng)度上的振蕩814明顯。在左上光柵中強(qiáng)度梯度816明顯。

本公開內(nèi)的以下實(shí)施例提供了解決這些問題的測量強(qiáng)度的方法。結(jié)果，可以獲得不對稱性和諸如重疊、聚焦或劑量等的性能參數(shù)的更準(zhǔn)確的測量。

在對原始的暗場圖像進(jìn)行分析以提取強(qiáng)度水平之前，使其經(jīng)受變換。在變換期間，將roi大小和位置的很多組合考慮在內(nèi)。去除具有不良結(jié)果的roi方格并且僅將具有穩(wěn)定效果的roi方格考慮在內(nèi)。

圖9圖示出根據(jù)本公開的第一示例的候選roi的限定。圖示示出了單個(gè)部件的光柵的暗場圖像，應(yīng)理解的是，將對許多單獨(dú)的圖像應(yīng)用相同的過程。如圖8中那樣，點(diǎn)劃線代表暗場圖像內(nèi)的強(qiáng)度輪廓。取代使用如圖7中的712處所示的單個(gè)大小和定位的roi方格，一組不同大小和不同位置的roi方格902被視為候選。在最終計(jì)算中將多個(gè)候選考慮在內(nèi)。

如圖9中圖示出的，信號提取的過程開始于在“硬邊界”904內(nèi)的多個(gè)較小候選roi方格的限定。使用圖案識別來找到硬邊界以使得它與光柵圖像大致重合，例如圖7中的標(biāo)有710的方格可以用作硬邊界。各候選roi方格902具有尺寸sx、sy和相對于硬邊界904的位置的位置px、py。尺寸和位置選取成使得roi方格902不與硬邊界904交叉。對于具有大小sx、sy和位置px、py的各roi方格，可以使用諸如平均數(shù)等的集中趨勢的量度來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)代表信號值。對于各候選roi方格，計(jì)算基于候選roi方格內(nèi)的像素信號值的優(yōu)化度量值。在該特定實(shí)施例中，計(jì)算平均強(qiáng)度i作為代表信號值并且計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差σ作為優(yōu)化度量值：

i(sx，sy，px，py)

3σi(sx，sy，px，py)

標(biāo)準(zhǔn)偏差σ或其他變化量度可以是歸一化的相對值，而不是roi方格中的值的“原”標(biāo)準(zhǔn)偏差。記住，不同候選roi方格將保持不同數(shù)量的像素，可以例如通過使簡單標(biāo)準(zhǔn)偏差以因數(shù)n^-1/2縮放獲得所謂的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，其中n是候選roi中的像素的數(shù)量?？梢酝ㄟ^使各σ除以候選roi中的像素值的平均并乘以100來計(jì)算例如表達(dá)為百分比的歸一化標(biāo)準(zhǔn)偏差。對于各單獨(dú)的roi方格，可以在計(jì)算上面的參數(shù)中的任一個(gè)或兩者之前應(yīng)用濾波器，以從數(shù)據(jù)中去除偏離值?？梢越M合使用不同濾波器。在一個(gè)示例中對于接近硬邊界的roi方格使用1σ濾波器，在其它情況下使用2σ濾波器。在濾波之后，對于各roi重新計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差用于在進(jìn)一步的計(jì)算中使用。

在大小和位置的所有變化上的候選roi方格的代表信號值形成多維數(shù)據(jù)集。各候選roi方格可以被看作多維空間內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。在上面的示例中，由代表信號值i(sx，sy，px，py)形成四維數(shù)據(jù)集。接著對該數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理以確定各像素將在作為整體代表光柵圖像的經(jīng)過優(yōu)化的信號值中做出的貢獻(xiàn)。在一個(gè)示例中，將值i(sx，sy，px，py)以使得對應(yīng)的變化量度3σi用作選擇標(biāo)準(zhǔn)和/或用作權(quán)重因數(shù)的方式組合。在一個(gè)示例中，忽略具有大3σi的點(diǎn)，并且用作為權(quán)重因數(shù)的對應(yīng)的1/3σi'將余下的數(shù)據(jù)點(diǎn)求平均。

圖10(a)中示出了數(shù)據(jù)點(diǎn)的示例集，其中已作為sx和sy的函數(shù)在3-d圖表中繪制出變化的量度3σi。因此圖10(a)示出了針對sx(x軸)、sy(y軸)的不同組合的3σi(豎軸；以％為單位)的3-d分布。在繪圖sx、sy中的各位置處，一列點(diǎn)代表具有不同位置px和py的單獨(dú)roi方格。圖10(b)示出繪制在兩個(gè)軸上的相同類型的數(shù)據(jù)集，其中視圖沿著圖10(a)中的大箭頭的方向截取。可以設(shè)置限制、例如3σi≥1％，低于此，將所有點(diǎn)考慮在內(nèi)。超過1％的點(diǎn)可以忽略。在平均期間將1/3σi用作權(quán)重因數(shù)。圖10(a)和(b)代表的多維數(shù)據(jù)集可以被視作原始圖像的變換版本。取代從原始圖像提取信號，與圖10的繪圖中所示的數(shù)據(jù)集相關(guān)的分析給出了更好的結(jié)果。

利用本文公開的方法進(jìn)行的測試表明，它對具有圖案識別的大誤差相對不敏感。最佳傳統(tǒng)散射儀軟件設(shè)置與本文公開的方法的實(shí)施例之間的比較表明了，即使在相對大的圖案識別誤差(1μm-2μm)的情況下，也獲得了類似的重疊精度數(shù)。如果照射光斑內(nèi)的目標(biāo)定位準(zhǔn)確到足以高達(dá)幾微米，則這提供了可以省略圖案識別的可能性。

圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用圖3的散射儀進(jìn)行的重疊測量方法的步驟的流程圖。該流程圖具有與如參照圖6描述的已知方法共同的步驟1102至1106以及1112，但總體上關(guān)于目標(biāo)而不是光柵。步驟1102至1106對應(yīng)于在預(yù)定照射條件下使用由目標(biāo)結(jié)構(gòu)衍射的輻射的預(yù)定部分來形成和檢測目標(biāo)結(jié)構(gòu)的圖像的步驟。使用目標(biāo)不對稱來確定重疊或另一性能參數(shù)的步驟1112對應(yīng)于測量目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性。

步驟1108和1110與圖6不同。

在步驟1108中，根據(jù)在步驟1104和1106中測得的圖像來確定目標(biāo)強(qiáng)度值。下面參照圖12公開用于確定目標(biāo)強(qiáng)度值的示例過程。

在步驟1110中，計(jì)算用于各目標(biāo)的強(qiáng)度差異以確定目標(biāo)的不對稱性。因此已測量出目標(biāo)結(jié)構(gòu)的不對稱性或重疊誤差的屬性。

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的確定目標(biāo)強(qiáng)度值的步驟的流程圖。

在可選的步驟1202中，在檢測到的圖像中標(biāo)識有界區(qū)域。有界區(qū)域?qū)?yīng)于特定目標(biāo)結(jié)構(gòu)。

在步驟1204中，限定多個(gè)候選感興趣區(qū)域(roi)。各roi在圖像或有界區(qū)域中具有多個(gè)像素。roi可能在限定了各roi內(nèi)包含圖像的哪些像素的兩個(gè)或更多參數(shù)中彼此不同。在該示例中，參數(shù)(sx，sy，px，py)限定了圖像或有界區(qū)域中的各roi的大小和位置。利用正方形像素，roi可以是正方形或矩形。然而，感興趣的像素和區(qū)域不限于這樣的形狀。例如，像素可以是矩形或六邊形，并且roi可以具有任意形狀并且可以不是連續(xù)的。

相同大小和形狀的roi可以被多次使用，但其中每一個(gè)都與不同的估計(jì)器相關(guān)聯(lián)。例如，一個(gè)roi可以具有1σ濾波器閾值并且另一個(gè)具有2σ濾波器閾值。濾波器的選擇成為數(shù)據(jù)點(diǎn)的多維集合的另一參數(shù)。如果濾波器將某些像素排除在估計(jì)器中的計(jì)數(shù)外，那么在1σ或2σ閾值外的像素被有效地從roi中排除。

感興趣區(qū)域中的至少一些彼此重疊，使得給定像素可以包含在超過一個(gè)的候選roi內(nèi)。

在步驟1206中，取決于roi與圖像或有界區(qū)域的邊緣的接近度，例如使用1σ濾波器或2σ濾波器來濾波roi內(nèi)所包含的像素的像素信號值。

在一實(shí)施例中，在步驟1208處，至少部分基于roi內(nèi)的像素的信號值對于各roi限定優(yōu)化度量值。該示例中的優(yōu)化度量值1/σi(sx，sy，px，py)是基于相應(yīng)roi內(nèi)所包含的像素的像素信號值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σi(sx，sy，px，py)的。如上面所討論的，可以使用除標(biāo)準(zhǔn)偏差以外的統(tǒng)計(jì)離差(statisticaldispersion)的其他量度。直接或間接限定目標(biāo)信號函數(shù)，其限定了圖像中的各像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)，各像素的貢獻(xiàn)取決于(i)哪個(gè)候選roi包含該像素和(ii)那些候選roi的優(yōu)化度量值。

在步驟1210中，基于相應(yīng)roi中所包含的像素的像素信號值的統(tǒng)計(jì)離差的亮度、在該示例中是標(biāo)準(zhǔn)偏差σi(sx，sy，px，py)，忽略優(yōu)化度量值。因此具有大3σi的點(diǎn)可以從數(shù)據(jù)集中移除，或者在進(jìn)一步的計(jì)算中被忽略，或者給予零權(quán)重。

在步驟1212中，通過將來自檢測到的圖像的像素信號值組合來確定諸如強(qiáng)度等的目標(biāo)信號值。這使用優(yōu)化度量值來完成以確定給定像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)。因此目標(biāo)信號值被限定為圖像中像素的信號值的函數(shù)，各像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)取決于(i)哪個(gè)候選區(qū)域包含該像素和(ii)那些候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值?？梢酝ㄟ^根據(jù)所限定的貢獻(xiàn)將來自檢測到的圖像的多個(gè)像素信號值組合確定目標(biāo)信號值來獲得相同目標(biāo)結(jié)構(gòu)或不同目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的測量。各像素的信號值對目標(biāo)信號值(作為整體用于目標(biāo)的信號值)貢獻(xiàn)的方式可以被看作目標(biāo)信號函數(shù)。目標(biāo)信號函數(shù)可以直接(明確地)限定為過程的一部分，或者可以僅間接地限定，這取決于實(shí)施例。

在一實(shí)施例中，通過使用優(yōu)化度量值來限定對于各roi的代表信號值的權(quán)重，并使用用于不同roi的代表信號值的加權(quán)組合來計(jì)算目標(biāo)信號值，間接地確定各像素的貢獻(xiàn)。代表信號值可以是例如在上面的示例中標(biāo)為i(sx，sy，px，py)的roi中的像素強(qiáng)度的平均或平均數(shù)。平均數(shù)是roi內(nèi)所包含的像素的像素信號值的集中趨勢的量度?？梢允褂萌缟厦嫠懻摰钠渌汹厔莸牧慷?。因此，與已知技術(shù)相比，不是直接將像素組合，而是組合地使用變換的數(shù)據(jù)集的代表值。在4d空間中，其表示用圖10(a)和圖10(b)的圖表示出，各點(diǎn)是通過對各roi中的多個(gè)像素進(jìn)行分析而獲得的強(qiáng)度或標(biāo)準(zhǔn)偏差。

在確定給定像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)之前，可以對相應(yīng)roi內(nèi)所包含的像素的像素信號值進(jìn)行濾波。這可以使用1σ濾波器和2σ濾波器來完成。

在另一實(shí)施例中，直接確定各像素的貢獻(xiàn)(換言之，目標(biāo)信號函數(shù))，并且組合使用用于候選roi的優(yōu)化度量值，以通過對于來自檢測到的圖像的各像素信號值限定權(quán)重來限定用于各像素對目標(biāo)信號值的權(quán)重值。因此可以使用優(yōu)化度量值來產(chǎn)生限定了最終目標(biāo)信號值中單獨(dú)的像素的貢獻(xiàn)的權(quán)重的“貢獻(xiàn)映射”。最終結(jié)果可以與之前的實(shí)施例中相同。然而，當(dāng)目標(biāo)信號函數(shù)被限定為貢獻(xiàn)映射時(shí)，可將其存儲和使用在相同或其他光柵圖像中，而不重新計(jì)算并應(yīng)用優(yōu)化度量值。各像素的貢獻(xiàn)可以用像素權(quán)重值來代表，該像素權(quán)重值是包含該像素的所有候選感興趣區(qū)域的權(quán)重值的組合。通過參考它們的優(yōu)化度量值來限定候選感興趣區(qū)域的權(quán)重值，正如上面的示例那樣。然而，在本實(shí)施例中，不直接執(zhí)行目標(biāo)信號值的計(jì)算，而是首先計(jì)算貢獻(xiàn)映射。

因此可以使用該貢獻(xiàn)映射(直接代表目標(biāo)信號函數(shù))從一個(gè)目標(biāo)結(jié)構(gòu)取得優(yōu)化，并且從對應(yīng)于另一目標(biāo)結(jié)構(gòu)的圖像的另一部分將其應(yīng)用于像素值。貢獻(xiàn)映射可以應(yīng)用于在相同或不同襯底上的類似結(jié)構(gòu)的其他圖像。這節(jié)省了執(zhí)行優(yōu)化計(jì)算，并且當(dāng)類似的目標(biāo)具有共同的處理時(shí)是適當(dāng)?shù)?，使得從一個(gè)目標(biāo)導(dǎo)出的優(yōu)化與后續(xù)目標(biāo)相關(guān)。在該情況中，使用圖案識別來定位要受到貢獻(xiàn)映射的使用的其他目標(biāo)。在確定給定像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)之前，可以對來自檢測到的圖像的像素信號值進(jìn)行濾波。再次，這可以使用1σ濾波器和2σ濾波器來完成。

可以使用用來形成和檢測圖像的裝置的特性來計(jì)算優(yōu)化度量值。

在另一實(shí)施例中，取代步驟1208和1210，執(zhí)行步驟1214和1216。

在步驟1214中，在確定優(yōu)化度量值之前，對平均數(shù)像素值數(shù)據(jù)i(sx，sy，px，py)和/或大小和位置數(shù)據(jù)(sx，sy，px，py)進(jìn)行平滑。

在步驟1216中，至少部分基于roi中的像素的信號值來限定對于各roi的優(yōu)化度量值，如步驟1208那樣。然而，在該示例中，優(yōu)化度量值是基于代表信號值相對于包含候選roi集合的多維空間中的參數(shù)(例如，位置或大小)中的一個(gè)或多個(gè)的改變的速率(在該示例中是1/梯度)的。在該示例中，代表信號值是由roi內(nèi)所包含的像素的像素信號值確定的i(sx，sy，px，py)。直接或間接地限定目標(biāo)信號函數(shù)，其限定了圖像中的各像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)，各像素的貢獻(xiàn)取決于(i)哪個(gè)候選roi包含該像素和(ii)那些候選roi的優(yōu)化度量值。

可以采用該方法的多個(gè)不同實(shí)施例。常見的特性是，在運(yùn)行時(shí)，取決于圖像特性來確定roi的最佳位置和/或大小。示例實(shí)施例使用對于四個(gè)光柵中的每一個(gè)的許多組合之中的單個(gè)roi方格。然而，可以單獨(dú)地對四個(gè)光柵中的每一個(gè)優(yōu)化roi方格的大小、形狀和位置。這可以每次在目標(biāo)上完成，或者僅能完成一次，并且結(jié)果可以用于所有其他目標(biāo)。

候選roi方格的集合的可變參數(shù)的選擇和數(shù)量是設(shè)計(jì)選擇的問題。在第一實(shí)施例中，僅使roi的位置變化以生成包括用于產(chǎn)生優(yōu)化的度量值的代表信號值的數(shù)據(jù)集?？梢允苟嗑S數(shù)據(jù)集在一些或所有維度中受到平滑函數(shù)，以減少候選roi方格之間的隨機(jī)變化的影響。對候選roi方格的代表信號值和優(yōu)化的度量值的引用應(yīng)被理解為是指在該情況下的平滑值，并且不一定僅是從與所有其他值隔離的候選roi獲得的值。合適的平滑函數(shù)可以是與數(shù)據(jù)集相同數(shù)量的維數(shù)的多項(xiàng)式函數(shù)。例如，多維數(shù)據(jù)集i(sx，sy，px，py)的濾波版本可以由參數(shù)sx、sy、px、py的多項(xiàng)式函數(shù)來限定。該多項(xiàng)式函數(shù)可以通過諸如最小二乘擬合等眾所周知的技術(shù)擬合到數(shù)據(jù)集中，并接著用于代替數(shù)據(jù)集。在第二實(shí)施例中，僅使roi的大小變化。在第三實(shí)施例中，同時(shí)優(yōu)化大小和位置兩者(如上面所描述的)。大小可以在兩個(gè)維度上變化，如上面所描述的，或者僅在一個(gè)維度上變化(例如，通過將roi方格形狀約束為正方形或圓形)。

在上面的實(shí)施例中，可以在加權(quán)平均組合中使用若干候選roi方格，以確定各像素值在整體結(jié)果中做出了什么貢獻(xiàn)。在另一實(shí)施例中，可以選擇和使用單個(gè)“最佳”候選roi方格。

可以對復(fù)合目標(biāo)的每個(gè)圖像中的每個(gè)光柵圖像自動地執(zhí)行上面所描述的優(yōu)化計(jì)算。備選地，可以僅針對所選擇的目標(biāo)執(zhí)行全部優(yōu)化計(jì)算，并且可以將所得到的單獨(dú)像素的貢獻(xiàn)的映射存儲并重新用于其他光柵圖像。因此，在另一實(shí)施例中，對于復(fù)合目標(biāo)圖像中的所有roi完成優(yōu)化，但是對于各單獨(dú)的圖像是分離的，而在另一實(shí)施例中，單獨(dú)地對于各roi完成優(yōu)化。在其中歸因于當(dāng)圖像沒有完美聚焦時(shí)的像差而預(yù)料到x和y方向光柵在捕獲的圖像中沿不同方向移動的實(shí)施例中，可以對于x圖像計(jì)算一次并對于y圖像計(jì)算一次貢獻(xiàn)。

在優(yōu)化過程期間，相對于優(yōu)化度量參數(shù)對貢獻(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化。如上面所描述的，該參數(shù)可以是roi區(qū)域內(nèi)的3σ變化的最小化。在更一般的統(tǒng)計(jì)術(shù)語中，參數(shù)可以是統(tǒng)計(jì)離差的量度，其包括各種各樣的可能性。如果所有數(shù)據(jù)都相同并隨著數(shù)據(jù)變得更加多樣化而增加，則統(tǒng)計(jì)離差的量度為零。統(tǒng)計(jì)離差的量度包括四分位差(iqr)或十分位間距、范圍、平均數(shù)差、中位絕對偏差(mad)、平均絕對偏差(或簡稱為平均偏差)、變異系數(shù)、四分位數(shù)離差系數(shù)、相對平均數(shù)差和方差。

因而可以使用不同的參數(shù)，諸如范圍(最大值減去最小值)，或75％百分位數(shù)與25％百分位數(shù)值之間的差異?？梢酝ㄟ^比較橫跨多維數(shù)據(jù)集的維度的代表信號值來導(dǎo)出變化的量度，而不是使用候選roi方格(例如，如上面所描述的σ)中的像素值內(nèi)的變化的量度。例如，在由代表信號值i(sx，sy，px，py)形成的四維數(shù)據(jù)集中，可以計(jì)算i相對于參數(shù)sx、sy、px、py中的任一個(gè)的局部梯度。通過檢查這些梯度可以獲得優(yōu)化度量。例如，取代使用1/3σ作為權(quán)重因數(shù)，可以使用局部梯度的倒數(shù)。

除用于優(yōu)化的純統(tǒng)計(jì)度量之外，優(yōu)化還可以包括檢查裝置的知識，諸如照相機(jī)的噪聲模型或光學(xué)幾何。

除優(yōu)化度量值之外，還可以針對給定的roi方格提取信號估計(jì)器值。再次可以選取多個(gè)不同的實(shí)施。在統(tǒng)計(jì)學(xué)術(shù)語中，諸如集中趨勢的度量等的代表信號值可以用作信號估計(jì)器。集中趨勢的度量是用于概率分布的集中值或典型值。集中趨勢的度量的示例包括算術(shù)平均數(shù)、中位數(shù)、模式、幾何平均數(shù)、諧波平均數(shù)、加權(quán)平均數(shù)、截尾平均數(shù)、m和中列數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，該估計(jì)器是roi方格中的像素值的平均數(shù)。在更復(fù)雜的實(shí)施例中，平均數(shù)與諸如上面描述的1σ和2σ濾波器等的濾波器組合。

最后，如圖10(a)和(b)所示，基本是原始圖像到另一形式的轉(zhuǎn)換的該方法的原理提供了導(dǎo)出稱為“目標(biāo)西格瑪(targetsigma)”的新型測量質(zhì)量指標(biāo)的機(jī)會。該參數(shù)傳統(tǒng)上由已知技術(shù)的固定roi方格內(nèi)的各像素中的重疊數(shù)量來計(jì)算。在該情況下，“目標(biāo)西格瑪”是roi方格內(nèi)的重疊數(shù)量的3σ變化。它有規(guī)律的在機(jī)器性能在規(guī)格內(nèi)的情況下具有高值。預(yù)期基于圖10(a)中圖示出的變換數(shù)據(jù)集的另一測量質(zhì)量指標(biāo)的備選限定將更加魯棒并且與實(shí)際機(jī)器性能更好地匹配。

結(jié)論

本文描述的方法允許在實(shí)踐中解決導(dǎo)言中標(biāo)識的問題中的一些或全部。邊緣效應(yīng)被有效地除去，因?yàn)樗鼈儍H對靠近硬邊界的候選roi方格起作用。這些候選在數(shù)量上受限，并且具有相對高的變化量度(3σi)。高的變化量度造成在強(qiáng)度計(jì)算期間的排除，和/或小的權(quán)重因數(shù)。對于靠近邊緣的roi方格的1σ濾波器的使用(而不是對于整個(gè)roi區(qū)域僅使用2σ濾波器)，已經(jīng)提高了對邊緣效應(yīng)的敏感度。

由于使用了roi大小和位置的很多組合，所以預(yù)期振蕩被有效地平均化。通過使用具有候選roi大小和位置的很多組合的所公開的方法，有效地使光柵圖像內(nèi)的強(qiáng)度梯度的影響最小化。可以通過提供本文公開的檢查裝置、使用它測量經(jīng)處理的襯底以測量光刻工藝的性能的參數(shù)、以及調(diào)整該過程的參數(shù)以改善或維持用于后續(xù)襯底的處理的光刻工藝的性能來改進(jìn)使用光刻工藝制造器件的方法。

應(yīng)當(dāng)理解，上面的示例中使用的特定參數(shù)不是唯一可以限定的參數(shù)。根據(jù)用于量測的光刻設(shè)備和檢查設(shè)備的限制，可以在真實(shí)設(shè)計(jì)過程中使用附加和/或備選參數(shù)。雖然上面描述的目標(biāo)結(jié)構(gòu)是專門設(shè)計(jì)且形成用于測量目的的量測目標(biāo)，但是在其他實(shí)施例中，可以在作為形成在襯底上的器件的功能部件的目標(biāo)上測量屬性。很多器件具有規(guī)則的光柵狀結(jié)構(gòu)。如本文所使用的術(shù)語“目標(biāo)光柵”和“目標(biāo)結(jié)構(gòu)”并不要求該結(jié)構(gòu)專門用于正在執(zhí)行的測量而提供。

上面描述的方法的步驟可以在任何通用數(shù)據(jù)處理硬件(計(jì)算機(jī))內(nèi)是自動化的。該設(shè)備可以與現(xiàn)有處理器集成，諸如圖3(a)所示的處理單元pu、圖1所示的光刻設(shè)備控制單元lacu或整體過程控制系統(tǒng)。硬件可以遠(yuǎn)離處理設(shè)備，甚至位于不同的國家。合適的數(shù)據(jù)處理設(shè)備(dpa)的部件示出在圖13中。該設(shè)備可以布置用于加載包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。這可以使得當(dāng)下載計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品時(shí)計(jì)算機(jī)組件能夠?qū)嵤┤缟厦嫠枋龅臋z查裝置的功能。

連接到處理器1327的存儲器1329可以包括多個(gè)存儲器部件，像硬盤1361、只讀存儲器(rom)1362、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)1363和隨機(jī)存取存儲器(ram)1364。不是所有上述存儲器部件都需要存在。此外，上述存儲器部件在物理上非常接近處理器1327或彼此靠近并不是必須的。它們可能位于遠(yuǎn)離的距離處。

處理器1327也可以連接到某種用戶接口，例如鍵盤1365或鼠標(biāo)1366。也可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的觸摸屏、軌跡球、語音轉(zhuǎn)換器或其他接口。

處理器1327可以連接到讀取單元1367，其被布置為將例如呈計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼形式的數(shù)據(jù)從像軟盤1368或cdrom1369一樣的數(shù)據(jù)載體上讀取出來或在一些情況下存儲在數(shù)據(jù)載體上。還可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的dvd或其他數(shù)據(jù)的載體。

處理器1327還可以連接到打印機(jī)1370以將輸出數(shù)據(jù)在紙張上打印出來，以及連接到顯示器1371、例如監(jiān)視器或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他類型的lcd(液晶顯示器)。

處理器1327可以借助于負(fù)責(zé)輸入/輸出(i/o)的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)1373連接到通信網(wǎng)絡(luò)1372、例如公共交換電話網(wǎng)(pstn)、局域網(wǎng)(lan)、廣域網(wǎng)(wan)等等。處理器1327可以被布置成經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)1372與其他通信系統(tǒng)通信。在本發(fā)明的實(shí)施例中，外部計(jì)算機(jī)(未示出)、例如操作者的個(gè)人計(jì)算機(jī)可以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)1372登錄到處理器1327上。

處理器1327可以被實(shí)施為獨(dú)立系統(tǒng)或并行操作的多個(gè)處理單元，其中每個(gè)處理單元被布置成執(zhí)行較大程序的子任務(wù)。處理單元也可以在一個(gè)或多個(gè)主處理單元中被劃分成若干子處理單元。處理器1327的一些處理單元甚至可以與其他處理單元遠(yuǎn)離的距離處，并且經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)1372通信。模塊之間的連接可以做成有線或無線的。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以是利用布置成執(zhí)行這里所討論的功能的模擬和/或數(shù)字和/或軟件技術(shù)的任何信號處理系統(tǒng)。

盡管對于本發(fā)明的實(shí)施例在光學(xué)光刻的背景下的使用做出了具體參考，但是應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的是，本發(fā)明可以用在其它應(yīng)用中，例如壓印光刻，并且只要上下文允許不限于光學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案形成裝置中的形貌限定了在襯底上創(chuàng)建的圖案。圖案形成裝置的形貌可以被壓入供給到襯底的一層抗蝕劑中，隨之通過施加電磁輻射、熱、壓力或其組合使抗蝕劑固化。在抗蝕劑固化之后將圖案形成裝置從抗蝕劑上移走，在其上留下圖案。

在下面編號的子句中提供根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例：

1.一種測量襯底上的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的方法，方法包括如下步驟：

(a)使用由目標(biāo)結(jié)構(gòu)在照射下衍射的輻射的預(yù)定部分獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)的圖像；

(b)限定多個(gè)候選感興趣區(qū)域，各候選感興趣區(qū)域包括在所述圖像中的多個(gè)像素；

(c)至少部分基于感興趣區(qū)域內(nèi)的像素的信號值，限定用于候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值；

(d)直接或間接限定目標(biāo)信號函數(shù)，目標(biāo)信號函數(shù)限定了圖像中的各像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)，各像素的貢獻(xiàn)取決于(i)哪個(gè)候選感興趣區(qū)域包含該像素和(ii)那些候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值；以及

(e)使用通過根據(jù)限定的目標(biāo)信號函數(shù)將來自檢測到的圖像的多個(gè)像素信號值組合而直接或間接計(jì)算的目標(biāo)信號值，來獲得相同目標(biāo)結(jié)構(gòu)或不同目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的測量。

2.根據(jù)子句1的方法，其中候選感興趣區(qū)域在兩個(gè)或更多參數(shù)中相互不同，參數(shù)限定了圖像的哪個(gè)像素被包含在該候選感興趣區(qū)域內(nèi)。

3.根據(jù)子句2的方法，其中限定了圖像的哪個(gè)像素被包含在各候選感興趣區(qū)域內(nèi)的參數(shù)限定在所述圖像中的候選感興趣區(qū)域的位置。

4.根據(jù)子句2或子句3的方法，其中限定了圖像的哪個(gè)像素被包含在各候選感興趣區(qū)域內(nèi)的參數(shù)限定在所述圖像中的候選感興趣區(qū)域的大小。

5.根據(jù)任一項(xiàng)前述子句的方法，其中至少一些感興趣區(qū)域彼此重疊，使得給定像素可以被包含在候選感興趣區(qū)域中的超過一個(gè)候選感興趣區(qū)域內(nèi)。

6.根據(jù)任一項(xiàng)前述子句的方法，其中在步驟(e)中使用多個(gè)代表信號值中的至少一個(gè)來計(jì)算目標(biāo)信號值，各代表信號值是候選感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的一個(gè)內(nèi)所包含的像素的像素信號值的組合。

7.根據(jù)子句6的方法，其中將多個(gè)代表信號值與取決于對于其相應(yīng)候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值的權(quán)重組合。

8.根據(jù)子句6的方法，其中使用對應(yīng)于具有最佳優(yōu)化度量值的候選感興趣區(qū)域的單個(gè)代表信號值來計(jì)算目標(biāo)信號值。

9.根據(jù)子句6、7或8的方法，其中在計(jì)算代表值之前將候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值濾波。

10.根據(jù)子句1至5中的任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(d)中以貢獻(xiàn)映射的形式來限定目標(biāo)信號函數(shù)，在貢獻(xiàn)映射中給定像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)由權(quán)重值限定，并且在步驟(e)中根據(jù)在貢獻(xiàn)映射中的其相應(yīng)權(quán)重值將來自檢測到的圖像的像素信號值組合。

11.根據(jù)任一項(xiàng)前述子句的方法，其中優(yōu)化度量值是基于在相應(yīng)候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值的統(tǒng)計(jì)離差的量度的。

12.根據(jù)子句11的方法，進(jìn)一步包括忽略具有在相應(yīng)候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值的過度統(tǒng)計(jì)離差的候選感興趣區(qū)域。

13.根據(jù)任一項(xiàng)前述子句的方法，其中優(yōu)化度量值是基于在包含候選感興趣區(qū)域的集合的多維空間中的代表信號值相對于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的改變的速率的，代表信號值是從相應(yīng)候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值確定的。

14.根據(jù)子句13的方法，進(jìn)一步包括在計(jì)算優(yōu)化度量值之前，對代表信號值和/或兩個(gè)或更多參數(shù)進(jìn)行平滑，參數(shù)限定了圖像的哪個(gè)像素被包含在該候選感興趣區(qū)域內(nèi)。

15.根據(jù)任一項(xiàng)前述子句的方法，其中步驟(b)作為預(yù)備步驟包括在獲得的圖像中標(biāo)識有界區(qū)域作為預(yù)備步驟，有界區(qū)域?qū)?yīng)于特定目標(biāo)結(jié)構(gòu)，其中各候選感興趣區(qū)域包括在所述有界區(qū)域內(nèi)的多個(gè)像素。

16.根據(jù)任一項(xiàng)前述子句的方法，其中使用用于形成并檢測圖像的設(shè)備的特性來計(jì)算優(yōu)化度量值。

17.根據(jù)任一項(xiàng)前述子句的方法，其中在計(jì)算優(yōu)化度量值之前，將候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值濾波。

18.一種用于測量襯底上的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的檢查設(shè)備，設(shè)備包括：

-支撐件，用于在其上形成有所述目標(biāo)結(jié)構(gòu)的襯底；

-光學(xué)系統(tǒng)，用于照射目標(biāo)結(jié)構(gòu)并且使用由目標(biāo)結(jié)構(gòu)衍射的輻射的預(yù)定部分來獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)的圖像；

-處理器，被布置成：

限定多個(gè)候選感興趣區(qū)域，各候選感興趣區(qū)域包括在所述圖像中的多個(gè)像素；

至少部分基于感興趣區(qū)域內(nèi)的像素的信號值，限定用于候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值；

直接或間接限定目標(biāo)信號函數(shù)，目標(biāo)信號函數(shù)限定了圖像中的各像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)，各像素的貢獻(xiàn)取決于(i)哪個(gè)候選感興趣區(qū)域包含該像素，和(i)那些候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值；以及

使用通過根據(jù)限定的目標(biāo)信號函數(shù)將來自檢測到的圖像的多個(gè)像素信號值組合而直接或間接計(jì)算的目標(biāo)信號值，來獲得相同目標(biāo)結(jié)構(gòu)或不同目標(biāo)結(jié)構(gòu)的屬性的測量。

19.根據(jù)子句18的設(shè)備，其中候選感興趣區(qū)域在兩個(gè)或更多參數(shù)中相互不同，參數(shù)限定了圖像的哪個(gè)像素被包含在該候選感興趣區(qū)域內(nèi)。

20.根據(jù)子句19的設(shè)備，其中限定了圖像的哪個(gè)像素被包含在各候選感興趣區(qū)域的參數(shù)限定在所述圖像中的候選感興趣區(qū)域的位置。

21.根據(jù)子句19或子句20的設(shè)備，其中限定了圖像的哪個(gè)像素被包含在各候選感興趣區(qū)域內(nèi)的參數(shù)限定在所述圖像中的候選感興趣區(qū)域的大小。

22.根據(jù)子句18至21中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其中至少一些感興趣區(qū)域彼此重疊，使得給定像素可以被包含在候選感興趣區(qū)域中的超過一個(gè)候選感興趣區(qū)域內(nèi)。

23.根據(jù)子句18或22中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其中處理器被布置成使用多個(gè)代表信號值中的至少一個(gè)來計(jì)算目標(biāo)信號值，各代表信號值是候選感興趣區(qū)域中的相應(yīng)的一個(gè)內(nèi)所包含的像素的像素信號值的組合。

24.根據(jù)子句23的設(shè)備，其中處理器被布置成將多個(gè)代表信號與取決于對于其相應(yīng)候選感興趣區(qū)域的優(yōu)化度量值的權(quán)重組合。

25.根據(jù)子句23的設(shè)備，其中處理器被布置成使用對應(yīng)于具有最佳優(yōu)化度量值的候選感興趣區(qū)域的單個(gè)代表信號值來計(jì)算目標(biāo)信號值。

26.根據(jù)子句23、24或25的設(shè)備，其中處理器被布置成將候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值濾波。

27.根據(jù)子句18至22中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其中處理器被布置成以貢獻(xiàn)映射的形式來限定目標(biāo)信號函數(shù)，在貢獻(xiàn)映射中給定像素對目標(biāo)信號值的貢獻(xiàn)由權(quán)重值限定，并且在步驟(e)中根據(jù)在貢獻(xiàn)映射中的其相應(yīng)權(quán)重值將來自檢測到的圖像的像素信號值組合。

28.根據(jù)子句18至27中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其中處理器被布置成使優(yōu)化度量值基于在相應(yīng)候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值的統(tǒng)計(jì)離差的量度。

29.根據(jù)子句28的設(shè)備，進(jìn)一步包括忽略具有在相應(yīng)候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值的過度統(tǒng)計(jì)離差的候選感興趣區(qū)域。

30.根據(jù)子句18至29的設(shè)備，其中處理器被布置成使優(yōu)化度量值基于在包含候選感興趣區(qū)域的集合的多維空間中的代表信號值相對于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的改變的速率，并且其中處理器被布置成從相應(yīng)候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值確定代表信號值。

31.根據(jù)子句30的設(shè)備，處理器被布置成在計(jì)算優(yōu)化度量值之前，對代表信號值和/或兩個(gè)或更多參數(shù)進(jìn)行平滑，參數(shù)限定了圖像的哪個(gè)像素被包含在該候選感興趣區(qū)域內(nèi)。

32.根據(jù)子句18至31中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其中處理器被布置成作為限定多個(gè)候選感興趣區(qū)域的預(yù)備步驟在獲得的圖像中標(biāo)識有界區(qū)域作為預(yù)備步驟，有界區(qū)域?qū)?yīng)于特定目標(biāo)結(jié)構(gòu)，其中各候選感興趣區(qū)域包括在所述有界區(qū)域內(nèi)的多個(gè)像素。

33.根據(jù)子句18至32中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其中處理器被布置成使用用于形成并檢測圖像的設(shè)備的特性來計(jì)算優(yōu)化度量值。

34.根據(jù)子句18至33中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其中處理器被布置成在計(jì)算優(yōu)化度量值之前，將候選感興趣區(qū)域內(nèi)所包含的像素的像素信號值濾波。

35.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于引起通用處理設(shè)備執(zhí)行根據(jù)以上子句1至17中的任一項(xiàng)的方法的步驟(b)至(e)的機(jī)器可讀指令。

36.一種光刻系統(tǒng)，包括：

光刻設(shè)備，包括：

照射光學(xué)系統(tǒng)，被布置成照射圖案；

投影光學(xué)系統(tǒng)，被布置成將圖案的圖像投影到襯底上；和根據(jù)子句18至34中的任一項(xiàng)的檢查設(shè)備，

其中光刻設(shè)備被布置成在將圖案施加到進(jìn)一步的襯底時(shí)使用來自檢查設(shè)備的測量結(jié)果。

37.一種制造器件的方法，其中使用光刻工藝將器件圖案施加至一系列襯底，方法包括使用根據(jù)子句1至17中的任一項(xiàng)的方法檢查作為所述器件圖案的一部分或在所述器件圖案旁邊形成在所述襯底中的至少一個(gè)上的至少一個(gè)目標(biāo)結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)方法的結(jié)果來控制用于后面的襯底的光刻工藝。

本文使用的術(shù)語“輻射”和“射束”涵蓋所有類型的電磁輻射，包括紫外線(uv)輻射(例如，具有或大約365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波長)和極紫外線(euv)輻射(例如，具有5nm-20nm范圍的波長)，以及諸如離子束或電子束等的粒子束。

術(shù)語“透鏡”只要上下文允許，可以是指各種類型光學(xué)部件的任一個(gè)或組合，光學(xué)部件包括折射、反射、磁性、電磁和靜電光學(xué)部件。

具體實(shí)施例的前述描述如此充分地揭示本發(fā)明的一般性質(zhì)，使得其他人可以通過應(yīng)用本領(lǐng)域技術(shù)范圍內(nèi)的知識來容易地在無需過多實(shí)驗(yàn)的情況下為各種應(yīng)用修改和/或調(diào)適這樣的具體實(shí)施例，而不會脫離本發(fā)明的一般概念。因而，基于本文呈現(xiàn)的教導(dǎo)和指導(dǎo)，這樣的調(diào)適和修改旨在在所公開的實(shí)施例的等同物的含義和范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中的措辭或術(shù)語是為了通過示例而不是限制的描述的目的，使得本說明書的術(shù)語或措辭將由本領(lǐng)域技術(shù)人員鑒于教導(dǎo)和指導(dǎo)來解釋。

本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)受上述任何示例性實(shí)施例的限制，而應(yīng)僅根據(jù)所附權(quán)利要求及其等同物來限定。