CN105452963A - 用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法和检验设备以及计算机程序产品 - Google Patents

用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法和检验设备以及计算机程序产品 Download PDF

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Abstract

用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法和检验设备以及计算机程序产品，其可以应用于例如显微结构的量测中。重要的是重构提供结构的所感兴趣的参数(例如，CD)的值，当重构值被用于监测和/或控制光刻过程时所述值是精确的。这是一种通过使用结构的参数的重构值预测(804)结构的所感兴趣的参数的值并且通过对比(805)所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值来评价结构的所感兴趣的参数的值的重构(803)品质的方法，其不需要使用扫描电子显微镜。

Description

用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法和检验设备以及计算机程序产品
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年8月13日递交的美国临时申请61/865,354的权益，并且其通过引用全文并入本文。
技术领域
本发明涉及用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法和检验设备以及计算机程序产品。本发明可以应用于例如显微结构的量测，例如用以评价光刻设备的临界尺寸(CD)性能。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
为了监测光刻过程，测量图案化的衬底的参数。参数可以包括，例如形成在图案化衬底中或上的连续的层之间的重叠误差和经过显影的光敏抗蚀剂的临界线宽(CD)。可以在产品衬底上和/或在专用的量测目标上执行所述测量。存在多种技术用于测量在光刻过程中形成的显微结构，包括使用扫描电子显微镜和不同的专用工具来进行测量。一种快速且非侵入形式的专用的检验工具是散射仪，其中辐射束被引导至衬底表面上的物体上，并且测量散射或反射束的属性。已知两种主要类型的散射仪。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量散射到特定的窄的角度范围中的辐射的光谱(强度和/或偏振状态作为波长的函数)。角分辨散射仪使用单色辐射束，并且将散射的辐射的强度和/或偏振状态作为角度的函数测量。
通过对比束在其已经被衬底反射或散射之前和之后的属性，可以确定衬底的属性，或者更具体地出现在衬底上或中的一个或多个结构的一个或多个属性。这例如可以利用通过对比由反射或散射束的测量获得的数据与由参数(数学)模型计算的模型(模拟)衍射信号以重构来完成。所计算的信号可以被预计算并存储在库内，该库表示分布在参数化的模型的参数空间内的多个备选衬底结构。替换地或附加地，在迭代搜索过程期间可以变化参数，直到所计算的衍射信号与测量信号匹配为止。例如在美国专利号7522293(Wu)(通过引用全文并入本文)中，这两种技术被分别描述(例如)为“基于库”和“基于回归”的过程。
尤其地，对于复杂的结构，或包含特定材料的结构，对于散射束精确地建模所需要的数量大。限定“模型选配方案(modelrecipe，或称为模型‘配方’)”，其中参数被限定为给定的(“固定”)或可变的(“浮动”)。对于浮动参数，限定绝对值或相对于名义值的偏差的变化的预定范围。在WO2011-151121(Aben)(通过引用全文并入本文)中，已经描述了例如也能够在浮动参数之间建立关系。
重要的是重构提供结构的所感兴趣的参数(例如，CD)的值，当重构值被用于监测和/或控制光刻过程时所述值是精确的。通常地，所感兴趣的参数的重构值越接近所感兴趣的参数的物理值，可以越好地监测和/或控制光刻过程。已知有通过对比所感兴趣的参数的重构值与使用扫描电子显微镜(SEM)获得的所感兴趣的参数的值评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。然而，这必需需要扫描电子显微镜的有效性。另外，由于扫描电子显微镜相对较慢，使用扫描电子显微镜去获得所感兴趣的参数的值需要较长时间。此外，由于扫描电子显微镜的系统误差，使用扫描电子显微镜获得的所感兴趣的参数的值可能不总是精确地接近所感兴趣的参数的物理值。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法。发明人已经认识到一种通过使用结构的参数的重构值预测结构的所感兴趣的参数的值并且通过对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值来评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法，其不需要使用扫描电子显微镜。
根据本发明的第一实施例，提供了一种评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法，所述方法包括：对于一组结构中的每一个结构，使用一个或多个辐射束照射该结构并且检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的信号；对于该组结构中的每一个结构，用与结构相关的信号重构该结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数；使用与该组结构相关的参数的重构值中的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值；以及对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值来评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
本发明的实施例允许不需要使用扫描电子显微镜进行结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的评价。因此，不需要昂贵的扫描电子显微镜的可用性。此外，由于不需要使用慢速的扫描电子显微镜，因而节省了时间。除此之外，发明人已经认识到本发明提供了一种良好的评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法。然而，使用扫描电子显微镜获得的所感兴趣的参数的值可能并不总是精确地接近利用已知的方法获得的所感兴趣的参数的物理值，可靠性更低。
不受限于理论，本发明的实施例提供一种可靠的评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法的原因可能是因为它是可预测性的。在结构的所感兴趣的参数的值可以被重构之前，结构被使用一个或多个辐射束照射并且由辐射和结构的相互作用引起的与结构相关的信号被检测。结构的数学模型的参数的值被用与结构相关的信号重构，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数。与结构相关的信号对结构的多个参数的变化敏感。这些参数可以为结构的任何描述符号。通常地，信号对一个参数的敏感性接近信号对其它参数(的组合)的敏感性。这个问题被称作相关性。合适的建模和信号处理被用于分离信号中不同参数的作用。然而，发明人已经看到在实践中仍然有一定程度的相关性存在。这恶化了参数的测量的准确性、精度和速度，包括用户感兴趣的量测的参数。因此，知道在测量中是否存在任何相关性是有意义的。发明人已经认识到如果测量遭受相关性，那么涉及在相关性中的参数的值联合地改变。这暗示着如果存在相关性，那么可以使用其它参数的值预测所感兴趣的参数的值。通常地，参数能够通过其它参数的值被预测得越好，在测量中存在越大的相关性。因此，使用其它参数的重构值预测所感兴趣的参数的值，并且对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值，以评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
本发明的另一个实施例还提供一种用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的检验设备，所述设备包括：照射系统，用于使用一个或多个辐射束照射一组结构的每一个结构；检测系统，用于对于该组结构中的每一个结构检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的信号；以及处理器，其中所述处理器被设置为对于该组结构中的每一个结构用与结构相关的信号重构所述结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数，其中所述处理器被设置为使用与该组结构相关的参数的重构值的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值，并且其中所述处理器被设置为对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值，以评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
本发明的另一个实施例还提供一种包含用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的一个或多个机器可读指令序列的计算机程序产品，所述指令适于使一个或多个处理器：对于一组结构中的每一个结构接收在预定的照射下由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的被检测的信号；对于该组结构中的每一个结构用与结构相关的信号重构结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数；使用与该组结构相关的参数的重构值的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值；对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值，以评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
下面参照所附的附图详细描述本发明的进一步的特点和优点以及本发明的各个实施例的结构和操作。应当注意本发明不限于本文所描述的具体实施例。本文所呈现的这些实施例仅仅用于说明目的。基于本文所包含的教导附加的实施例对本领域技术人员来说是显而易见的。
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：
图1示出一种光刻设备的示意图。
图2示出一种光刻单元或簇的示意图。
图3示出第一散射仪的操作原理。
图4示出第二散射仪的操作原理。
图5示出根据散射仪测量结果的结构重构的第一示例过程；
图6示出根据散射仪测量结果的结构重构的第二示例过程；
图7示出用相关的模型参数通过图5或图6的过程测量的示例结构的横截面示意图；
图8图示根据本发明的实施例的评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法；以及
图9(a)和9(b)提供评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的发明的实施方式的结果的示例。
参考下面阐述的详细说明并结合附图，本发明的特点和优点将更加明显，其中相似的参考符号自始至终标识相应的元件。在附图中，相似的参考标记通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的元件。元件首次出现的附图被在相应的参考标记中的最左位数(或多个最左位数)表示。
具体实施方式
本说明书公开了包含本发明的特征的一个或多个实施例。所公开的实施例(或多个实施例)仅仅例示本发明。本发明的范围不限于所公开的实施例(或多个实施例)。本发明由附于本文的权利要求书限定。
所描述的实施例(或多个实施例)以及说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的参考表示所描述的实施例(或多个实施例)可以包括特定的特征、结构或特点，但是每一个实施例可以不必包括该特定的特征、结构或特点。而且，这些用语不必指相同的实施例。此外，当关于一个实施例描述特定的特征、结构或特点时，应当理解无论明确描述与否在本领域技术人员的知识范围内关于其它实施例可以产生该特征、结构或特点。
本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或它们的任意组合实施。本发明的实施例还可以被实施为存储在机器可读介质上的指令，其可以被一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以可被机器(例如，计算设备)读取的形式存储或传递信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存储存储器(RAM)；磁盘存储介质；光储存介质；闪存设备；电、光、声或其它形式的传播信号以及其它。此外，在本文中固件、软件、程序、指令可以被描述为执行某些动作。然而，应当领会，这些描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上由计算设备、处理器、控制器或执行固件、软件、程序、指令等的其它设备产生。
然而，在更详细地描述这些实施例之前，给出可以实施本发明的实施例的示例性的环境是有益的。
图1示意地示出一种光刻设备LAP，包括根据本发明的实施例的源收集器模块SO。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如EUV辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与配置用于精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如折射式投影系统)PL，其配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或更多根管芯)上。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述支撑结构支撑图案形成装置，即承载图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。这里使用的术语“掩模版”或“掩模”可以看作与更为上位的术语“图案形成装置”同义。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所需图案精确地对应(例如，如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射型的或反射型的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。掩模在光刻技术中是熟知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”可以广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里任何使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术用于提高投影系统的数值孔径在本领域是熟知的。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。
参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。所述源和光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如整合器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PL，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、二维编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF(在图1中没有明确地示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过所述投影系统PL的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或者光刻簇)的一部分，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。通常，这些包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底输送装置或机械手RO从输入/输出口I/O1、I/O2拾取衬底，然后将它们在不同的处理设备之间移动，然后将它们传递到光刻设备的进料台LB。经常统称为轨道的这些装置处在轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作用于将生产率和处理效率最大化。
为了由光刻设备曝光的衬底被正确地和一致地曝光，需要检验经过曝光的衬底以测量属性，例如连续层之间的重叠误差、线条粗细、临界尺寸(CD)等。如果检测到误差，可以对后续衬底的曝光进行调整(尤其是在检验能够很快完成且足够迅速到使同一批次的其他衬底仍处于待曝光状态的情况下)。此外，已经曝光过的衬底也可以被剥离并被重新加工(以提高产率)，或可以被遗弃，由此避免在已知存在缺陷的衬底上进行曝光。在衬底的仅仅一些目标部分存在缺陷的情况下，可以仅对认为是完好的那些目标部分进行进一步曝光。
检验设备被用于确定衬底的属性，且尤其，用于确定不同的衬底或同一衬底的不同层的属性如何从层到层变化。检验设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或可以是独立的装置。为了能进行最迅速的测量，需要检验设备在曝光后立即测量经过曝光的抗蚀剂层中的属性。然而，抗蚀剂中的潜影具有很低的对比度(在经过辐射曝光的抗蚀剂部分和没有经过辐射曝光的抗蚀剂部分之间仅有很小的折射率差)，且并非所有的检验设备都对潜影的有效测量具有足够的灵敏度。因此，测量可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行，所述曝光后烘烤步骤通常是在经过曝光的衬底上进行的第一步骤，且增加抗蚀剂的经过曝光和未经曝光的部分之间的对比度。在该阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜在的。也能够在抗蚀剂的曝光部分或者非曝光部分已经被去除的点处，或者在诸如蚀刻等图案转移步骤之后，对经过显影的抗蚀剂图像进行测量。后一种可能性限制了有缺陷的衬底进行重新加工的可能性，但是仍可以提供有用的信息。
图3示出可以用在本发明的实施例中的散射仪。散射仪包括宽带(白光)辐射投影装置2，其将辐射投影到衬底W上。反射的辐射传递至光谱仪检测器4，光谱仪检测器4测量镜面反射辐射的光谱10(强度是波长的函数)。通过这个数据，如图3下部所示，产生所检测的光谱I(λ)的结构或轮廓可以通过处理单元PU重构。通常，这通过严格耦合波分析(RCWA)和非线性回归来完成。其可以通过与模拟光谱库进行比较来完成。通常，对于所述重构，已知所述结构的总体形式，且通过根据所述结构的制作过程的知识假定一些参数，仅留有结构的一些参数根据散射测量数据确定。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
可以用于本发明一实施例的另一散射仪如图4所示。在该装置中，由辐射源2发出的辐射采用透镜系统12准直并透射通过干涉滤光片13和偏振器17，由部分反射表面16反射并经由具有高数值孔径(NA)(优选至少0.9或更优选至少0.95)的显微镜物镜15聚焦到衬底W上。浸没式散射仪甚至可以具有数值孔径超过1的透镜。然后，所反射的辐射通过部分反射表面16透射入检测器18，以便检测散射光谱。检测器可以位于在透镜系统15的焦距处的后投影光瞳平面11上，然而，光瞳平面可以替代地通过辅助的光学元件(未示出)在检测器上重新成像。所述光瞳平面是在其中辐射的径向位置限定入射角而角位置限定辐射的方位角的平面。所述检测器优选为二维检测器，以使得可以测量衬底目标30的两维角散射光谱。检测器18可以是例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的阵列，且可以采用例如每帧40毫秒的积分时间。
参考束经常被用于例如测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射到分束器16上时，辐射束的一部分透射通过所述分束器作为参考束朝向参考反射镜14行进。然后，所述参考束被投射到同一检测器18的不同部分上或替代地被透射到不同检测器上(未示出)。
一组干涉滤光片13可用于在如405-790nm或甚至更低(例如200-300nm)的范围中选择感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调的，而不是包括一组不同的滤光片。光栅可以被用于替代干涉滤光片。在下面的说明书中，术语“光”应该用以表示在散射仪技术中使用的辐射。用术语“光”表示在散射仪或其他任何量测技术中使用的辐射并不表示将辐射限制在光谱的可见光范围。
检测器18可以测量单一波长(或窄波长范围)的散射光的强度，所述强度在多个波长处是分立的，或者所述强度在一个波长范围上被积分。进而，检测器可以独立地测量横向磁场和横向电场偏振光的强度和/或在横向磁场和横向电场偏振光之间的相位差。
能够采用给出大集光率的宽带光源(即具有宽的光频率或波长范围以及由此具有大的色彩范围)，由此允许多种波长的混合。在宽带混合中的分量具有例如Δλ的带宽的情况下，在分量之间提供至少2Δλ(即带宽的两倍)的间距可能是有利的。多个辐射“源”可以是已经被用光纤束分割的扩展辐射源的不同部分。以这样的方式，角分辨散射光谱可以并行地在多个波长处被测量。可以测量包含比二维光谱更多的信息的三维光谱(波长和两个不同角度)。这允许更多的信息被测量，这增加量测过程的鲁棒性(robustness)。这在EP1,628,164A中进行了更详细的描述。
衬底W上的目标30可以是一维光栅，其被印刷成使得在显影之后，所述条纹由实抗蚀剂线构成。目标30可以是二维光栅，其被印刷成使得在显影之后，所述光栅由抗蚀剂中的实抗蚀剂柱或通孔(孔洞)构成。所述条纹、柱或通孔可以替代地被蚀刻到所述衬底中。该图案对于光刻投影设备(尤其是投影系统PL)中的色差和照射对称度敏感，且这种像差的存在将表明自身在所印刷的光栅中的变化。相应地，所印刷的光栅的散射测量数据被用于重构光栅。一维光栅的参数(例如线宽和线形)，或者二维光栅的参数(例如柱或通孔宽度或长度或形状)可以被输入到重构过程中，所述重构过程由处理单元PU根据印刷步骤和/或其他的散射测量过程的知识实现。
使用上述散射仪中的一个与例如目标30等目标结构及其衍射性质的模型结合，可以以多种方式执行所述结构的形状及其他参数的测量。在第一种类型的过程中，如图5所示，基于目标形状(第一备选结构)的第一估计计算衍射图案，并将该衍射图案与所观察到的衍射图案对比。随后，模型的参数被系统地变化并且在一系列的迭代中重新计算衍射以得出新的备选结构，并因此得出最佳拟合。在第二种类型的过程中，如图6所示，提前计算多种不同的备选结构的衍射光谱以得出衍射光谱的“库”。然后，从测量目标观察的衍射图案与所计算的光谱的库对比以找出最佳拟合。两种方法可以一起使用：从库可以获得粗拟合，随后是迭代过程以找出最佳拟合。
更详细地参照图5，将概括地描述执行目标形状和/或材料属性的测量的方法。该描述中所述目标将设定为一维(1-D)的结构。在实际应用中，目标可以是二维的，并且所述过程或处理因此进行适应性修改。
在步骤502中：使用散射仪(例如上述那些散射仪)测量衬底上的实际目标的衍射图案。所测量的衍射图案被前馈至计算系统，例如计算机。所述计算系统可以是上面提到的处理单元PU，或者其可以是独立的设备。
在步骤503中：建立“模型选配方案”，其用多个参数Pi(p1、p2、p3等)限定目标结构的参数化模型。这些参数可以在一维周期结构中例如表示侧壁的角、特征的高度或深度、特征的宽度。下面的层和目标材料的属性也通过例如折射系数(在散射仪的辐射束中存在的特定波长条件下)等参数表示。重要的是，尽管可以通过描述目标结构的形状和材料属性的几十个参数限定目标结构，但是出于用于下面的过程步骤的目的，模型选配方案将限定这些参数中的多个以具有固定的值，而其他的参数是可变的或“浮动”的参数。为了描述图5，仅可变参数被看作参数pi。
在步骤504中：通过设定浮动参数的初始值pi (0)(即，p1 (0)、p2 (0)、p3 (0)等)来估计模型目标形状。每个浮动参数将在特定的预定范围内产生，如选配方案中限定的范围。
在步骤506中：表示所估计的形状的参数与模型的不同元件的光学属性一起用于计算散射属性，例如使用严格的光学衍射方法，例如RCWA或任何其他的麦克斯韦方程求解方法。这得出所估计的目标形状的估计的或模型衍射图案。
在步骤508、510中：所测量的衍射图案和模型衍射图案随后被对比，它们的相似性和差异被用于计算模型目标形状的“价值函数”。
在步骤512中：假定，价值函数表示所述模型在其精确地表示实际的目标形状之前需要改进，则估计新的参数p1 (1)、p2 (2)、p3 (3)等，并迭代地反馈至步骤506。重复步骤506-512。
为了帮助搜索，步骤506中的计算可以进一步生成价值函数的偏导数，由此表示在参数空间内该特定区域中增大或减小参数将增大或减小价值函数的灵敏度。价值函数的计算和导数的使用在本领域中通常是已知的，这里将不详细描述。
在步骤514中：当价值函数指示该迭代过程已经以期望的精确度收敛到一个解上时，当前所估计的参数被报告为实际目标结构的测量结果。
该迭代过程的计算时间极大地由所用的前向衍射模型确定，即，使用严格的光学衍射理论由所估计的目标结构来计算所估计的模型衍射图案。如果需要更多的参数，则存在更多的自由度。计算时间原理上随着自由度数量的幂而增加。在步骤506计算的所估计的或模型的衍射图案可以以多种形式表示。如果以与步骤510中生成的所测量的图案相同的形式表示所计算的图案，则简化了对比。例如，模型化的光谱可以容易地与通过图3的设备测量的光谱对比；模型化的光瞳图案可以容易地与由图4中的设备测量的光瞳图案对比。
由前面的图5开始整个说明书中，假定使用如图4所示的散射仪，将使用术语“衍射图案”。本领域技术人员可以容易将所示教导适用于不同类型的散射仪，或甚至其他类型的测量仪器。
图6示出替代的示例过程，其中事先计算不同的所估计的目标形状(备选结构)的多个模型衍射图案，并将其存储在库中用于与实际的测量对比。下面的原理和术语与图5所描述的过程是一样的。图6过程的步骤如下：
在步骤602中：生成库的过程开始。可以对每种类型的目标结构生成独立的库。所述库可以根据需要通过测量设备的用户来生成，或由设备供应商预先生成。
在步骤603中：建立“模型”选配方案，其用多个参数pi(p1、p2、p3等)限定目标结构的参数化模型。需要考虑的事项与迭代过程的步骤503所需要考虑的事项相似。
在步骤604中：例如通过生成全部参数的随机值来生成第一组参数p1 (0)、p2 (0)、p3 (0)等，每一个参数在其预期的取值范围内。
在步骤606中：计算模型衍射图案并将其存储在库内，由此由参数表示的目标形状表示预期的衍射图案。
在步骤608中：生成一组新的形状参数p1 (1)、p2 (2)、p3 (3)等。重复步骤606-608几十次、几百次或甚至几千次，直到包括全部所存储的模型的衍射图案的库被认为足够完整为止。每个所存储的图案表示在多维参数空间中的取样点。库中的样本应该以足够的密度构成样本空间，使得任何真实的衍射图案将被充分接近地表示。
在步骤610中：在生成库之后(但是也可以在之前)，真实的目标30被放到散射仪中并测量其衍射图案。
在步骤612中：所测量的图案与存储在库中的模型图案对比以找出最佳的匹配图案。可以对库中每个样本进行所述对比，或可以采用更为系统的搜索策略，以减小计算负担。
在步骤614中：如果找到匹配，则用以生成匹配的库图案的所估计的目标形状可以确定为近似的物体结构。对应于匹配样本的形状参数被输出作为所测量的形状参数。可以对模型衍射信号直接执行匹配过程，或可以在优化用于快速估计的替代的模型上执行匹配过程。
在步骤616中：可选地，最近的匹配样本用作起始点，提炼(refinement)过程用于获得最终参数，用于报告。该提炼过程可以包括例如与图5中非常类似的迭代过程。
提炼步骤616是否需要是实施者的选择问题。如果库被非常密集地采样，则迭代提炼过程可以不需要，因为总是可以找到良好的匹配。另一方面，对于实际的应用这种库可能太大。因此，实际的解决方案是对于一组粗参数使用库搜索，随后使用价值函数通过一次或更多次迭代以确定更加精确的一组参数从而以期望的精确度报告目标衬底的参数。在执行附加的迭代的情况下，增加所计算的衍射图案和相关的提炼参数组作为库中的新的记录项(entry)是一种选择。以此方式，可以最初使用基于相对少量的计算工作的库，但是使用提炼步骤616的计算工作建立较大的库。不管使用哪种方案，所报告的可变参数中的一个或更多个的值的进一步提炼也可以基于多个备选结构的匹配的吻合度获得。例如，通过在两个或更多个备选结构的参数值之间插值可以得出最后报告的参数值，其中假定这些备选结构的全部或两者具有高的匹配得分。
图7示出目标30的非常简单的形式和限定其形状的一些参数。衬底700，例如硅晶片，承载由通过曝光和显影抗蚀剂材料层形成的多个平行的条纹形成的衍射光栅。目标光栅不需要包括升起的条纹，其在图中示出并提出仅是作为示例。合适的特征包括直立的条纹、接触孔等，它们通过光刻技术形成，或通过光刻以及其后的蚀刻、沉积以及其他工艺步骤形成。选择条纹在此纯是为了简单起见。
特征702表示构成光栅的结构中的一个结构的横截面。在抗蚀剂下面是层704，其在通常的示例中将仅为硅晶片上的“原有的(native)”氧化物层，例如厚度为1-3nm。在真实的产品中，在目标30下面可以设置有不同属性的许多层。在用抗蚀剂涂覆衬底和曝光之前，在衬底上已经以已知的方式涂覆了抗反射BARC层706以改善所印刷的图案的品质。
将要通过例如图5或图6中示出的过程测量的特征702的参数包括特征高度H1、中间高度临界尺寸(中间CD或MCD)以及侧壁角度SWA。如果需要可以限定其他参数。如果将要测量不对称度，则可以对左侧壁和右侧壁独立地限定SWA。诸如顶部倒角(toprounding)、基脚(footing)或考虑线边缘粗糙度(LER)的涂层梯形等其他特征可以加入至模型中以提高精确度。
这些参数H1、MCD、SWA将以不同的方式对衍射图案作出贡献，这在用散射仪测量目标30时可以观察到。影响衍射图案的其他形状参数是下面层706、704的高度(厚度)，其分别用H2、H3表示。除了几何参数之外，模型还可以包括光学参数。为了对目标建模并允许计算模型的衍射图案，这些参数的估计值被用于步骤506和/或606的计算中。当考虑层的数量、特征702的形状参数以及潜在的下面的特征和层时，很清楚的是，执行最佳拟合参数组的搜索所在的参数空间是高度地多维的。目标光栅图案本身可以是二维的。建模所需的附加的参数是全部不同材料的属性，例如它们的折射系数和消光系数。这些可以良好地限定使得它们可以被看作固定的参数，或者它们可以本身处于不确定。它们可能需要根据入射辐射的波长和偏振进一步再分。在WO2011-151121(Aben)(其内容通过引用全文并入本文)中，已经描述了例如也能够在浮动参数之间建立关系。
如上所述，重要的是重构提供结构的所感兴趣的参数(例如，CD)的值，当重构值被用于监测和/或控制光刻过程时所述值是精确的。通常地，所感兴趣的参数的重构值越接近所感兴趣的参数的物理值，可以越好地监测和/或控制光刻过程。已知有通过对比所感兴趣的参数的重构值与使用扫描电子显微镜获得的所感兴趣的参数的值评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。如所提到的，发明人已经认识到了通过使用结构的参数的重构值预测结构的所感兴趣的参数的值以及通过对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的改进的方式，其不需要使用扫描电子显微镜。
现在将参照图8描述根据本发明的实施例。图8图示了评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法，包括步骤802、803、804和805。图8的方法的步骤是：
在步骤802中：对于一组(N)结构(S1，S2，S3，...SN)中的每一个结构(Si)，使用一个或多个束照射该结构并且检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构有关的信号。在一个实施例中，该组结构中的结构出现在单一的衬底上(也将能够明白，该组结构中的结构也可以例如分布在多个衬底上)。可以使用例如参照图3描述的散射仪或参照图4描述的散射仪用一个或多个辐射束照射每一个结构。这些散射仪也可以被用于对于每一个结构检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构有关的信号。例如可以使用单一的散射仪，其连续地寻址结构Si(例如，通过将散射仪从结构S1移动到结构S2、从结构S2移动到结构S3，以此类推；通常为了连续地寻址Si，散射仪和结构Si可以相对于彼此移动)，并对于每一个结构Si执行上述照射和检测(也将能够明白，例如也可以使用两个或更多个散射仪)。
在步骤803中：对于该组结构中的每一个结构，用与结构有关的信号重构该结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数。在一个实施例中，通过参照图3描述的类型的散射仪的处理单元PU或者通过参照图4描述的类型的散射仪的处理单元PU执行该重构。该结构的数学模型的参数可以包括描述结构的形状和材料属性的参数。该结构的数学模型的参数例如可以包括结构的高度、宽度或侧壁角度中的一个或多个。在一个实施例中，结构的所感兴趣的参数为结构的宽度(也将能够明白，结构的所感兴趣的参数例如还可以为结构高度或侧壁角度)。如上所述，例如“基于库”和/或“基于回归”的技术可被用于该重构。重构对本领域技术人员是公知的，并且本领域技术人员实施该重构步骤没有困难。
在步骤804中：使用与该组结构相关的参数的重构值中的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值。作为一个示例，在步骤803中获得的所感兴趣的参数的重构值被放在向量中。以数学形式：
其中代表包含所感兴趣的参数的重构值的向量，并且向量的每一个元素mi代表相关的结构Si的所感兴趣的参数的重构值。以该示例为例，在步骤803中获得的与该组结构有关的参数的剩余重构值(例如，在该示例中，排除了所感兴趣的参数的重构值之外的与该组结构相关的参数的重构值)被放在矩阵中。以数学形式：
其中X代表包含与该组结构相关的参数的剩余重构值加上具有1的额外列以移除计算中的均值(下面给出)的矩阵。在该示例中，每一个列(除了具有1的最后列之外)包含特定参数的重构值。例如，第一列的每个元素xi，a代表相关的结构Si的参数‘a’的重构值，并且第二列的每一个元素xi，b代表相关的结构Si的参数‘b’的重构值，等等。在该示例中，该组结构包含N个结构，并且剩余的参数的数量为M。作为一个示例，结构的所感兴趣的参数为结构的宽度，结构的参数‘a’为结构的高度，并且结构的参数‘b’为结构的侧壁角度。以该示例为例，矩阵X和向量现在被用于对于该组的N个结构中的每一个结构Si预测Si的所感兴趣的参数的值。在该示例中，该预测使用线性回归分析的方法。以数学形式：
其中代表包含所感兴趣的参数的预测值的向量，并且向量的每一个元素代表相关的结构Si.的所感兴趣的参数的预测值。可以例如通过参照图3描述的类型的散射仪的处理单元PU或者通过参照图4描述的类型的散射仪的处理单元PU执行上述对比，通过配置处理单元PU来执行上述预测。替代地或附加地，管理控制系统SCS和/或光刻控制单元LACU可以被配置来执行该预测。
在步骤805中：对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值来评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。在一个实施例中，以示例为例，该对比使用标准偏差。以数学形式：
其中Q是单一值，是结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量，并且std表示标准偏差。根据该示例的对比使用所感兴趣的参数的重构值的标准偏差进行归一化。按照该示例，Q是0至1之间的数。在能够精确预测所感兴趣的参数的重构值的情况下，分子对应于较小的数并且Q的值接近0。在不能够精确预测所感兴趣的参数的重构值的情况下，分子接近并且Q的值接近1。通常地，结构的所感兴趣的参数的值的重构品质被评价为随着所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值之间的相异度的增大(或者，不同地，随着相似度的减小)而变高(按照该示例，越高的重构品质意味着Q的值越接近1)。可以例如通过参照图3描述的类型的散射仪的处理单元PU或者通过参照图4描述的类型的散射仪的处理单元PU执行上述对比，通过配置处理单元PU来执行上述对比。替代地或附加地，管理控制系统SCS和/或光刻控制单元LACU可以被配置来执行该对比。
上面参照图8描述的评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法为一个示例，并且能够对该示例进行许多改变。通常地，评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法可以包括步骤：对于一组结构中的每一个结构，使用一个或多个辐射束照射该结构并且检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构有关的信号；对于该组结构中的每一个结构，用与结构有关的信号重构该结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数；使用与该组结构相关的参数的重构值中的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测该结构的所感兴趣的参数的值；以及对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值来评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
在一个实施例中，结构的数学模型的参数的重构值依赖于模型选配方案。如上所述，在模型选配方案中，参数例如可以被限定为给定的(“固定”)或可变的(“浮动”)。对于浮动参数，例如可以限定绝对值或相对于名义值的偏差的变化的预定范围。如上所述，在WO2011-151121(Aben)中，已经描述了例如也能够在浮动参数之间建立关系。在一个实施例中，关于重构步骤，值已被重构的结构的数学模型的参数被限定为可变的(“浮动”)。
正如参照图8的步骤803所描述的，重构可以使用基于库和/或基于回归的技术。此外或者替代地，重构可以使用基于机器学习的和/或基于支持向量机技术或任何其它合适技术。
在一个实施例中，该预测使用回归分析方法，例如线性回归分析方法(例如参见上面参照图8描述的步骤804)，然而也可以使用任何合适的分析方法。在一个实施例中，该预测使用非线性回归分析的方法。
在一个实施例中，关于对比，结构的所感兴趣的参数的值的重构品质被评价为随着所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值之间的相异度的增大(或者，不同地，随着相似度的减小)而变高。在一个实施例中，结构的所感兴趣的参数的值的重构品质被评价为随着所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值之间的相异度的减小(或者，不同地，随着相似度的减小)而变低。所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值之间的相异度(或者，不同地，相似度)可以使用例如上面参照图8描述的公式计算。
在一个实施例中，上面参照图8描述了其示例，对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值的输出为单一值，该单一值为结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量。替代地，对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值的输出为一组值，该组值为结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量。例如，所感兴趣的参数的预测值可以在多组上被划分，正如所感兴趣的参数的相关的重构值。然后例如可以对于多组中的每组执行对比，分别单独地产生该组值中的值。与该多组中的特定组有关的值为对于该特定组的结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量。例如，所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的相关的重构值在多组上的划分可以基于该组结构中的结构的位置。例如，每组可以与在衬底上的该组结构中的结构的特定位置相关。在衬底被划分为四个象限的情况下，每个象限可以具有包括该组结构中位于在衬底的该象限上的结构的相关的组。以这种方式，对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值的输出为四个值的组，每个值为对于该相关象限的结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量。将能够明白所感兴趣的参数的预测值可以替代地在多组上被不同地划分，正如所感兴趣的参数的相关的重构值那样。
在上面参照图8的步骤805描述的示例中，该对比使用所感兴趣的参数的重构值的标准偏差进行归一化。替代地，在一个实施例中，该对比使用的标准偏差。在进一步的实施例中，该对比使用基于所感兴趣的参数的重构值的归一化。在进一步的实施例中，该对比使用基于的归一化。对本领域技术人员来说显而易见的是所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值也可以以其它方式进行对比。
在一个实施例中，该预测使用与该组结构相关的参数的重构值的至少子组的重构值的平均中心值。如上面参照图8描述的，特别是预测步骤804，使用平均中心值可以利用矩阵X中具有1(或任何其它合适的非零值)的列实施。如所述的，这去除在计算中的均值。更一般地，在一个实施例中，该预测使用与该组结构相关的参数的重构值的至少子组的重构值的共模抑制。
在一个实施例中，结构的数学模型的参数包括用于描述结构的材料属性的参数，如同结构的材料的折射系数和/或消光系数。
在一个实施例中，结构的所感兴趣的参数为结构的CD，优选地为结构的mCD。将能够理解另一个参数也可以被指定为结构的所感兴趣的参数，并且选择将取决于用户所感兴趣的参数。
在一个实施例中，结构的数学模型的参数的数量大于4或8或16或32。在一个实施例中，结构的数学模型的参数的数量大于64或128。
在一个实施例中，该组结构中的每一个结构通过光刻术形成，例如使用上面参照图1描述的光刻设备。该结构例如也可以通过压印光刻束或电子束光刻术或通过任何其它合适的方式形成。
在一个实施例中，该组结构中的每一个结构为专用的量测目标。专用的量测目标例如可以为设计用于CD和/或焦点量测的量测目标。在另一个实施例中，该组结构中的每一个结构为产品(例如，IC)本身的一部分。其中该组结构中的一些结构为专用的量测目标并且该组结构中的其它结构为产品的一部分的组合也是可行的。将能够理解，也可以使用其它类型的结构。此外，在一个实施例中，该组结构中的结构设计为基本上相同。在另一个实施例中，该组结构中的至少一些结构设计为不同。
在一个实施例中，该组结构中的结构的数量大于5或20或100或1000。可以使用任何合适数量的结构。
在一个实施例中，该组结构中的结构出现在单一的衬底上。在另一个实施例中，该组结构中的结构分在多于一个的衬底上。
在一个实施例中，首先执行预测步骤，随后执行对比步骤。然而，对本领域技术人员来说明白的是，也可以例如基本上在同一数学步骤中执行预测和对比。参考上面参照图8描述的示例，例如可以通过将预测步骤804的公式结合入对比步骤805的公式中而基本上在同一数学步骤中执行预测和对比。例如可以通过参照图3描述的类型的散射仪的处理单元PU或者通过参照图4描述的类型的散射仪的处理单元PU基本上在同一数学步骤中执行预测和对比，通过配置处理单元PU来基本上在同一数学步骤中执行上述预测和对比。替代地或附加地，管理控制系统SCS和/或光刻控制单元LACU可以被配置为基本上在同一数学步骤中执行预测和对比。
在一个实施例中，其中结构的数学模型的参数的重构值依赖于模型选配方案，所述方法还可以进一步包括每次使用不同的模型选配方案重复该方法多次。例如，该方法可以被重复一次或2、4、8、16、32或64次，或更多次。所使用的模型选配方案中的差别例如可以是选配方案中的参数被限定为给定的(‘固定的’)和选配方案中的参数被限定为可变的(‘浮动的’)。替代地或附加地，所使用的模型选配方案中的差别例如可以在于浮动参数的偏差的允许范围。替代地或附加地，所使用的模型选配方案中的差别例如可以在于结构的数学模型的参数的数量。替代地或附加地，所使用的模型选配方案中的差别例如可以在于结构的数学模型的参数的类型(例如，第一次结构的宽度被用作结构的数学模型的参数，而不是结构的高度，并且第二次结构的高度被用作结构的数学模型的参数，而不是结构的宽度)。在一个实施例中，对于一组结构中的每一个结构使用一个或多个辐射束照射该结构并且检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的信号的步骤被执行一次，并且对于每一个不同的模型选配方案执行重构、预测和对比步骤(每次重新使用对于该组结构中的每一个结构的与该结构相关的检测信号)。
除此之外，在一个实施例中，所述方法还包括从在方法中使用的不同模型选配方案中确定模型选配方案，相比方法中使用的其它模型选配方案，该模型选配方案具有结构的所感兴趣的参数的值的高重构品质。例如，对于方法中使用的每一个不同的模型选配方案，可以确定如上面参照图8的步骤805描述的Q的值。根据该示例，由于更高的重构品质意味着Q的值越接近1，因此，可以从方法中使用的不同模型选配方案确定模型选配方案，该模型选配方案相比方法中使用的其它模型选配方案，具有接近于1的Q值。以这种方式，可以不使用扫描电子显微镜确定优选的模型选配方案。例如可以通过处理单元执行该确定。替代地，该确定例如可以由用户确定，该用户被呈现有对于每一个不同的模型选配方案的Q值。
在一个实施例中，结构的数学模型和结构的所感兴趣的参数在方法的每个重复过程中是相同的(但是每次可以使用不同的模型选配方案)。在一个实施例中，结构的数学模型在方法的每个重复过程中不同。在一个实施例中，结构的数学模型在方法的每个重复过程中是相同的。在一个实施例中，结构的所感兴趣的参数在方法的每个重复过程中是相同的。
在一个实施例中，其中结构的数学模型的参数的重构值依赖于模型选配方案，所述方法还可以包括基于结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的评价变更模型选配方案。
虽然对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值可以使用与该组结构相关的参数的一整组的重构值，然而如对本领域技术人员来说清楚的是使用一子组的重构值也是可行的。例如在重构提供侧壁角度的重构值的情况下，侧壁角度的这些重构值实际用于预测步骤可能不是必需的。然而在一个实施例中侧壁角度的这些重构值可以被用于预测步骤。
虽然在重构步骤中参数中的一个参数可以被指定为结构的所感兴趣的参数，然而也可以将参数中的两个或更多个参数指定为结构的所感兴趣的参数。例如，在参数中的两个参数被指定为所感兴趣的参数的情况下，可以例如对于所感兴趣的参数中的每个参数执行预测和对比步骤。
贯穿本文以描述本发明所使用的术语“对于一组结构中的每一个结构”包含对本领域技术人员来说清楚的本发明的所有可能的实施方式。“对于一组结构中的每一个结构”例如包含如下实施方式，其中对于已经经历照射步骤802的每一个结构执行重构步骤803和预测步骤804。“对于一组结构中的每一个结构”例如还包含如下实施方式，其中对于已经经历照射步骤802的每一个结构不执行重构步骤803和预测步骤804。“对于一组结构中的每一个结构”例如还包含如下实施方式，其中对于已经经历照射步骤802的每一个结构执行重构步骤803。“对于一组结构中的每一个结构”例如还包含如下实施方式，其中对于已经经历照射步骤802的每一个结构不执行重构步骤803。“对于一组结构中的每一个结构”例如还包含如下实施方式，其中对于已经经历重构步骤803的每一个结构执行预测步骤804。“对于一组结构中的每一个结构”例如还包含如下实施方式，其中对于已经经历重构步骤803的每一个结构不执行预测步骤804。
对本领域技术人员来说清楚的是，所描述的本发明的实施例的至少一部分例如可以通过处理器执行，例如参照图3描述的一种类型的散射仪的处理单元PU的处理器，或者通过参照图4描述的一种类型的散射仪的处理单元PU的处理器，通过设置处理器执行实施例的这些部分。替代地或附加地，例如可以设置管理控制系统SCS的处理器和/或光刻控制单元LACU的处理器来执行实施例的这些部分。例如，可以通过处理器执行关于重构、预测和/或对比描述的实施例。
对本领域技术人员来说清楚的是，所描述的本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或它们的任意组合实施。本发明的实施例还可以被实施为存储在机器可读介质上的指令，其可以被一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以可被机器(例如，计算设备)读取的形式存储或传递信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光储存介质；闪存设备；电、光、声或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等等)，以及其它。此外，在本文中固件、软件、程序、指令可以被描述为执行某些动作。然而，应当领会，这些描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上由计算设备、处理器、控制器或执行固件、软件、程序、指令等的其它设备产生。
例如，本发明的实施例可以通过利用处理器实施本文描述的方法的至少一部分来实施，以提供用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的检验设备。
例如，本发明提供用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的检验设备，所述设备包括：照射系统，用于使用一个或多个辐射束照射一组结构的每一个结构；检测系统，用于对于该组结构中的每一个结构检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的信号；以及处理器，其中所述处理器被设置为对于该组结构中的每一个结构用与结构相关的信号重构所述结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数，其中所述处理器被设置为使用与该组结构相关的参数的重构值的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测该结构的所感兴趣的参数的值，并且其中所述处理器被设置为对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值，以评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。对本领域技术人员来说清楚的是，可以通过设置处理器实施所描述的本发明的实施例的至少一部分来实施所描述的本发明的实施例的至少一部分。
处理器(可以多于一个)可以与包含用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的一个或多个机器可读指令序列的计算机程序产品协作，所述指令适于使一个或多个处理器执行本文描述的方法。
例如，本发明提供包含用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的一个或多个机器可读指令序列的计算机程序产品，所述指令适于使一个或多个处理器：对于一组结构中的每一个结构接收在预定的照射下由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的信号；对于该组结构中的每一个结构用与该结构相关的信号重构结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数；使用与该组结构相关的参数的重构值的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值；对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值，以评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
现在参照图9描述评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的本发明的实施方式的结果的示例。这仅仅是本发明的实施方式的结构的示例，并且正如通篇描述的对本发明的该实施方式的许多改变是可行的。
首先给出关于该特定示例的一些细节。结构的所感兴趣的参数为结构的mCD。在该组结构中的结构的数量是173并且该组结构中的结构出现在单一的衬底上。该组结构中的每一个结构通过光刻术形成并且为专用的量测目标。该组结构中的结构设计为基本上相同。重构使用基于回归的技术。预测使用线性回归分析和与该组结构相关的参数的重构值的平均中心值的方法。预测使用上面参照图8的步骤804描述的公式来计算包含所感兴趣的参数的预测值的向量对比使用所感兴趣的参数的重构值的标准偏差来进行归一化。对比使用上面参照图8的步骤805描述的公式来计算作为结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量的单一值Q。对比的输出为作为结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量的单一值。
在该特定的示例中，评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法被重复10次，每次使用不同的模型选配方案。对于一组结构中的每一个结构使用一个或多个辐射束照射结构并且检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的信号的步骤被执行一次，并且对于每一个不同的模型选配方案执行重构、预测和对比步骤。在方法的每次重复过程中结构的数学模型和结构的所感兴趣的参数是相同的。
图9(a)代表对于所使用的十个不同的模型选配方案中的每一个模型选配方案的作为结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量的Q的值。如上面参照图8的步骤805描述的，在该示例中，Q为介于0至1之间的数。在能够良好预测所感兴趣的参数的重构值的情况下，Q的值接近0。在不能良好预测所感兴趣的参数的重构值的情况下，Q的值接近1。通常地，结构的所感兴趣的参数的值的重构品质被评价为随着所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值之间的相异度的增大(或者，不同地，随着相似度的减小)而变高。按照该示例，越高的重构品质意味着Q的值越接近1。从图9(a)可以看出，使用选配方案3产生最高的Q的值，然后是选配方案4。选配方案9产生最低的Q的值，然后是选配方案5。因此，结构的mCD的重构品质被评价为当使用选配方案3或选配方案4时，相比于使用例如选配方案9或选配方案5时，重构品质更高。
图9(b)的左列示出了基于Q的值的所使用的十个不同的模型选配方案的排行。为了验证该结果，已经与使用扫描电子显微镜(SEM)获得的结果进行了比较。SEM被用于物理地测量结构的mCD。对于所使用的十个不同的模型选配方案中的每一个，结构的mCD的值的重构品质被再次进行评价，但是现在是对于每个不同的模型选配方案通过对比由SEM获得的结构的mCD的测量值和mCD的重构值。图9(b)的右列示出了基于对比由SEM获得的结构的mCD的测量值和mCD的重构值的所使用的十个不同的模型选配方案的排行。结构的mCD的重构品质被评价为随着由SEM获得的结构的mCD的测量值和mCD的重构值的相似度的增大而越高。如图所示，通过使用本发明获得的排行(左列)与通过使用SEM(右列)获得的排行具有较好的一致性。根据两种方法，相比其它模型选配方案的使用，使用3、4、2和1产生较高的结构的mCD的值的重构品质，验证了根据本发明的方法获得的结果。因此，本发明提供了一种评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法，其不需要使用扫描电子显微镜。
虽然在本文中详述了检验方法和设备用在制造IC(集成电路)，但是应该理解到这里所述的检验方法和设备可以有其他的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
虽然上面详述了本发明的实施例在光学光刻术中的应用，应该注意到，本发明可以用在其它的应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的形貌印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外辐射(UV)(例如具有365、355、248、193、157或126nm的波长或约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学构件。
术语“电磁”包括电和磁。
术语“电磁散射属性”包括：包括光谱(例如作为波长的函数的强度)、衍射图案(作为位置/角度的函数的强度)以及横向磁偏振和横向电偏振光的相对强度和/或横向磁偏振和横向电偏振光之间的相位差的散射测量参数以及反射和透射系数。例如可以通过使用反射系数计算衍射图案本身。
因此，虽然参照反射式散射描述了本发明的实施例，但是本发明也可以应用于透射式散射。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序产品的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
本说明书是为了说明而不是限制。因此，本领域技术人员应该认识到，在不背离权利要求的精神和范围的情况下可以对本发明做出修改。
应当领会具体实施方式部分，而非发明内容和摘要部分，意在用于解释权利要求书。发明内容和摘要部分可以提出由发明人(或多个发明人)预期的本发明的一个或多个而非所有示例性实施例，并且因此并非意在以任何方式限制本发明和所附的权利要求书。
上面已经借助说明规定的功能和其关系的实施方式的功能构建模块描述了本发明。在本文中为了方便描述随意地限定了这些功能构建模块的边界。可以限定替换的边界，只要规定的功能和其关系被恰当地执行即可。
具体实施例的前述描述将如此完全地揭示本发明的普适性，以至通过应用本领域技术人员的普通知识其它人可以容易地为各种应用修改和/或调整所述具体实施例，而无需过度的实验，不偏离本发明的一般概念。因此，基于本文所呈现的教导和引导，所述调整和修改意在落在所公开的实施例的等同方式的含义和范围内。应当理解本文中的措辞和术语是用于说明目的而非限制目的，使得本说明书的术语或措辞将按照本领域技术人员在所述教导和引导下理解。
本发明的覆盖度和范围不应限于任何上述示例性实施例，而仅为所附的权利要求书和其等同方式所限。

Claims (26)

1.一种评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的方法，所述方法包括：
对于一组结构中的每一个结构，使用一个或多个辐射束照射该结构并且检测由辐射和所述结构之间的相互作用引起的与所述结构相关的信号；
对于该组结构中的每一个结构，由与结构相关的信号重构该结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数；
使用与该组结构相关的参数的重构值中的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值；
对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值来评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
2.如权利要求1所述的方法，其中结构的数学模型的参数的重构值依赖于模型选配方案。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述重构使用基于库、基于回归、基于机器学习和/或基于支持向量机的技术。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预测使用回归分析的方法。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述预测使用线性回归分析的方法。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中对比结构的所感兴趣的参数的值的重构品质被评价为随着所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值之间的相异度的增大而变高。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值的步骤的输出为单一值，该单一值为结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的度量。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述对比使用基于所感兴趣的参数的重构值的归一化。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预测使用与该组结构相关的参数的重构值的至少该子组的重构值的共模抑制。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中结构的数学模型的参数包括用于描述结构的形状和材料属性的参数。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中结构的所感兴趣的参数为结构的CD，优选地为结构的mCD。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中结构的数学模型的参数的数量大于4或8或16或32。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中结构的数学模型的参数包括结构的高度、宽度或侧壁角度中的一个或多个。
14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该组结构中的每一个结构通过光刻术形成。
15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该组结构中的每一个结构为专用的量测目标。
16.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该组结构中的结构的数量大于5或20或100或1000。
17.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该组结构中的结构设计为基本上相同。
18.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该组结构中的结构出现在单个衬底上。
19.如前述权利要求中任一项在引用权利要求2的情况下所述的方法，所述方法还包括每次使用不同的模型选配方案重复该方法多次。
20.如权利要求19所述的方法，其中对于一组结构中的每一个结构使用一个或多个辐射束照射该结构并且检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的信号的步骤被执行一次，并且对于每一个不同的模型选配方案执行重构、预测和对比步骤。
21.如权利要求19或20所述的方法，其中结构的数学模型和结构的所感兴趣的参数在方法的每个重复过程中是相同的。
22.如权利要求19-21中任一项所述的方法，还包括从在方法中使用的不同模型选配方案中确定模型选配方案，所确定的模型选配方案与方法中使用的其它模型选配方案相比，具有结构的所感兴趣的参数的值的高的重构品质。
23.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中基本上在同一数学步骤中执行预测和对比。
24.如前述权利要求中任一项在引用权利要求2的情况下所述的方法，所述方法还包括基于结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的评价来变更模型选配方案。
25.一种用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的检验设备，所述检验设备包括：
照射系统，用于使用一个或多个辐射束照射一组结构的每一个结构；
检测系统，用于对于该组结构中的每一个结构检测由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的信号；以及
处理器，其中所述处理器被设置为对于该组结构中的每一个结构用与结构相关的信号重构所述结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数，其中所述处理器被设置为使用与该组结构相关的参数的重构值的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值，并且其中所述处理器被设置为对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值，以评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
26.一种包含用于评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质的一个或多个机器可读指令序列的计算机程序产品，所述指令适于使一个或多个处理器：
对于一组结构中的每一个结构接收在预定的照射下由辐射和结构之间的相互作用引起的与结构相关的被检测的信号；
对于该组结构中的每一个结构用与结构相关的信号重构结构的数学模型的参数的值，其中所述参数中的至少一个参数被指定为结构的所感兴趣的参数；
使用与该组结构相关的参数的重构值的至少一子组的重构值对于该组结构中的每一个结构预测结构的所感兴趣的参数的值；
对比所感兴趣的参数的预测值和所感兴趣的参数的重构值，以评价结构的所感兴趣的参数的值的重构品质。
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