CN105874387A - 用于设计量测目标的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种量测目标设计的方法。所述方法包括确定量测目标设计的参数对过程参数的扰动的灵敏度，所述过程参数用于形成所述量测目标、或测量所述量测目标的构成；并且基于灵敏度与至少一个过程参数的扰动的乘积之和来确定所述量测目标设计的鲁棒性。

Description

用于设计量测目标的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请主张于2013年12月30日提交的美国临时申请61/921,939的权益，其通过援引而全文合并到本文中。

技术领域

本发明涉及用来确定可用于例如由光刻技术进行的器件制造中的量测目标的一个或多个结构参数的方法和设备以及使用光刻技术制造器件的方法。

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同步地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。

在光刻过程中，期望频繁地对所创造的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。结构的一个或更多参数通常被测量或确定，例如在形成于衬底之中或之上的连续层之间的重叠误差。存在着用于对形成于光刻过程中的微观结构进行测量的各种技术。用于进行这种测量的多种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜以及用于测量重叠(在器件中两个层的对准精度)的专用工具。这样的工具的一个示例是已经被研发用于光刻领域的散射仪。这种装置将辐射束引导到衬底的表面上的目标上并测量改变方向后的辐射的一种或更多种性质(例如作为波长的函数的、在单个反射角处的强度；作为反射角的函数的、在一个或更多个波长处的强度；或作为反射角的函数的偏振)以获得“光谱”，根据该“光谱”，可以确定目标的感兴趣的性质。感兴趣的性质的确定可以通过各种技术来进行：例如通过迭代方法(例如严格耦合波分析或有限元方法)、库搜索以及主分量分析来重建目标结构。

发明内容

希望例如提供用于设计量测目标的方法和设备。此外，尽管不限于此，若所述方法和设备可以应用来最小化在光刻过程中的重叠误差则将会是有利的。

在一方面中，提供了一种量测目标设计的方法。所述方法包括确定量测目标设计的参数对用于形成所述量测目标、或测量所述量测目标的构成的过程参数的扰动的灵敏度；并且基于灵敏度与过程参数的扰动的乘积来确定所述量测目标设计的鲁棒性。

在一方面中，提供了一种量测目标设计的方法。所述方法包括确定量测目标设计的多个参数的各自的参数对过程参数的扰动的灵敏度，所述过程参数用于形成所述量测目标、或测量所述量测目标的构成；并且基于多个灵敏度中的每个与过程参数的扰动之间的乘积之和来确定对于所述量测目标设计的性能指标。

附图说明

在此仅仅以示例的方式参照附图对实施例进行描述，在附图中：

图1示意性地示出一种光刻设备的实施例；

图2示意性地示出一种光刻单元或簇(cluster)的实施例；

图3示意性地示出一种散射仪的实施例；

图4示意性地示出一种散射仪的另一实施例；

图5示意性地示出一种形式的多光栅目标和在衬底上的测量光斑的轮廓；

图6A和6B示意性地描绘了重叠目标的一个周期的模型结构，示出了源自例如两种类型的过程所致不对称度的目标从理想状况的改变的实例；

图7是示出光刻模拟模型的功能模块的示例性框图；

图8示意性地示出用于量测目标设计的过程；以及

图9示意性地示出用于量测目标设计的另外过程。

具体实施方式

在详细地描述实施例之前，提供实施例可以实施的示例环境是有意义的。

图1示意地示出了光刻设备LA。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，DUV辐射或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)MA，并与配置用于根据特定的参数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)WTa，其构造用于保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据特定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和

投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，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。

所述图案形成装置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例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。所述图案形成装置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。所述图案形成装置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。所述图案形成装置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)。这里使用的任何术语“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。这里使用的任何术语“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)或更多台(例如，两个或更多衬底台、两个或更多图案形成装置支撑结构、或衬底台和量测台)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中的其他空间，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入射到保持在图案形成装置支撑件(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来形成图案。已经穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，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WTa，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(在图1中没有明确地示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)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)的帮助来实现图案形成装置支撑件(例如掩模台)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WTa的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，图案形成装置支撑件(例如掩模台)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来对准图案形成装置(例如掩模)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(这些公知为划线对齐标记)之间的空间中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。小的对准标记也可以被包括在管芯内、在器件特征之间，在这种情况下，期望所述标记尽可能小且不需要任何与相邻的特征不同的成像或过程条件。检测对准标记的对准系统将在下文中进一步描述。

所描述的设备可以用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WTa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WTa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，在对图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WTa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WTa相对于图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。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图案形成装置支撑件(例如，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WTa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WTa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。

光刻设备LA是所谓的双平台类型，其具有两个台WTa、WTb(例如，两个衬底台)和两个站——曝光站和测量站，在曝光站和测量站之间所述台可以被进行交换。例如，当一个台上的一个衬底在曝光站被进行曝光时，另一衬底可以被加载到测量站处的另一衬底台上且执行各种预备步骤。所述预备步骤可以包括使用水平传感器LS对衬底的表面控制进行规划和使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置，两个传感器都由参考框架RF支撑。如果当台处于测量站以及处于曝光站时，位置传感器IF不能测量所述台的位置，则可以设置第二位置传感器来使得所述台的位置能够在两个站处被追踪。作为另一实例，当在一个台上的衬底在曝光站处被曝光的同时，另一没有衬底的台在测量站(其中，可选地可能发生测量活动)处等候。这个另外的台具有一个或更多测量装置并且可以可选地具有其它工具(例如，清洁设备)。当衬底已经完成曝光时，没有衬底的台移动至曝光站以执行例如测量，并且具有衬底的台移动至其中所述衬底被卸载并且另一衬底被加载的位置(例如，测量站)。这些多台式布置能实现设备的生产率的实质性增加。

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一个或更多曝光前和曝光后处理的设备。通常情况下，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的一个或更多旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的一个或更多显影器DE、一个或更多激冷板CH和一个或更多烘烤板BK。衬底操纵装置或机械人RO从输入/输出口I/O1、I/O2拾取衬底，然后将它在不同的处理装置之间移动，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，需要检验曝光后的衬底以测量一个或更多属性，例如连续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。如果检测到误差，可以对一个或更多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另一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剔除并被重新加工(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，可以仅对是完好的那些目标部分进行进一步曝光。另一种可能性是采用一种随后过程步骤的设置来补偿误差，例如，修整刻蚀步骤的时间可以被调节以对源自光刻过程步骤的衬底-衬底CD变动进行补偿。

检验设备被用于确定衬底的一个或更多的属性，且尤其，用于确定不同的衬底或同一衬底的不同层的一个或更多属性如何从层到层和/或跨越整个衬底变化。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一个或更多属性。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，但是仍旧可以提供有用的信息，例如，用于过程控制目的。

图3示出散射仪SM1的实施例。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6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(即，强度的测量值是波长的函数)。通过这个数据，产生所检测的光谱的结构或轮廓可以通过处理单元PU重构，例如，通过严格耦合波分析和非线性回归或者与如图3底部所示的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，仅留有结构的少数几个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。

散射仪SM2的另一实施例在图4中所示。在该装置中，由辐射源2发出的辐射采用透镜系统12聚焦并通过干涉滤光片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)(理想地至少0.9或至少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18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。所述检测器理想地为二维检测器，以使得可以测量衬底目标的两维角散射光谱(即，强度的测量值是散射角的函数)。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，且可以具有例如每帧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，当辐射束入射到部分反射表面16上时，辐射束的一部分透射通过所述表面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。

一个或更多干涉滤光片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或补充一个或更多干涉滤光片。

检测器18可以测量单一波长(或窄波长范围)的散射辐射的强度，所述强度在多个波长处是分立的，或者所述强度集中在一个波长范围上。进而，检测器可以独立地测量横向磁场(TM)和横向电场(TE)偏振辐射的强度和/或在横向磁场和横向电场偏振辐射之间的相位差。

能够采用给出大集光率的宽带辐射源2(即具有宽的辐射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。在宽带中的多个波长理想地各自具有δλ的带宽和至少2δλ(即波长带宽的两倍)的间距。多个辐射“源”可以是已经被用例如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，其增加量测过程的鲁棒性(robustness)。这在以引用方式整体并入本文的美国专利申请公开号US2006-0066855中进行了更详细的描述。

通过在束已经被目标所重新引导之前和之后对比所述束的一个或更多属性，可以确定所述衬底的一个或更多属性。这可以例如通过将重新引导的束与使用衬底的模型而计算出的理论上的重新引导的束进行对比、以及通过对给出在所测量的和所计算的重新引导的束之间的最佳拟合的模型进行搜索来实现。通常情况下，使用了参数化的通用模型，并且所述模型的参数例如图案的宽度、高度和侧壁角度发生变化直至获得最佳的匹配。

使用了两种主要类型的散射仪。分光式散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量散射入特定窄角度范围内的辐射的光谱(强度是波长的函数)。角度分辨散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度的函数的散射辐射的强度(或在椭偏仪配置情况下的强度比率以及相位差)。替代地，不同波长的测量信号可以在分析阶段单独地和组合地被测量。偏振辐射可以被用来产生来自同一衬底的多于一个光谱。

为了确定衬底的一个或更多参数，通常在由衬底模型所产生的理论光谱与作为波长(显微式散射仪)或角度(角度分辨散射仪)的函数的重新引导的束所产生的测量光谱之间找到最佳匹配。为找出该最佳匹配，存在着可以组合的许多方法。例如，第一方法是迭代搜索方法，其中第一组模型参数用来计算第一光谱，与所测量的光谱进行比较。随后选择第二组模型参数，计算出第二光谱并且进行第二光谱与所测量光谱的比较。这些步骤重复进行，目的在于找到给出最佳匹配光谱的所述一组参数。通常情况下，源自对比的信息被用来操纵对后续组参数的选择。此过程被称为迭代搜索技术。具有给出最佳匹配的所述一组参数的模型被认为是对所测量的衬底的最佳描述。

第二方法是制造光谱库，每个光谱对应于特定组的模型参数。通常情况下，成组的模型参数被选择用来覆盖衬底属性的所有或几乎所有可能变化。所测量的光谱与库中的光谱进行比较。与迭代搜索方法类似，具有与给出最佳匹配的光谱对应的所述一组参数的模型被认为是对所测量的衬底的最佳描述。插值技术可用来更精确地确定在此库搜索技术中的最佳一组参数。

在任何方法中，应使用在所计算的光谱中的充足的数据点(波长和/或角度)以便使得能实现精确的匹配，通常对于每个光谱而言在80至800个数据点或更多之间。使用迭代方法，对于每个参数值的每次迭代将会涉及在80个或更多数据点处进行的计算。这被乘以所需迭代次数以获得正确的分布(profile)参数。因而可能需要许多计算。实践中，这导致在精确度与处理速度之间的折衷。在库方法中，在精确度与建立所述库所需时间之间存在类似折衷。

在如上讨论的任何散射仪中，衬底W上的目标可以是光栅，其被印刷成使得在显影之后，所述条纹由实抗蚀剂线构成。所述条纹可以替代地被蚀刻到所述衬底中。所述目标图案被选择为对感兴趣的参数诸如光刻投影设备中的焦距、剂量、重叠、色差等敏感，从而使得相关参数的变化将表明为是在所印刷目标中的变化。例如，目标图案可以对光刻投影设备(尤其是投影系统PL)中的色差以及照射对称度敏感，且这种像差的存在将表明自身在所印刷的目标图案中的变化。相应地，所印刷的目标图案的散射测量数据被用于重构所述目标图案。目标图案的参数(诸如线宽和线形)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/或其它散射测量过程的知识进行。

尽管本文中已经描述了散射仪的实施例，其它类型的量测设备可以用于一个实施例中。例如，可以使用诸如在以引用方式整体并入本文的美国专利申请公开号2013-0308142中所描述的暗场量测设备。此外，那些其它类型的量测设备可以使用与散射测量完全不同的技术。

图5示出根据已知的实践在衬底上形成的示例复合量测目标。该复合目标包括紧密地定位在一起的四个光栅32，33，34，35，以使得它们都将在由量测设备的照射束形成的测量光斑31内。于是，四个目标都被同时地照射并被同时地成像在传感器4，18上。在专用于重叠测量的一示例中，光栅32，33，34，35自身是由重叠光栅形成的复合光栅，所述重叠光栅在形成在衬底W上的半导体器件的不同层中被图案化。光栅32，33，34，35可以具有被不同地偏置的重叠偏移，以便便于在复合光栅的不同部分形成所在的层之间的重叠测量。光栅32，33，34，35也可以在它们的取向上不同，如图所示，以便在X方向和Y方向上衍射入射的辐射。在一个示例中，光栅32和34分别是具有+d、-d偏置的X方向光栅。这意味着，光栅32具有其重叠分量，所述重叠分量布置成使得如果它们都恰好被印刷在它们的名义位置上，则所述重叠分量之一将相对于另一重叠分量偏置距离d。光栅34具有其分量，所述分量布置成使得如果被完好地印刷则将是d的偏置，但是该偏置的方向与第一光栅的相反，等等。光栅33和35可以分别是具有偏置+d和-d的Y方向光栅。尽管四个光栅被示出，但是另一实施例可能包括更大的矩阵来获得所期望的精度。例如，9个复合光栅的3×3阵列可以具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。这些光栅的独立的图像可以在由传感器4，18捕捉的图像中被识别。

本文所描述的量测目标可以例如是被设计用于诸如Yieldstar独立或集成量测工具这样的量测工具一起使用的重叠目标、和/或诸如那些通常用于TwinScan光刻系统的对准目标，它们二者都可以从ASML公司购得。

一般而言，用于这些系统的量测目标应当被印刷在衬底尺寸满足将要在该衬底上形成图像的特定微电子器件的设计规格的衬底上。随着过程继续进行以克服在先进过程节点中的光刻器件成像分辨率的限制，则设计规则和过程兼容性需求强调对恰当目标的选择。随着目标本身变得更加先进，经常需要使用分辨率增强技术，诸如相移图案形成装置，以及光学接近校正，则在过程设计规则内的目标的可印刷性变得更不确定。结果，所提出的量测目标设计可以经受测试和/或模拟以便确认它们的适合性和/或可行性，二者均根据可印刷性和可检测性观点。在商业环境中，良好的重叠标记可检测性可以被认为是低的总测量不确定性以及短的移动-采集-移动时间的组合，因为缓慢的采集有损于对于生产线而言的总生产率。现代的基于微衍射的重叠目标(μDBO)可以在一侧为大约10μm的量级，这提供了与诸如那些用于监控衬底情况下40x160μm²的目标相比固有地较低的检测信号。

另外，一旦已选择了满足上述标准的量测目标，则可能的是可检测性将相对于由蚀刻和/或抛光过程所引起的诸如膜厚变化、各种蚀刻偏差、以及几何不对称度这样的过程变化而改变。因此，可能有用的是选择相对于各种过程变化而言具有低可检测性变化和低重叠/对准变化的目标。同样，将要用来生产待成像的微电子器件的特定机器的指纹(印刷特征，包括例如透镜像差)将(一般而言)影响到量测目标的成像和生产。因此可能有用的是确保所述量测目标能耐受指纹效应，因为某些图案将或多或少受到特别的光刻指纹影响。

图6A和6B示意性地示出了重叠目标的一个周期的模型结构，示出了源自例如两种类型的过程所致不对称度的目标改变的实例。关于图6A，衬底W被图案化为具有蚀刻到衬底层内的底部光栅700。用于所述底部光栅的蚀刻过程导致了所蚀刻沟道的底面702的倾斜。此底面倾斜(FT)可以被表示为结构参数，例如，跨越整个底面702上的高度降低的量度，单位为nm。BARC(底部抗反射涂层)层704支撑顶部光栅706的图案化的抗蚀特征。在此实例中，在顶部与底部光栅之间的对准重叠误差为零，因为顶部和顶部光栅特征的中心位于相同的横向位置处。然而，底层的过程引起的不对称度，即，底面倾斜，导致了在所测量的重叠偏移中的误差，在此情况下给出了非零的重叠偏移。图6B示出了另一种类型的底层的过程引起的不对称度，其能够导致在所测量的重叠偏移中的误差。这是侧壁角(SWA)不平衡，SWAun。与图6A中共同的特征被标记为相同。此处，底部光栅的一个侧壁708具有相对于其它侧壁710的不同坡度。这种不平衡可以表示为结构参数，例如表示为相对于衬底的平面而言的两个侧壁角的比率。不对称度参数底面倾斜和SWA不平衡两者引起了在顶部和底部光栅之间的“表观的”重叠误差。这个表观的重叠误差产生于顶部和底部光栅之间将要测量的“实际的”重叠误差的顶部。

因此，在实施例中，希望模拟各种量测目标设计以便确认所提出的一个或更多目标设计的适合性和/或可行性。

在用于对涉及光刻和量测目标的制造过程进行模拟的系统中，主要制造系统部件和/或过程可以利用各种功能模块加以描述，例如，如图7中所示。参考图7，功能模块可包括设计布局模块71，所述设计布局模块71限定量测目标(和/或微电子器件)设计图案；图案形成装置布局模块72，所述图案形成装置布局模块72限定所述图案形成装置的图案如何基于所述目标设计而布局为呈多边形；图案形成装置模型模块73，所述图案形成装置模型模块73建模了待运用于模拟过程期间的像素显示的并且连续色调的图案形成装置的物理性质；光学模型模块73，所述光学模型模块74限定了所述光刻系统的光学部件的性能；抗蚀剂模型模块75，所述抗蚀剂模型模块75限定了运用于给定过程中的抗蚀剂的性能；过程模型模块76，所述过程模型模块76限定了抗蚀剂后显影过程(例如，蚀刻)的性能；以及量测模块77，所述量测模块77限定了用于量测目标的量测系统的性能并且因而当用于量测系统时限定了量测目标的性能。在结果模块78中提供一个或更多所述模拟模块的结果，例如，所预测的轮廓和CD。

在光学模型模块74中捕捉照射和投影光学器件的性质，光学模型模块74包括但不限于NA-西格玛(σ)设置以及任何特定的照射源形状，其中σ(或西格玛)是照射器的外部径向范围。涂覆于衬底上的光致抗蚀剂层的光学属性-即，折射率，膜厚度，传播和偏振效应-也可以作为光学模型模块74的部分而被捕捉，而抗蚀剂模型模块75描述了在抗蚀剂曝光、曝光后烘烤(PEB)以及显影的期间发生的化学过程的影响或作用，以便预测例如在衬底上所形成的抗蚀剂特征的轮廓。图案形成装置模型模块73捕捉了目标设计特征如何被布局呈所述图案形成装置的图案，并且可包括对于例如在美国专利号7,587,704中所描述的图案形成装置的详细物理属性的表示。模拟的目的是精确地预测例如边缘设置和临界尺寸(CD)，它们随后可与目标设计相比。目标设计一般地被限定为OPC前的图案形成装置布局，并且将被设置为呈标准化的数字化文件格式诸如GDSII或OASIS。

一般而言，在光学模型和抗蚀剂模型之间的联系是在抗蚀剂层内的经模拟的空间图像强度，这是由辐射在衬底上的投影、在抗蚀剂界面处的折射以及在抗蚀剂膜叠层中的多次反射所造成的。辐射强度分布(空间图像强度)通过光子的吸收而被转化为潜在的“抗蚀剂图像”，其由扩散过程和各种加载效应而进一步更改。对于全芯片应用而言足够快的有效模拟方法以二维空间(以及抗蚀剂)图像来近似在抗蚀剂叠层中的现实的三维强度分布。

因而，模型公式描述了整体过程中的公知的物理和化学特性的大部分(若非全部)，并且模型参数中每个模型参数期望对应于独特的物理或化学效应。模型公式因而对于模型可以在何种程度上模拟整体制造过程设定了上限。然而，有时所述模型参数可能由于测量和读取误差而不精确，并且可能在系统中存在其它缺陷。利用对于模型参数的精密校准，可以实现极精确的模拟。

在制造过程中，各种过程参数的变化对于可以如实地反映器件设计的合适目标的设计具有显著影响。这样的过程参数包括但不限于：侧壁角(由蚀刻或显影过程而确定)，(器件/目标层或抗蚀剂层的)折射率，(器件/目标层(例如，光栅线的台阶/竖直高度或从衬底的表面凸出的目标的结构的尺寸))或抗蚀剂层的)厚度，(目标的，例如，光栅线的)蚀刻深度，(目标的，例如，光栅的沟道的)底面倾斜，入射辐射的频率(例如，用以测量所述目标)，(量测目标的材料对于入射辐射的)消光系数，(对于抗蚀剂层或器件/目标层的)涂层不对称度、在(例如，器件/目标的)化学-机械抛光过程期间的侵蚀中的变化，等等。

量测目标设计可以由各种参数表征，例如，目标系数(TC)，重叠灵敏度(SS)，重叠影响(OV)，等等。重叠灵敏度可以被理解为由于在目标(例如，光栅)层之间的衍射随着重叠改变而使得信号强度改变多少的测量。目标系数可以被理解为因为由测量系统所收集的光子的变化而导致的对于特定测量时间而言的信噪比的测量。在实施例中，目标系数也可以被认为是叠层灵敏度与光子噪声的比率；即，信号(即，叠层灵敏度)可以除以光子噪声的测量以确定目标系数。重叠影响测量了作为目标设计的函数的重叠误差中的改变。

已发现过程扰动的影响与扰动量显著地成线性关系，特别是对于例如蚀刻侧壁角，跨越衬底上的共同变化。这一发现允许对于每个波动参数进行一次模拟，并且可以针对参数计算出灵敏度。当变化量不同或存在着多次变化时，对于量测目标的影响可以仅是线性地成比例的或总和。因此，可以执行多个量测目标设计的过程鲁棒性分析来找出一个或更多合适的量测目标设计。在变化足够大以进入非线性域的情况下，则可能的是，线性灵敏度可以保持为对于非线性性能的良好指示，并且足以在过程鲁棒性方面对目标评级。因而，在实施例中，可以实现减少的模拟和对于合适目标的更快评估。例如，每个扰动参数可以执行一次模拟，并且可以线性地添加其它扰动量和组合。

已发现，量测目标参数par的变化可以被认为是线性地依赖于于一个或更多过程参数ppar的变化，并且可以表示为用于一个或更多不同过程参数ppar，如：

$\∂\mathrm{par}={\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{ppar}}\mathrm{\Δppar}.\frac{\∂\mathrm{par}}{\∂\mathrm{ppar}}---\left(1\right)$

其中项是量测目标参数par对特定过程参数ppar的灵敏度。此外，已发现，用于创建量测目标的量测目标参数par对过程参数ppar的灵敏度大致独立于在过程扰动的范围内的其它过程参数。相应地，可能独立地确定对于每个过程参数的灵敏度项并且使用那些对于不同过程参数值的灵敏度和/或不同过程参数分布(例如，过程参数的不同组合)。在实施例中，量测目标参数对特定过程参数的灵敏度被认为在制造过程中的过程变化的设计范围内是线性的。因而，使用例如公式(1)，对于多个过程参数而言使用灵敏度及其相应过程参数变化的乘积之和，可以确定多个过程参数的变化对于量测目标参数的影响。

相应地，在实施例中，使用本文中所描述的方法，多个不同量测目标设计可以被评估以确定对于量测目标设计的一个或更多参数的影响，从而辨识出具有对用于目标设计的参数而言的最小影响的量测目标设计。因而，有益地，在实施例中，一个或更多参数对更多过程参数类型之一的灵敏度可以初始地被模拟并且可选地仅模拟一次，例如，对于多个量测目标设计中每个而言，可以模拟一个或更多参数对更多过程参数之一的灵敏度。随后，每个量测设计的一个或更多参数可以被独立地或组合地评估以确定对于特定制造过程而言所述量测目标的鲁棒性。因此，不同的制造过程变化和不同的过程参数组合可以被评估而不必重新确定所述灵敏度或对于所述量测目标设计执行新的模拟。因而，例如，对于过程参数变化的不同值而言可能不必重复光刻和量测模拟并且类似地，当所述过程参数组合改变时可能不必重复光刻和量测模拟。灵敏度的线性关系允许新过程参数组合和/或过程参数值的相对简单的规格以确定对于量测目标设计而言过程参数变化对量测目标参数的影响。

在实施例中，量测目标参数可以是叠层灵敏度、目标系数、重叠影响，等等。在实施例中，过程参数可以是表征曝光后和/或在使用之前用于量测的目标的任何参数。在实施例中，过程参数可以是表征量测目标的物理构成和/或用于量测的量测目标的使用的参数。在实施例中，过程参数可以是选自下列中的任一个：量测目标的侧壁角，量测目标的材料厚度，材料消光系数，材料折射率，量测辐射波长，蚀刻参数(例如，蚀刻深度，蚀刻类型，等等)，底面倾斜，消光系数，涂层不对称度，化学-机械抛光侵蚀，等等。

在各种实施例中，可以测量或模拟所述一个或更多参数的灵敏度。例如，可以测量一个或更多过程变化。例如，诸如散射测量和/或椭圆偏光法这样的技术可以测量薄膜的折射率，消光系数，厚度，等等。原子力显微镜和/或横截面扫描电子显微镜可以检查和测量结构的轮廓，例如，侧壁角，沟道宽度，沟道深度，等等。因此，可以设计实验，其中实质上仅一个过程参数主要地改变并且被测量，并且也可通过量测工具(例如，散射仪)来测量具有或不具有变化的一个或更多量测目标参数。随后可以通过得到所观察到的量测目标参数改变除以过程参数改变的比率，来计算出灵敏度。因为改变的大小与测量不确定性是可比的或相当的，所以可能需要大量的测量来建立在所测量的和所模拟的灵敏度之间的统计相关性。例如，在实施例中，可以执行过程参数扰动(“曲流/曲折路径(meander)”)实验来确定灵敏度。作为实例，在衬底加工期间，可以略微改变过程，导致在过程参数中的变化。这可能导致例如在产品图案中以及在量测目标中的可测量的重叠误差。过程参数可以利用传感器来测量或确定，并且感兴趣的参数(例如，重叠)也可以被测量或确定。因而，可以计算出参数(例如重叠)对过程参数的灵敏度。类似地，灵敏度可以通过使用光刻模型(例如，更多模块71-75之一)以及量测模型而加以模拟。例如，通过对于相关过程参数使用光刻模型可以执行模拟，其中过程参数被改变一定量(例如，若干nm或一定的小百分比(例如1-5％))以获得一个分布(profile)并且所述分布被提供给量测模拟以给出适用参数的变化，例如，对于过程参数中的改变而言的重叠，并且因而产生了灵敏度。

在给定的光刻过程中，多个量测目标参数中的每个可以是对于多个过程参数敏感的。一般而言，量测目标设计的目的在于设计出以最鲁棒的方式代表了在特定制造过程中的变化的一种目标。换言之，对于特定制造过程而言，最优的目标设计可以是对于最可能的一组过程参数变化而言使得在一个或更多量测目标参数中的改变最小化的目标设计。此外，在实施例中，对于特定制造过程而言，最优的目标设计可以是对于多个过程参数中每个过程参数的变化而言使得多个量测目标参数的每个量测目标参数中的改变最小化的目标设计。

图8示意性地示出设计一种量测目标的方法。所述方法包括：在框P101处，确定了量测目标设计的参数对至少一个过程参数的扰动(期望地多个过程参数的扰动)的灵敏度，所述过程参数用于形成所述量测目标或测量所述量测目标的构成；并且在框P102处，基于灵敏度与适用的过程参数的扰动的乘积，确定了量测目标设计的鲁棒性。在实施例中，可以基于灵敏度与在适用的过程参数中的扰动的乘积之和，来确定目标设计相对于量测目标参数的鲁棒性。目标设计相对于一组过程变化的鲁棒性R可以被表示为：

$R=\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{ppar}}[\frac{\∂\mathrm{par}}{\∂\mathrm{ppar}}\frac{\mathrm{\Δppar}}{\mathrm{par}}}{]}^2---\left(2\right)$

其中项是量测目标参数par对特定过程参数ppar的灵敏度。在此情况下，所述值是通过除以量测目标参数par的值而归一化的以得到无单位量值R。尽可能小的R值指示了最鲁棒的量测目标。在实施例中，R的最佳值是产品灵敏度和扰动的最低值。当然，有可能在特定模拟中，R的倒数被考虑用于过程的鲁棒性。在这样的实施例中，最佳值可以是最高值。也可能的是，在实施例中，基于用户偏好、具有最佳鲁棒性值的目标设计，模拟可能不存在。在实施例中，扰动可以是用户限定的范围(例如，每参数的扰动，并且可以是对于参数而言的多个范围)，可以是由量测设计工具所限定的范围，可以是用于制造过程的正常范围，可以在大小方面改变以用于区分参数，等等。

一个或更多量测目标参数可以依赖于一个或更多过程参数。这样，对于特定量测目标参数相关的过程参数可以与对于不同量测目标参数相关的过程参数不同。例如，可能的是对于特定制造过程而言，叠层灵敏度依赖于侧壁角，而重叠误差可以依赖于侧壁角以及底面倾斜。因而，在公式(2)中过程参数的类型以及求和项的数目对于不同量测目标参数而言可以不同。相应地，在实施例中，基于多个量测目标参数中的量测目标参数的灵敏度与至少一个过程参数中的扰动的乘积之和、以及多个量测目标参数中的第二量测目标参数的灵敏度与以至少一个过程参数中的扰动的乘积之和，来确定了目标设计的鲁棒性。此外，在实施例中，基于量测目标参数的变化对过程参数的变化的灵敏度，可以用公式表达不同鲁棒性测量。

相应地，在实施例中，可以使用本文中所描述的方法来评估多个不同量测目标设计以确定关于一个或多个量测目标参数与制造过程的一个或更多过程参数的改变而言的量测目标设计的鲁棒性，来辨识出对于最可能的一组过程变化而言具有在一个或更多特定量测目标参数中的最小改变的量测目标设计。

根据鲁棒性标准的值可以对多个量测目标设计进行评级。这样的评级可以允许用户选择可以并非是最佳评级设计、但更适合于用户的制造过程的特定设计。在实施例中，合适的量测目标设计可以是具有少于或等于10％，少于或等于7％，少于或等于5％，或少于或等于3％的鲁棒性标准的变化的量测目标设计。在鲁棒性标准被归一化为例如1的情况下，合适的量测目标设计可以是其中鲁棒性标准少于或等于0.1，少于或等于0.07，少于或等于0.05或少于或等于0.03的量测目标设计。

图9示意性地示出设计一种量测目标的另一方法。所述方法包括：：在框P201处，确定量测目标设计的多个参数中每个参数对一个或更多过程参数的扰动的灵敏度，所述过程参数用于形成量测目标、或测量所述量测目标的构成；并且在框202处，基于多个灵敏度中的每个与相应的一个或更多过程参数的扰动之间的乘积的之和来确定对于所述量测目标设计的性能指标。在实施例中，基于多个灵敏度中每个灵敏度与相应多个过程参数的扰动的乘积之和，确定了性能指标。对于给定目标设计的性能指数可被规定为如下：

$\mathrm{KPI}=\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{par}}\left\{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{ppar}}{\left[\frac{\∂\mathrm{par}}{\∂\mathrm{ppar}}\frac{\mathrm{\Δppar}}{\mathrm{par}}\right]}^2\right\}}---\left(3\right)$

其中Δppar是过程参数变化的可能范围并且par是量测目标参数的可能值。在此情况下，所述值是通过除以量测目标参数par的值而归一化的以得到无单位量值KPI。因而，在实施例中，性能指标可以基于多个量测目标参数和对于每个量测目标参数的多个过程参数。在实施例中，性能指标可以基于多个量测目标参数和对于每个量测目标参数的单个过程参数。在实施例中，灵敏度被认为在制造过程的过程参数变化的设计范围内是线性的。尽可能小的KPI值指示了最鲁棒的量测目标。

相应地，在实施例中，可以使用本文中所描述的方法来模拟多个不同量测目标设计以确定关于一个或多个量测目标参数对于制造过程的一个或更多过程参数的改变而言的用于量测目标设计的性能指数，来辨识出对于可能的一组过程变化而言具有在一个或更多特定量测目标参数中的最小改变的量测目标设计。

根据性能指标的值可以对多个量测目标设计进行评级。这样的评级可以允许用户选择可以并非是最佳评级设计、但更适合于用户的制造过程的特定设计。在实施例中，合适的量测目标设计可以是具有少于或等于10％的性能指标的变化，少于或等于7％，少于或等于5％，或少于或等于3％。在性能指标/鲁棒性标准被归一化为例如1的情况下，合适的量测目标设计可以是其中性能指标少于或等于0.1，少于或等于0.07，少于或等于0.05或少于或等于0.03的量测目标设计。

在实施例中，灵敏度中的一个或更多灵敏度可以与其它灵敏度权重不同。例如，对于特定过程参数的灵敏度可以比对于另一过程参数的灵敏度权重更大。在实施例中，一些过程参数灵敏度可能不被确定或评估。例如，某些过程参数可以不具有任何重叠影响并且因而其确定或评估可能不是必需的。另外，依赖于特定量测目标设计，在特定方向(例如，X或Y方向)上对称地改变的所述过程参数可以不被确定或评估，这是因为对于特定量测目标设计而言它可以不具有在所述特定方向上的重叠影响。

总之，提供一种技术用于便利较快确定对于特定产品设计(例如对于过程变化而言鲁棒的量测目标设计)的有效量测目标。显著问题在于，对于众多目标设计多次运行冗长复杂光刻术以及量测模拟(并且随后当条件改变时再次全部进行)。已发现，在设计量测目标的过程中，过程参数扰动的效果是与通常变化的范围内的扰动量(例如，侧壁角中的改变)成高度线性关系的。因此，对于每个目标的每个扰动参数(例如，侧壁角，厚度，材料折射率，材料消光系数，等等)而言，重叠、目标系数等灵敏度可以被模拟。使用由重叠，目标系数等灵敏度与对于所需扰动参数中每个扰动参数的相应扰动值(所述值可以易于改变而不必重新模拟)的乘积之和而形成的性能指标，目标鲁棒性可以随后被确定。组合的性能指标可以由例如对于特定扰动过程参数的重叠灵敏度(或对于多个不同扰动过程参数而言的多个重叠灵敏度)与相应扰动参数量的乘积加上对于特定扰动过程参数的目标系数灵敏度(或对于多个不同扰动过程参数而言的多个目标系数灵敏度)与扰动参数量的乘积等而形成。对于多个目标设计而言可以重复此过程并且于是具有最佳性能指标值的目标设计是最佳匹配(对于这具有一个或更多标准)。

尽管上述目标结构是为测量目的而专门设计和形成的量测目标，但是在其他实施例中，可以在作为形成在衬底上的器件的功能部分的目标上对性质进行测量。许多器件具有规则的类似光栅的结构。在此所使用的术语“目标”、“目标光栅”和“目标结构”不需要该结构已经具体提供用于正在进行的测量。

尽管已描述了呈光栅形式的重叠目标，在实施例中，可以使用其它目标类型诸如基于盒中盒(box-in-box)图像的重叠目标。

尽管已经主要描述了用以确定重叠的量测目标，替代地或补充地，可以使用量测目标来确定更多其它特征诸如焦距、剂量等之一。

可以使用诸如基于像素的数据结构或基于多边形的数据结构这样的数据结构来限定根据实施例的量测目标。基于多边形的数据结构可以例如使用在芯片制造行业中相当常见的GDSII数据格式来加以描述。另外，在不背离实施例的范围的情况下，可以使用任何合适数据结构或数据格式。量测目标可以被储存于数据库中，用户可以从该数据库选择所需的量测目标用于特定半导体加工步骤中。这样的数据库可以包括根据实施例而选择或辨识的单个量测目标或多个量测目标。数据库也可以包括多个量测目标，其中数据库包括对于多个量测目标中每个量测目标的额外信息。这种额外信息可紧接于量测目标设计的鲁棒性，也包括例如与用于特定光刻过程步骤的量测目标的适合性或品质相关的信息并且甚至可包括单个量测目标对于不同光刻过程步骤的鲁棒性和/或适合性。量测目标的鲁棒性和/或适合性可以分别表达为鲁棒性值和/或品质值，或可在从将要用于特定光刻过程步骤的数据库中选择一种量测目标的选择过程期间使用的任何其他适合性值。

在实施例中，计算机可读介质可包括使用从远程计算机或从远程系统至计算机可读介质的连接来启动至少某些方法步骤的指令。这些连接可以例如在安全网络上或经由在万维网(互联网)上的(安全)连接而生成。在此实施例中，用户可例如从远程位置登录以使用计算机可读介质，用于确定所述量测目标设计的鲁棒性和/或适合性。提出的量测目标设计可以由远程机计算机提供(或由使用远程计算机的操作者提供以向所述系统提供量测目标设计来用于确定量测目标设计的鲁棒性)。因此，与在模拟过程期间所使用的模型相比，将要使用模型来模拟的所提出的量测目标设计可以被不同实体或公司拥有。随后，例如，用以评估目标品质的所得到的确定的鲁棒性值可被往回提供给远程计算机，而不留下超出所提出量测目标设计或所用模拟参数的任何残余细节。在这样的实施例中，客户可能需要用以运行对于独立地提出的量测目标设计的评估的选项，而不拥有软件或具有软件的处于其远程位置的副本。这样的选项可以由例如用户协议而获得。这种用户协议的益处可以是，用于模拟中的模型可以总是最近的和/或最详细的可用模型，而不需要在本地升级任何软件。此外，通过分离所述模型模拟和所提出的量测目标提案，用于处理的所设计的标记或不同层的细节不需要被两个公司分享的需求。

结合在衬底和图案形成装置上实现的目标的物理光栅结构，一实施例可以包括计算机程序，该计算机程序包含一个或更多个机器可读指令序列，所述机器可读指令序列用于描述设计出目标、在衬底上产生目标、测量在衬底上的目标和/或分析测量结果以获得关于光刻过程的信息的方法。该计算机程序可以例如在图3和图4的设备中的单元PU中和/或在图2的控制单元LACU中被执行。也可以提供数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)，该数据存储介质具有存储于其中的所述计算机程序。在已有的设备(例如如图1-4所示类型的量测设备)已经处于生产中和/或使用中的情况下，一个实施例可以通过提供用于使设备的处理器执行本文所描述方法的经更新的计算机程序产品来实现。

本发明的实施例可以采取如下形式：计算机程序，包含对如本文中所披露方法加以描述的一个或更多机器可读指令序列；或数据储存介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)，其中储存有这样的计算机程序。此外，计算机可读指令可以体现于两个或更多计算机程序中。所述两个或更多计算机程序可以储存于一个或更多不同存储器和/或数据储存介质上。

当一个或更多计算机程序由位于光刻设备的至少一个部件内的一个或更多计算机处理器读取时，本文中所描述的任何控制器可以是各自或组合地可操作的。控制器可以各自或组合地具有用于接收、处理和发送信号的任何合适配置。一个或跟多处理器被配置成用以与控制器中至少一个控制器通信。例如，每个控制器可包括用于执行包括用于上述方法的计算机可读指令的计算机程序的一个或更多处理器。控制器可以包括用于储存这样的计算机程序的数据储存介质，和/或用以接收这样的介质的硬件。因此，控制器可以根据一个或跟多计算机程序的计算机可读指令而操作。

本发明还可使用下列方面加以描述：

1.一种量测目标设计的方法，所述方法包括：

确定量测目标设计的参数对过程参数的扰动的灵敏度，所述过程参数用于形成所述量测目标、或测量所述量测目标的构成；和

基于所述灵敏度与所述过程参数的扰动的乘积来确定所述量测目标设计的鲁棒性。

2.根据方面1所述的方法，包括确定所述参数对多个过程参数的各个过程参数的扰动的灵敏度，以及基于所述灵敏度与各个过程参数的扰动的乘积的总和来确定所述鲁棒性。

3.根据方面1或方面2所述的方法，还包括执行对于多个量测目标设计的确定步骤以辨识具有所述鲁棒性的最佳值的量测目标设计。

4.根据方面1至3中任一方面所述的方法，其中所述过程参数包括选自下列中的一个或更多个过程参数：量测目标的侧壁角、量测目标材料的折射率、量测光栅结构的厚度、辐射波长、蚀刻参数、量测目标的沟道的底面倾斜、与量测目标相关联的消光系数、量测目标的涂层不对称度、和/或量测目标的化学-机械抛光侵蚀。

5.根据方面1至4中任一方面所述的方法，其中量测目标设计的参数包括选自下列中的一个或更多参数：叠层灵敏度、目标系数、和/或重叠误差。

6.根据方面1至5中任一方面所述的方法，其中灵敏度被认为在过程参数扰动的设计范围内是线性的。

7.根据方面1至6中任一方面所述的方法，其中由使用光刻模型的模拟来执行对灵敏度的确定步骤。

8.根据方面1至7中任一方面所述的方法，包括量测目标设计的多个参数，并且其中确定鲁棒性包括基于量测目标设计的多个参数中的第一参数的灵敏度与过程参数的扰动的乘积以及量测目标设计的多个参数中的第二参数的灵敏度与过程参数的扰动的乘积来确定鲁棒性。

9.一种量测目标设计的方法，所述方法包括：

确定量测目标设计的多个参数中的各个参数对过程参数的扰动的灵敏度，所述过程参数用于形成所述量测目标、或测量所述量测目标的构成；和

基于多个灵敏度中的每个灵敏度与过程参数的扰动的乘积之和来确定对于量测目标设计的性能指标。

10.根据方面9所述的方法，其中所述过程参数包括选自下列中的一个或更多个过程参数：量测目标的侧壁角、量测目标材料的折射率、量测光栅结构的厚度、辐射波长、蚀刻参数，量测目标的沟道的底面倾斜、与量测目标相关联的消光系数、量测目标的涂层不对称度、和/或量测目标的化学-机械抛光侵蚀。

11.根据方面9或方面10所述的方法，其中量测目标设计的参数包括选自下列中的一个或更多参数：叠层灵敏度、目标系数、和/或重叠误差。

12.根据方面9至11中任一方面所述的方法，其中确定性能指标包括基于多个灵敏度中的每个灵敏度与多个过程参数的扰动的乘积来确定性能指标。

13.根据方面9至12中任一方面所述的方法，其中灵敏度被认为在过程参数扰动的设计范围内是线性的。

14.根据方面9至13中任一方面所述的方法，其中由使用光刻模型的模拟来执行对灵敏度的确定步骤。

15.根据方面9至14中任一方面所述的方法，还包括执行对于多个量测目标设计的确定步骤来辨识出对于可能的一组过程变化而言具有在多个参数中的最小改变的量测目标设计。

16.一种计算机可读介质，包括能够由用以执行根据方面1至15中任一方面所述的方法的计算机执行的指令。

17.根据方面16所述的计算机可读介质，其中能够由计算机执行的指令还包括使用从远程计算机至计算机可读介质的连接用于启动所述方法的步骤中至少一些的指令。

18.根据方面17所述的计算机可读介质，其中与远程计算机的连接是安全连接。

19.根据方面17和18中任一方面所述的计算机可读介质，其中量测目标设计由远程计算机提供。

20.根据方面19所述的计算机可读介质，其中所述方法还配置成用于提供返回至远程计算机的量测目标设计的鲁棒性。

21.一种用以选择用于衬底的量测目标设计的系统，所述系统包括：

处理单元，配置和布置成用以：

确定量测目标设计的参数对过程参数的扰动的灵敏度，所述过程参数用于形成所述量测目标、或测量所述量测目标的构成；

基于所述灵敏度与所述过程参数的扰动的乘积来确定所述量测目标设计的鲁棒性；和

使用所得到的确定的鲁棒性来评估目标品质。

22.根据方面21所述的系统，其中所述系统包括用于与远程系统通信的网络的连接。

23.根据方面22所述的系统，其中所述远程系统被配置成用于提供量测目标设计至所述系统。

24.根据方面22或23所述的系统，其中所述系统被配置成用于使用与远程系统的连接来传输所确定的鲁棒性和/或评估的目标品质至远程系统。

25.一种配置成使用量测测量系统来测量的量测目标，所述量测目标使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择。

26.根据方面25所述的量测目标，其中所述量测测量系统包括基于衍射的测量系统。

27.一种使用量测目标的量测测量系统，所述量测目标通过使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择。

28.一种配置成用于测量量测目标的量测测量系统，所述量测目标通过使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择。

29.一种包括量测目标的衬底，所述量测目标通过使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择。

30.根据方面29所述的衬底，其中所述衬底是包括集成电路的至少一些层的晶片。

31.一种配置成用于使量测目标成像的光刻成像设备，所述量测目标通过使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择。

32.一种配置成用于使得根据方面25和26中任一方面所述的量测目标成像的光刻成像设备。

33.一种表示量测目标的数据结构，所述量测目标通过使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择。

34.一种表示根据方面25和26中任一方面所述的量测目标的数据结构。

35.一种包括量测目标设计的数据库，所述量测目标设计通过使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择。

36.根据方面35所述的数据库，其中所述数据库包括多个量测目标设计，每个量测目标设计通过使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择。

37.一种包括根据方面33和34中任一方面所述的数据结构的数据库。

38.根据方面37所述的数据库，其中所述数据库包括多个数据结构，每个数据结构表示通过使用由根据方面1至15中任一方面所述的方法或由根据方面16至20中任一方面所述的计算机可读介质而确定的鲁棒性来选择的量测目标设计。

39.根据方面35至38中任一方面所述的数据库，其中所述数据库包括与量测目标设计相关联的适合性值，所述适合性值表示用于光刻过程步骤的量测目标设计的适合性。

40.一种数据载体，包括根据方面33和34中任一方面所述的数据结构和/或包括根据方面35至39中任一方面所述的数据库。

41.一种根据方面25和26中任一方面所述的量测目标的用途，其中量测目标用于确定所述衬底上一个层相对于另一层的定位，和/或用于确定所述衬底上的层相对于光刻成像设备的投影光学装置的对准，和/或用于确定结构在所述衬底上的临界尺寸。

虽然上文已经做出了具体参考，将本发明的实施例用于光学光刻术的情况中，将理解本发明的实施例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，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑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，所述图案形成装置被从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。

此外，尽管在本文中可以对用于制造集成电路的光刻设备作出了具体引用，但是应理解到，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如制造集成光学系统、用于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，等等。本领域技术人员将领会到，在这些替代应用的情形下，本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义的。本文中所称的基板可以在曝光之前或之后被处理，例如在轨道(一种通常将一层抗蚀剂涂覆到衬底上并且使得被曝光的抗蚀剂显影的工具)中，量测工具和/或检验工具中。在适合的情况下，本文的公开内容可以适用于这些和其它衬底处理工具。此外，所述衬底可以被多于一次地处理，例如以便产生多层集成电路，从而使得本文中所用的术语基板也可以表示已包含多个经过处理的层的衬底。

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)(例如具有或约为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”可以表示各种类型的光学部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部件。

上文的描述意图是示例性的而不是限制性的。因此，本领域技术人员应该认识到，在不背离下文所阐述的权利要求的情况下可以对本发明做出修改。例如，一个或更多实施例的一个或更多方面可酌情与一个或更多其它实施例的一个或更多方面相组合、或替代一个或更多其它实施例的一个或更多方面。因此，基于这里给出的教导和启示，这种修改和适应意欲在所公开的实施例的等价物的范围和含义内。应该理解，这里的术语或措辞是为了举例描述的目的，而不是限制性的，使得本说明书的术语或措辞由本领域技术人员根据教导和启示进行解释。本发明的覆盖度和范围不应该受到上述的示例性实施例中的任一个限制，而应该仅根据随附的权利要求及其等价物进行限定。

Claims (15)

1.一种量测目标设计的方法，所述方法包括：

确定量测目标设计的参数对过程参数的扰动的灵敏度，所述过程参数用于形成所述量测目标、或测量所述量测目标的构成；和

基于所述灵敏度与所述过程参数的扰动的乘积来确定所述量测目标设计的鲁棒性。

2.根据权利要求1所述的方法，包括确定所述参数对多个过程参数中的各个过程参数的扰动的灵敏度，以及基于所述灵敏度与各个过程参数的扰动的乘积的总和来确定所述鲁棒性。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括执行对于多个量测目标设计的所述确定步骤以辨识具有所述鲁棒性的最佳值的量测目标设计。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程参数包括选自下列中的一个或更多个过程参数：量测目标的侧壁角、量测目标材料的折射率、量测光栅结构的厚度、辐射波长、蚀刻参数、量测目标的沟道的底面倾斜、与量测目标相关联的消光系数、量测目标的涂层不对称度、和/或量测目标的化学-机械抛光侵蚀。

5.根据权利要求1所述的方法，其中量测目标设计的参数包括选自下列中的一个或更多参数：叠层灵敏度、目标系数、和/或重叠误差。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述灵敏度被认为在过程参数扰动的设计范围内是线性的。

7.根据权利要求1所述的方法，包括量测目标设计的多个参数，并且其中确定鲁棒性包括基于量测目标设计的多个参数中的第一参数的灵敏度与过程参数的扰动的乘积以及量测目标设计的多个参数中的第二参数的灵敏度与过程参数的扰动的乘积来确定鲁棒性。

8.一种量测目标设计的方法，所述方法包括：

确定量测目标设计的多个参数中的各个参数对过程参数的扰动的灵敏度，所述过程参数用于形成所述量测目标、或测量所述量测目标的构成；和

基于所述多个灵敏度中的每个灵敏度与过程参数的扰动的乘积之和来确定对于量测目标设计的性能指标。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述过程参数包括选自下列中的一个或更多个过程参数：量测目标的侧壁角、量测目标材料的折射率、量测光栅结构的厚度、辐射波长、蚀刻参数、量测目标的沟道的底面倾斜、与量测目标相关联的消光系数、量测目标的涂层不对称度、和/或量测目标的化学-机械抛光侵蚀。

10.根据权利要求8所述的方法，其中量测目标设计的参数包括选自下列中的一个或更多参数：叠层灵敏度、目标系数、和/或重叠误差。

11.根据权利要求8所述的方法，其中确定性能指标包括基于多个灵敏度中的每个灵敏度与多个过程参数的扰动的乘积来确定性能指标。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述灵敏度被认为在过程参数扰动的设计范围内是线性的。

13.根据权利要求8所述的方法，其中由使用光刻模型的模拟来执行所述灵敏度的确定步骤。

14.根据权利要求8所述的方法，还包括执行对于多个量测目标设计的确定步骤来辨识出对于可能的一组过程变化而言具有在多个参数中的最小变化的量测目标设计。

15.一种计算机可读介质，包括能够由用以执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法的计算机执行的指令。