CN107148597A - 度量方法、目标和衬底 - Google Patents

Abstract

衍射测量目标，其具有至少第一子目标和至少第二子目标，以及其中(1)第一和第二子目标每个包括一对周期性结构并且第一子目标具有与第二子目标不同的设计，不同的设计包括第一子目标周期性结构具有与第二子目标周期性结构不同的节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割，或者(2)第一和第二子目标分别包括第一层中的第一和第二周期性结构，以及第三周期性结构在第一层下方的第二层中至少部分地位于第一周期性结构下方并且在第二层中没有周期性结构在第二周期性结构下方，以及第四周期性结构在第二层下方的第三层中至少部分地位于第二周期性结构下方。设计该测量目标的方法包括在子目标的外围处定位辅助特征，辅助特征配置为减小子目标外围处的测得强度峰值。

Description

度量方法、目标和衬底

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年8月29日提交的欧洲申请14182962.2、2014年11月11日提交的美国申请62/090,801、以及2015年6月2日提交的美国申请62/170,008的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于可用于例如通过光刻技术制造器件中的度量的方法、设备和衬底，以及使用光刻技术制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是将期望的图案施加至衬底上、通常至衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在该情形中，通常可替代地称作掩模或掩模板的图案化装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以被转移至衬底(例如硅晶片)上的目标位置(例如包括一个或数个裸片的一部分)上。图案的转移通常是经由成像至设置在衬底上的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓步进器和所谓扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次性曝光至目标部分上来照射每个目标部分，在扫描器中，通过沿给定方向(“扫描”方向)通过辐射束扫描图案，同时与该方向平行地或反平行地同步扫描衬底，来照射每个目标部分。也能够通过将图案压印至衬底上来将图案从图案化装置转移至衬底。

为了监控光刻过程，图案化衬底的一个或多个参数被测量。参数可以包括例如在形成于图案化衬底中或上的连续层之间的套刻误差以及已显影的光敏抗蚀剂的临界线宽。可以在产品衬底的目标表面上和/或专用度量目标的形式执行该测量。例如，度量目标(或标记)可以包括形成例如诸如光栅的周期性结构的水平和垂直条的组合。

在光刻过程中(也即显影器件或其他结构的过程，包括光刻曝光，其可以通常包括一个或多个相关联工艺处理步骤，诸如抗蚀剂的显影、刻蚀等)，期望频繁地对所产生结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这些测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用于测量套刻、器件中相邻两层的对准精确度的专用工具。近期，已经研发了各种形式的散射仪以用于光刻领域。这些装置将辐射束引导至目标上并且测量散射的辐射的一个或多个特性，例如作为波长的函数的在单个反射角度下的强度；作为反射角度的函数的在一个或多个波长下的强度；或者作为反射角度的函数的偏振，从而获得“频谱”，从该频谱可以确定目标的感兴趣特性。感兴趣特性的确定可以由各种技术执行：例如通过迭代方案(诸如严格耦合波形分析或有限元方法)的目标结构的重构；库搜索；以及主成分分析。

发明内容

期望提供用于使用目标度量的方法和设备，其中能够改进产量、灵活性和/或精确度。此外，尽管不限于此，如果这可以适用于可以利用基于暗场成像技术而读出的小目标结构，这将会是非常有利的。

在实施例中，提供了一种测量光刻工艺的参数的方法，方法包括：用辐射照射在衬底上的衍射测量目标，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标均包括成对的周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计，不同的设计包括第一子目标周期性结构与第二子目标周期性结构相比具有不同的节距、特征宽度、间隔宽度、和/或分割；以及检测由至少第一和第二子目标散射的辐射，以针对该目标获得表示光刻工艺参数的测量结果。

在实施例中，提供了一种具有衍射测量目标的衬底，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标均包括成对的周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计，不同的设计包括第一子目标周期性结构与第二子目标周期性结构相比具有不同的节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割。

在实施例中，提供了一种测量光刻工艺的参数的方法，方法包括：用辐射照射在衬底上的衍射测量目标，测量目标包括在第一层中的至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一子目标包括第一周期性结构并且第二子目标包括第二周期性结构，其中第三周期性结构在第一层下方的第二不同层中至少部分地位于第一周期性结构下方，并且在第二层中没有周期性结构在第二周期性结构下方，以及其中第四周期性结构在第二层下方的第三不同层中至少部分地位于第二周期性结构下方；以及检测由至少第一至第四周期性结构散射的辐射，以针对该目标获得表示光刻工艺参数的测量结果。

在实施例中，提供了一种具有衍射测量目标的衬底，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一子目标包括第一周期性结构并且第二子目标包括第二周期性结构，其中第三周期性结构在第一层下方的第二不同层中至少部分地位于第一周期性结构下方，并且在第二层中没有周期性结构在第二周期性结构下方，以及其中第四周期性结构在第二层下方的第三不同层中至少部分地位于第二周期性结构下方。

在实施例中，提供了一种测量光刻工艺的参数的方法，方法包括：用辐射照射在衬底上的衍射测量目标，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计；以及检测由至少第一和第二子目标散射的辐射，以针对该目标获得表示光刻工艺的参数的测量结果。

在实施例中，提供了一种具有衍射测量目标的衬底，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计。

在实施例中，提供了一种测量光刻工艺的参数的方法，方法包括：用辐射照射衬底上的衍射测量目标，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内；以及检测由至少第一和第二子目标散射的辐射，以针对该目标获得表示光刻工艺的参数的测量结果。

在实施例中，提供了一种具有衍射测量目标的衬底，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

在实施例中，提供了一种度量目标设计的方法，方法包括：接收针对衍射度量目标的设计的指示，衍射度量目标具有多个子目标，每个子目标包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构；接收对于衍射度量目标的面积、尺寸或两者的约束；以及由处理器至少基于约束选择衍射度量目标的设计。

在实施例中，提供了一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标均包括成对的周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计，不同的设计包括第一子目标周期性结构与第二子目标周期性结构相比具有不同的节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割。

在实施例中，提供了一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，当在衬底上时这两者在第一层中，其中第一子目标包括第一周期性结构并且第二子目标包括第二周期性结构，以及包括第三周期性结构，当在衬底上时其在第一层下方的第二不同层中至少部分地位于第一周期性结构下方并且在第二层中没有周期性结构在第二周期性结构下方，以及包括第四周期性结构，当在衬底上时其在第二层下方的第三不同层中至少部分地位于第二周期性结构下方。

在实施例中，提供了一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计。

在实施例中，提供了一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标的均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

在实施例中，提供了一种方法，包括：用辐射照射衬底上的衍射测量目标，测量目标包括至少第一子目标、第二子目标和第三子目标，其中第一、第二和第三子目标在设计上不同。

在实施例中，提供了一种衍射度量目标，包括至少第一子目标、第二子目标和第三子目标，其中第一、第二和第三子目标在设计上不同。

在实施例中，提供了一种包括测量两个层之间的套刻的方法，方法包括：用辐射照射衬底上的衍射测量目标，其在两个层的每一个上具有目标的一部分，其中两个层由至少一个其他层分离。

在实施例中，提供了一种设计衍射测量目标的布置的方法，目标包括多个子目标，每个子目标包括多个周期性结构并且每个子目标被设计为测量不同的层对(layer-pair)或者测量不同的工艺堆叠(process stack)，方法包括：在目标区域内定位子目标的周期性结构；以及在子目标的外围处定位辅助特征，辅助特征配置为减小在子目标的外围处的测得de强度峰值。

在实施例中，提供了一种衍射测量目标，包括：在目标的目标区域中的多个子目标，每个子目标包括多个周期性结构并且每个子目标被设计为测量不同的层对或者测量不同的工艺堆叠；以及在子目标的外围处的辅助特征，辅助特征配置为减小在子目标的外围处的测得的强度峰值。

在实施例中，提供了一种制造器件的方法，其中使用光刻工艺将器件图案应用至一系列衬底，方法包括，使用如在此所述的方法至少检查在衬底中的至少一个上形成作为器件图案的一部分或者除其以外的衍射测量目标，以及根据方法的结果控制用于后来衬底的光刻工艺。

在实施例中，提供了一种图案化装置，配置为至少部分地形成如在此所述的衍射测量目标。

在实施例中，提供了一种非暂时性计算机程序产品，包括用于使处理器执行如在此所述方法的机器可读指令。

在实施例中，提供了一种非暂时性计算机程序产品，包括用于使处理器执行如在此所述方法的机器可读指令。

在实施例中，提供了一种非暂时性计算机程序产品，包括定义如在此所述目标的机器可读指令或数据。

在实施例中，提供了一种衬底，包括如在此所述的目标。

在实施例中，提供了一种系统，包括：检查设备，配置为在衬底上的衍射测量目标上提供射束以及检测由目标衍射的辐射以确定光刻工艺的参数；以及如在此所述的非暂时性计算机程序产品。

参照附图在此详细描述本发明的实施例的特征和/或优点、以及本发明各个实施例的结构和操作。应该注意的是本发明不限于在此所述的具体实施例。在此仅为了示意说明目的展示这些实施例。基于在此所包含的教导，附加的实施例对于相关领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

现在将借由仅示例的方式参照附图描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了根据本发明实施例的光刻设备；

图2示出了根据本发明实施例的光刻单元或簇；

图3(a)是使用提供某些照射模式的第一对照射光圈来根据本发明实施例测量目标中所使用的暗场散射仪的示意图；

图3(b)是针对给定照射方向的目标周期性结构的衍射频谱的详细示意图；

图3(c)是在使用散射仪以用于基于衍射的套刻测量中提供其他照射模式的第二对照射光圈的示意图；

图3(d)是在使用散射仪以用于基于衍射的套刻测量中提供其他照射模式的组合了第一对和第二对光圈的第三对照射光圈的示意图；

图4示出了多个周期性结构(例如光栅)目标的形式和衬底上测量点的轮廓；

图5示出了在图3的设备中获得的图4的目标的图像；

图6是示出了使用图3的设备的并且可适用于本发明实施例的套刻测量方法的步骤的流程图；

图7(a)至图7(c)示出了在零点区域中具有不同套刻值的套刻周期性结构的示意性剖视图；

图8示出了在理想目标结构中套刻测量的原理；

图9示出了根据本发明实施例的扩展的操作范围度量目标；

图10示出了根据本发明实施例的用于说明工艺堆叠变化的扩展操作范围度量目标的使用；

图11示出了根据本发明实施例的用于多层套刻测量的扩展操作范围度量目标的使用；

图12A至图12E示出了根据本发明实施例的扩展操作范围度量目标的变形例；

图13(a)示出了非最优目标布局的示例；

图13(b)示出了图13(a)的目标布局的得到的暗场图像；

图14(a)至图14(f)示出了非最优目标布局以及根据本发明实施例的目标布局的示例，以及使用不同测量辐射波长得到的这些目标的预期暗场图像的示例；

图15示出了根据本发明实施例的目标的局部剖视图；

图16(a)示出了非最优目标布局的示例；

图16(b)示出了根据本发明实施例的目标布局的示例；

图17是根据本发明实施例的推断目标布置的方法的流程图；

图18(a)至图18(f)示出了被执行为设计目标布置的图17中所示方法的实施例；

图19示意性示出了根据本发明实施例的用于设计扩展操作范围度量目标的系统；

图20示出了根据本发明实施例的设计扩展操作范围度量目标的方法的流程图；

图21示出了根据本发明实施例的示出其中扩展操作范围度量目标被使用为监控性能以及作为用于控制度量、设计和/或制造工艺的基准的过程的流程图；

图22(A)至图22(C)示出了根据本发明实施例的扩展的操作范围度量目标；

图23(A)至图23(C)示出了根据本发明实施例的扩展的操作范围度量目标；

图24(A)至图24(C)示出了根据本发明实施例的扩展的操作范围度量目标；

图25(A)至图25(C)示出了根据本发明实施例的扩展的操作范围度量目标；以及

图26(A)至图26(E)示出了根据本发明实施例的扩展的操作范围度量目标。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，呈现各实施例可以被实施的示例环境是有益的。

图1示意性地示出了光刻设备LA。该设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置为调节射束B(例如UV辐射或DUV辐射)；图案化装置支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，其构造为支撑图案化装置(例如掩模)MA并且连接至配置为根据某些参数精确地定位图案化装置的第一定位器PM；衬底台(例如晶片台)WT，其构造为保持衬底(例如涂覆了抗蚀剂的晶片)W并且连接至配置为根据某些参数精确地定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，其配置为将由图案化装置MA赋予射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个裸片)上。

照射系统可以包括用于引导、定形或控制辐射的各种类型光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型光学部件、或者其任意组合。

图案化装置支撑件以取决于图案化装置的朝向、光刻设备的设计、以及诸如例如图案化装置是否保持在真空环境中的其他条件的方式来保持图案化装置。图案化装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置。例如，图案化装置支撑件可以是框架或台，其根据需要可以是固定或可移动的。图案化装置支撑件可以确保图案化装置处于期望的位置，例如相对于投影系统。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以视作与更通用的术语“图案化装置”同义。

本文中使用的术语“图案化装置”应该广义地解释为涉及可以用于在其截面中赋予辐射束图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图案可以不精确地对应于在衬底的目标部分中的期望的图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予射束的图案将对应于在目标部分中产生的器件中的特定功能层，诸如集成电路。

图案化装置可以是透射或反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜阵列、以及可编程LCD面板。掩模在光刻中是广泛已知的，并且包括诸如二元、交替相移、以及衰减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程镜阵列的示例采用小镜的矩阵布置，每个小镜可以单独地倾斜以便沿不同方向反射入射的射束。倾斜的镜在由镜矩阵反射的射束中赋予图案。

如在此所示，设备是透射式的(例如采用透射掩模)。可替代地，设备可以是反射式的(例如采用如上所示类型的可编程镜阵列，或者采用反射掩模)。

光刻设备也可以是这样的类型，其中衬底的至少一部分被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖以便填充投影系统和衬底之间的空间。沉浸液体也可以应用至光刻设备中其他空间，例如在掩模和投影系统之间。沉浸技术在本领域中公知以用于提高投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“沉浸”并非意味着诸如衬底的结构必须浸没在液体中，而是相反地仅意味着液体在曝光期间位于投影系统和衬底之间。

参照图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是独立的实体，例如当源是准分子激光器时。在该情形中，源不被认为形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于射束输送系统BD从源SO传至照射器IL，射束输送系统BD包括例如合适的导向镜和/或扩束器。在其他情形中，源可以是光刻设备的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL、以及如果需要的话与射束输送系统BD一起可以称作辐射系统。

照射器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，在照射器的光瞳面中强度分布的至少外侧和/或内侧径向范围(分别通常称作σ-外侧和σ-内侧)可以被调节。此外，照射器IL可以包括各种其他部件，诸如积分器IN和冷凝器CO。照射器IL可以用于调节辐射束以在其截面中具有期望的的均匀性和强度分布。

辐射束B入射至被保持在图案化装置支撑件(例如掩模台MT)上的图案化装置(例如掩模)MA上，并且被图案化装置图案化。穿过图案化装置(例如掩模)MA，辐射束B通过投影系统PS，投影系统PS将射束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉仪装置、线性编码器、2D编码器或电容性传感器)，衬底台WT可以被精确地移动，例如以便于在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(其未明确示出在图1中)可以用于相对于辐射束B的路径而精确地定位图案化装置(例如掩模)MA，例如在从掩模库机械取回之后、或者在扫描期间。

图案化装置(例如掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M₁、M₂以及衬底对准标记P₁、P₂来对准。尽管衬底对准标记如所示占据了专用目标部分，它们可以定位在目标部分之间的空间中(这些已知为划线对准标记)。类似地，在其中多于一个裸片设置在图案化装置(例如掩模)MA上的情形中，掩模对准标记可以位于裸片之间。在装置特征之中，小对准标记也可以包括在裸片内，在该情形中期望标记尽可能小并且无需任何与相邻特征不同的成像或工艺条件。以下进一步描述可以检测对准标记的对准系统的实施例。

所示的设备可以用于以下模式的至少一个：

1.在步进模式中，图案化装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WTa保持基本上固定，同时被赋予辐射束的整个图案一次性投影至目标部分C上(即，单次静态曝光)。随后沿X和/或Y方向偏移衬底台WTa使得不同的目标部分C可以被曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，图案化装置支撑件(例如掩模台)和衬底台WTa被同步地扫描，同时被赋予辐射束的图案被投影至目标部分C上(也即单次动态曝光)。衬底台WTa相对于图案化装置支撑件(例如掩模台)MT的速率和方向可以由投影系统PS的缩放和图像反转特性确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中目标部分的(沿非扫描方向)宽度，而扫描运动的长度确定目标部分的(沿扫描方向)高度。

3.在另一模式中，图案化装置支撑件(例如掩模台)MT保持基本上固定而保持可编程图案化装置，以及衬底台WTa被移动或扫描，同时被赋予辐射束的图案被投影至目标部分C上。在该模式中，通常采用脉冲辐射源并且根据需要在衬底台WTa的每次移动之后或者在扫描期间连续辐射脉冲之间更新可编程图案化装置。该操作模式可以容易适用于利用可编程图案化装置(诸如如上所述类型的可编程镜阵列)的无掩模光刻。

也可以采用对于如上所述使用模式的组合和/或改变，或者采用完全不同的使用模式。

光刻设备LA是所谓的双平台类型，其具有至少两个工作台WTa、WTb(例如两个衬底台)以及至少两个平台，曝光平台和测量平台，在它们之间可以交换至少一个工作台。例如，当一个工作台上的衬底正在曝光平台处被曝光时，另一个衬底可以装载至在测量平台处的另一衬底台上并且执行各种准备步骤。准备步骤可以包括使用水平传感器LS来映射衬底的表面控制，以及使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置，两个传感器均由参考框架RF支撑。如果当位置传感器IF在测量平台处以及在曝光平台处时无法测量工作台的位置，则可以提供第二位置传感器来使工作台的位置能够在两个平台处均被追踪。作为另一示例，当一个工作台上的衬底正在曝光平台处被曝光时，不具有衬底的另一工作台在测量平台处等待(其中可选地可以发生测量活动)。该另一工作台具有一个或多个测量装置并且可以可选地具有其他工具(例如清洗设备)。当衬底已经完成了曝光时，不具有衬底的工作台移动至曝光平台以执行例如测量，并且具有衬底的工作台移动至其中卸载了衬底并且装载另一衬底的位置(例如测量平台)。这些多工作台布置能够大幅增加设备的产量。

如图2中所示，光刻设备LA形成光刻单元LC的一部分，其也有时称作光刻单元或光刻簇，其也包括用于在衬底上执行一个或多个预曝光和后曝光工艺的设备。传统地，这些包括用于沉积抗蚀剂层的一个或多个旋涂器SC、用于显影曝光的抗蚀剂的一个或多个显影器DE、一个或多个激冷板CH以及一个或多个烘焙板BK。衬底操纵器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，将其在不同工艺装置之间移动，并且将其输送至光刻设备的进料台LB。通常共同地称作轨道的这些装置在轨道控制单元TCU的控制之下，轨道控制单元TCU自身由监管控制系统SCS所控制，监管控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以使产量和处理效率最大化。

为了使得由光刻设备曝光的衬底被正确地并且一致地曝光，期望检查曝光的衬底以测量一个或多个诸如连续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)等特性。如果检测到误差，可以对一个或多个后续衬底的曝光进行调节，尤其是如果检查可以足够及时和快速完成以使得仍然将要曝光相同组别/批次的另一衬底。此外，可以剥除并返工(以改进良率)或者丢弃已曝光的衬底，由此避免在已知是有缺陷的衬底上执行曝光。在其中仅衬底的一些目标部分有缺陷的情形中，可以仅对那些良好的目标部分执行进一步曝光。另一可能性是将后续工艺步骤的设置适应于补偿误差，例如修整刻蚀步骤的时间可以被调整以补偿由光刻工艺步骤导致的衬底至衬底CD变化。

检查设备用于确定衬底的一个或多个特性，并且特别地，不同衬底或者相同衬底的不同层的一个或多个特性如何在层与层之间和/或遍及衬底而改变。检查设备可以集成至光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立装置。为了能够最快速测量，期望检查设备在曝光之后立即测量在曝光的抗蚀剂层中的一个或多个特性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度，在已经暴露至辐射与尚未暴露的抗蚀剂的部分之间仅存在非常小的折射率差别，并且并非所有检查设备具有足够的灵敏度以进行对潜像的有用测量。因此，可以在后曝光烘焙步骤(PEB)之后进行测量，该步骤通常是对曝光的衬底执行的第一步骤，并且提高抗蚀剂的已曝光和未曝光部分之间的对比度。在该阶段，抗蚀剂中的图像可以称作半潜像。在已经去除了抗蚀剂的已曝光或未曝光部分的点处，或者在诸如刻蚀的图案转移步骤之后，也能够进行对显影的抗蚀剂图像的测量。后一种可能性限制了有缺陷衬底的返工的可能性，但是可以仍然提供有用的信息，例如为了工艺控制的目的。

由传统的散射仪使用的目标包括相对较大的周期性结构(例如光栅)布局，例如40μm乘以40μm。在该情形中，测量束通常具有小于周期性结构布局的光斑尺寸(即，周期性结构布局被欠填充)。这简化了目标的数学重构，因为其可以视作是无穷的。然而，例如，因此目标可以定位在产品特征之中，而不是在划片线中，目标的尺寸已经减小，例如至20μm乘以20μm或更小，或者10μm乘以10μm或更小。在该情形中，周期性结构布局可以小于测量点(也即周期性结构布局过填满)。通常使用暗场散射仪测量该目标，在暗场散射仪中阻断衍射的零阶分量(对应于镜面反射)，并且仅处理更高阶分量。暗场度量的示例可以在PCT专利申请公开号WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到，其全部内容通过引用并入本文。技术的进一步发展已经被描述在美国专利申请公开号US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0242970中，其全部内容通过引用并入本文。使用衍射阶分量的暗场检测的基于衍射的套刻能够对更小目标进行套刻测量。这些目标可以小于照射点并且可以由衬底上的产品结构所围绕。在实施例中，可以在一个图像中测量多个目标。

适合在本发明实施例中使用的暗场度量设备示出在图3(a)中。目标T(包括周期性结构)和衍射的射线更详细地示出在图3(b)中。暗场度量设备可以是独立装置或者包括在例如在测量平台处的光刻设备LA中，或者在光刻单元LC中。具有遍及设备的数个分支的光轴由虚线O表示。在该设备中，由输出11(例如诸如激光器或氙灯的源或者连接至源的开口)发出的辐射通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统经由棱镜15引导至衬底W上。这些透镜设置在4F布置的双序列中。可以使用不同的透镜布置，假设其仍然将衬底图像提供至检测器上。

在实施例中，透镜布置允许进入中间光瞳面以用于空间-频率滤波。因此，可以通过在展示了衬底平面的空间频谱的平面(此处称作(共轭)光瞳面)中限定空间强度分布来选择辐射入射在衬底上的角度范围。特别地，这可以例如通过在作为物镜光瞳面的背投影图像的平面中在透镜12和14之间插入合适形式的孔板13而完成。在所示的示例中，孔板13具有不同形式，标记为13N和13S，允许选择不同的照射模式。在本示例中的照射系统形成了离轴照射模式。在第一照射模式中，孔板13N从仅为了方便描述而标记为“北”的方向提供离轴照射。在第二照射模式中，孔板13S用于提供类似的照射，但是从标记为“南”的不同的(例如，相对的)方向。通过使用不同光圈的其他照射模式是可能的。光瞳面的剩余部分期望是暗的，因为期望的照射模式之外的任何非必须辐射可能干扰期望的的测量信号。

如图3(b)中所示，目标T与衬底W一起被布置为基本上正交于物镜16的光轴O。从偏离光轴O的角度撞击在目标T上的照射射线I引起零阶射线(实线0)以及两个一阶射线(点划线+1和双点划线-1)。采用过填充的小目标T，这些射线仅是覆盖了包括度量目标T和其他特征的衬底的区域的许多平行射线之一。提供复合周期性结构目标时，目标内的每个单独周期性结构将引起其自己的衍射光谱。由于板13中孔具有有限的宽度(允许有用辐射量所必要)，入射的射线I将实际上占据角度范围，并且衍射的射线0和+1/-1将稍微扩展。根据小目标的点扩散函数，每个+1和-1阶分量将进一步在一个角度范围扩展，而不是如所示的单个理想射线。注意，周期性结构节距和照射角度可以被设计或调整，使得进入物镜的第一阶射线与中心光轴紧密对准。图3(a)和图3(b)中所示的射线示出为稍微离轴，纯粹使得它们更容易在图中区分。

由物镜16汇集由衬底W上的目标所衍射的至少0和+1阶分量并且通过棱镜15引导返回。返回至图3(a)，通过将直径地相对(在该情形中)的孔标记为北(N)和南(S)，来示出了第一和第二照射模式二者。当入射的射线I来自光轴的北侧时，也即当使用孔板13N应用第一照射模式时，标记为+1(N)的+1衍射射线进入物镜16。相反地，当使用孔板13S应用第二照射模式时，-1衍射射线(标记为-1(S))是进入透镜16的那个。因此，在实施例中，通过在某些条件下测量目标两次而获得测量结果，例如在旋转目标或者改变照射模式或者改变成像模式以单独获得第-1和第+1衍射阶强度之后。比较这些针对给定目标的强度提供了目标中非对称性的测量，并且目标中的非对称性可以用作光刻工艺的参数(例如套刻误差)的指示符。在如上所述的情形中，照射模式被改变。

分束器17将衍射的射束分割为两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和一阶衍射射束在第一传感器19(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标的衍射频谱(光瞳面图像)。每个衍射阶分量撞击传感器上的不同点，因此图像处理可以比较并对比阶分量。由传感器19捕获的光瞳面图像可以用于聚焦度量设备以及/或者归一化第一阶射束的强度测量值。光瞳面图像也可以用于非对称性测量以及用于并未在此详述的诸如重构的许多测量目的。将要描述的第一示例将使用第二测量分支以测量非对称性。

在第二测量分支中，光学系统20、22在传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上形成衬底W上的目标的图像。在第二测量分支中，在与光瞳面共轭的平面中提供孔径光阑21。孔径光阑21用于阻挡零阶衍射射束，使得从-1或+1第一阶射束形成传感器23上形成的目标的图像DF。由传感器19和23捕获的图像被输出至图像处理器和控制器PU，其功能将取决于正执行的测量的特定类型。注意，术语“图像”在此以广泛含义而使用。如果仅存在-1和+1阶分量中的一个，则不会形成目标的周期性结构的特征的图像。

图3中所示的孔板13和光阑21的特性形式纯粹是示例。在另一实施例中，使用目标的在轴照射并且具有离轴光圈的孔径光阑用于基本上仅将衍射辐射的第一阶传递至传感器(在13和21处所示的孔在该情形中有效地交换)。在又一实施例中，第2、第3以及更高阶射束(图3中未示出)可以用于测量，替代于或者除了第一阶射束之外。

为了使得照射可适用于这些不同类型的测量，孔板13可以包括形成在盘片周围的许多孔径图案，其旋转以使得期望的图案到位。可替代地或另外地，可以提供并交换一组板13以实现相同效果。也可以使用诸如可变形镜阵列或透射空间光调制器的可编程照射装置。移动镜面或棱镜可以用作调节照射模式的另一方式。

正如关于孔板13所述，可以通过改变孔径光阑21、或者通过替换具有不同图案的光瞳光阑、或者通过利用可编程空间光调制器来替代固定场阑来可替代地实现用于成像的衍射阶分量的选择。在该情形中，测量光学系统的照射侧可以保持恒定，而具有第一和第二模式的成像侧变化。实际上，存在许多可能的测量方法类型，每个具有其自己的优点和缺点。在一个方法中，改变照射模式以测量不同的阶分量。在另一方法中，改变成像模式。在第三方法中，照射和成像模式保持不变，但是通过例如180度旋转目标。在每个情形中，期望的效果是相同的，即，选择例如在目标的衍射频谱中彼此对称地相对的非零阶衍射辐射的第一和第二部分。

尽管在本示例中用于成像的光学系统具有由孔径光阑21限制的宽的入射光瞳，在其他实施例或应用中，成像系统自身的入射光瞳尺寸可以足够小以限制期望的阶分量，并且因此也用作场阑。不同的孔板示出在可以如下进一步所述地使用的图3(c)和图3(d)中。

通常，目标将与其沿着北-南或东-西延伸的周期性结构特征对准。即，周期性结构(例如光栅)将沿着衬底W的X方向或Y方向对准。但是，其可以以不同角度例如45°成角度。孔板13N或13S用于测量沿一个方向(例如X、Y或取决于设置的其他方向)取向的目标的周期性结构。为了测量在另一角度(例如基本上正交)下的周期性结构，可以实施目标的旋转(例如针对基本上正交的周期性结构旋转90°和270°)。或者，可以使用如图3(c)中所示的孔板13E或13W在照射光学器件中提供从另一角度(例如东或西)的照射，孔板13E或13W可以具有在合适角度下(例如东或西)的孔。孔板13N至13W可以单独地形成并互换，或者它们可以是可以被旋转合适的角度(例如90、180或270度)的单个孔板。

不同的孔板示出在图3(c)和图3(d)中。图3(c)示出了离轴照射模式的两个其他类型。在图3(c)的第一照射模式中，孔板13W提供从仅为了方便描述相对于之前所述的“北”而标记为“东”的方向的离轴照射。如上所述，“东”可以处在与所示不同的角度。在图3(c)的第二照射模式中，孔板13W用于提供类似的照射，但是从标记为“西”的不同的(例如相对的)方向。图3(d)示出了离轴照射模式的另外两个类型。在图3(d)的第一照射模式中，孔板13NW提供从如前所述标记为“北”和“西”方向的离轴照射。在第二照射模式中，孔板13SE用于提供类似的照射，但是从如前所述标记为“南”和“西”的不同的(例如相对的)方向。假设在这些不同的衍射信号之间的串扰不太大，可以执行沿不同方向(例如X和Y)延伸的周期性结构的测量而不改变照射模式。这些以及数个其他变形例的使用以及设备的应用描述在例如如上所述的先前公开的专利申请公开文本中。如已经所述，图3(c)和图3(d)中所示的离轴孔可以设置在孔径光阑21中，而不是在孔板13。在该情形中，照射将是在轴的。

图4示出了形成在衬底上的示例性复合度量目标。复合目标包括紧密定位在一起的四个周期性结构(例如光栅)32、33、34、35。在实施例中，周期性结构定位靠在一起足够近以使得它们均在由度量设备的照射射束所形成的测量点31内。在该情形中，因此四个周期性结构同时被照射并且同时被成像在传感器19和23上。在专用于套刻测量的示例中，周期性结构32、33、34、35自身是通过覆盖形成于衬底W上的器件的不同层中被图案化的另一目标的周期性结构而形成的复合周期性结构。该目标可以具有在20μm×20μm内或者在16μm×16μm内的外形尺寸。进一步，所有周期性结构用于测量特定一对层之间的套刻。为了便于目标能够测量多于单对的层，周期性结构32、33、34、35可以具有不同偏差的套刻偏移，以便促进在复合周期性结构的不同部分形成在其中的不同层之间的套刻测量。因此，用于衬底上的目标的所有周期性结构将用于测量一对层，并且用于衬底上的另一相同目标的所有周期性结构将用于测量另一对层，其中套刻偏移促进层对(layer-pair)之间的区分。套刻偏移的含义将在以下描述，特别地参考图7。

图7(a)至(c)示出了具有不同偏移的、各个目标T的套刻周期性结构的示意性剖视图。这些可以使用在衬底W上，如图3和图4中所见。为了示例目的仅示出具有沿X方向周期性的周期性结构。可以提供具有不同偏移和具有不同取向的这些周期性结构的不同组合。

从图7(a)开始，示出了形成在标记为L1和L2的两个层中的复合套刻目标600。在下方层L1中，由衬底606上的特征(例如线条)602和间隔604形成第一周期性结构。在层L2中，由特征(例如线条)608和间隔610形成第二周期性结构。(绘制剖视图以使得特征602、608延伸至页面中)。周期性结构图案在两个层中以节距P而重复。仅为了示例目的提到线条602和608，可以使用诸如点、块和通孔的其他类型的特征。在图7(a)处所示的情形中，没有套刻误差也没有偏移，因此每个周期性结构特征608严格地位于下方周期性结构中的周期性结构特征602之上。

在图7(b)处，示出了具有偏移+d的相同目标，使得上方周期性结构的特征608相对于下方周期性结构的特征602以距离d向右移位。即，特征608和特征602被布置使得如果它们均精确地印刷在它们的标称位置处，特征608将相对于特征602以距离d而偏移。偏移距离d可以在实际中为几纳米，例如5至60nm，而节距P例如在范围300至1000nm中，例如500nm或600nm。在图7(c)处，示出了具有偏移-d的相同目标，使得特征608相对于特征602移位至左侧。在图7(a)至(c)处所示该类型的偏移目标例如描述在如上所述的专利申请公开文本中。

进一步，当图7(a)至(c)示出了位于特征602上方的特征608(具有或不具有所应用的+d或-d的小偏移)时，其称作在零点区域中具有偏移的“线上线”目标，目标可以具有P/2的编程偏移，也即节距的一半，使得在上方周期性结构中的每个特征608位于下方周期性结构中的间隔604之上。这称作“沟槽上线”目标。在该情形中，也可以应用+d或-d的小偏移。在“线上线”目标和“沟槽上线”目标之间的选择取决于应用。

返回至图4，周期性结构32、33、34、35也可以如所示地在它们的取向中不同，以便沿X和Y方向衍射入射的辐射。在一个示例中，周期性结构32和34是分别具有+d、-d的偏移的X方向周期性结构。周期性结构33和35可以是分别具有偏移+d和-d的Y方向周期性结构。尽管示出了四个周期性结构，另一实施例可以包括更大的矩阵以获得期望的的精度。例如，3×3共九个复合周期性结构可以具有偏移-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可以在由传感器23捕获的图像中识别这些周期性结构的单独图像。

图5示出了可以在图3的设备中使用图4的目标、使用来自图3(d)的孔板13NW或13SE的可以形成在传感器23上并且被传感器23检测的图像的示例。当传感器19无法分辨不同的单个周期性结构32至35时，传感器23可以分辨。交叉阴影矩形表示传感器上的图像的场，其中衬底上的照射点31被成像至对应圆形区域41中。在实施例中，场是黑暗的。在该图像内，矩形区域42至45表示周期性结构32至35的图像。如果周期性结构位于产品区域中，产品特征也可以在该图像场的外围中可见。尽管在图5的暗场图像中仅示出了单个复合光栅目标，实际上由光刻制造的产品可以具有许多层，并且期望在不同对的层之间进行套刻测量。针对各对层之间的每个套刻测量，使用一个或多个复合光栅目标，并且因此在图像场内可以存在其他复合目标。图像处理器和控制器PU使用图案识别来处理这些图像以识别周期性结构32至35的单独图像42至45。以该方式，图像不必非常精确地对准在传感器框架内特定位置处，这大大提高了作为整体的测量设备的生产量。

一旦已经识别了周期性结构的单独图像，可以例如通过在所识别区域内平均或求和所选像素强度值来测量那些单个图像的强度。图像的强度和/或其他特性可以相互比较。这些结果可以组合以测量光刻工艺的不同参数。套刻性能是该参数的示例。例如，比较强度揭示了可以用作套刻度量的非对称性。在用于测量非对称性以及因此套刻的另一技术中，使用传感器19。

图6示出了如何使用例如PCT专利申请公开号WO2011/012624和美国专利申请公开号2011/027704中描述的方法、以及使用例如图3和图4的设备，如通过在+1阶和-1阶暗场图像中比较它们的强度所揭示地，通过周期性结构的非对称性来测量包含组成的周期性结构32至35的两个层之间的套刻误差。

在步骤M1处，通过图2的光刻单元一次或多次处理例如半导体晶片的衬底，以产生包括目标的结构，目标包括形成度量目标的周期性结构32至35。在M2处，使用图3的度量设备，使用第一阶衍射射束中的一个(例如-1)获得周期性结构32至35的图像。在实施例中，使用第一照射模式(例如使用孔板13NW产生的照射模式)。随后，不论是通过改变照射模式、改变成像模式、还是通过在度量设备的视场中以180°旋转衬底W，可以获得使用其他第一阶衍射射束(+1)的周期性结构的第二图像(步骤M3)。因此，在第二图像中捕获+1阶衍射辐射。在实施例中，改变照射模式并且使用第二照射模式(例如使用孔板13SE产生的照射模式)。设计选择的问题在于，是否在每个图像中捕获所有周期性结构，或者是否存在需求以在测量设备和衬底之间相对移动以便在单独图像中捕获周期性结构。在任一情形中，假设所有组成的周期性结构的第一和第二图像均经由传感器23捕获。

注意，通过在每个图像中仅包括第一阶衍射辐射的一半，在此涉及的“图像”不是传统的暗场显微镜图像。单独周期性结构特征未被分辨，因为仅存在+1和-1阶衍射辐射中的一个。每个周期性结构将简单地由某一强度水平的区域所表示。在步骤M4中，在每个组成的周期性结构的图像内识别感兴趣区域(ROI)，由此将测量强度水平。这是因为特别地在单独光栅图像的边缘周围，强度值可以通常高度地取决于工艺变量，诸如抗蚀剂厚度、成分、线条形状、以及边缘效应。

通过针对每个各自单独周期性结构32至35识别感兴趣区域P1、P2、P3、P4并测量其强度，可以随后确定周期性结构的非对称性，以及因此例如套刻误差。这由图像处理器和控制器PU在步骤M5中完成，其中对于每个周期性结构32至35比较针对+1和-1阶分量获得的强度值以识别它们强度上的任何差异，也即非对称性。术语“差异”并非意在仅指减法。可以以比例形式计算差异。因此，在步骤M5处计算强度差异以获得针对每个周期性结构的非对称性测量。在步骤M6中，如果可应用，将针对大量周期性结构的测得的非对称性与那些周期性结构的套刻偏移的知识一起使用以计算在目标T附近的光刻工艺的一个或多个性能参数。感兴趣的性能参数可以是套刻。可以计算光刻工艺的其他性能参数，诸如聚焦和/或剂量。可以反馈一个或多个性能参数以用于改进光刻工艺，和/或用于改进图6自身的测量和计算处理。

在用于确定套刻的实施例中，图8示出了曲线702，其示出了针对在形成套刻周期性结构的单独周期性结构内具有零偏移以及没有特征非对称性的“理想”目标的在套刻误差OV和测得非对称性A之间的相互关系。该图形仅用于示出确定套刻的原理，并且在图形中，测得非对称性A和套刻误差OV的单位是任意的。

在图7(a)至(c)的“理想”情形中，曲线702指示测得的非对称性A具有与套刻的正弦相互关系。正弦变化的周期P对应于周期性结构的周期(节距)，当然转换为合适的比例。正弦形式在该示例中是纯粹的，但是可以在实际情况中包括谐波。为了清楚起见，在该示例中假设(a)来自目标的仅第一阶衍射辐射到达图像传感器23(或者在给定实施例中其等价物)，以及(b)实验目标设计是这样的，在这些第一阶分量内，纯正弦关系存在于强度与顶部和下方周期性结构之间的套刻之间。在实践中这是否是真实的是光学系统设计、照射辐射的波长、周期性结构的节距P、以及目标的设计和堆叠的函数。

如上所述，可以使用偏移的周期性结构以测量套刻，而不是依赖于单次测量。该偏移具有在由其所制造的图案化装置(例如掩模版)中所定义的已知值，其用作对应于测得信号的套刻的衬底上校准。在附图中，图形地示出了计算。在图6的步骤M1至M5中，针对分别具有偏移+d和-d的组成周期性结构(例如，如图7(b)和7(c)中所示)获得非对称性测量结果A(+d)和A(-d)。将这些测量结果拟合至正弦曲线给出了如所示的点704和706。知道该偏移，可以计算真实的套刻误差OV。正弦曲线的节距P从目标的设计获知。曲线702的垂直比例开始未知，但其是我们可以称为第一谐波比例常数K₁的未知因子。

在等式项中，套刻和非对称性之间的关系假设为：

A＝K₁·sin(OV)

其中OV按比例被表示使得周期性结构节距P对应于2π弧度角。使用具有不同的已知偏移的周期性结构的两个测量值，人们可以求解两个方程以计算未知的K₁和套刻OV。

如上所述的度量目标被设计用于与特定工艺堆叠(也即工艺堆叠是用于针对层而构造特定器件或者其一部分的工艺和材料(例如所涉及的一个或多个材料层(例如其厚度和/或材料类型)、光刻曝光工艺、抗蚀剂显影工艺、烘焙工艺、刻蚀工艺等)相关联的一个或多个特定层，特定工艺堆叠具有灵活性，度量目标将针对工艺堆叠中的标称变化提供测量鲁棒性。即，使用工艺层(例如它们的材料、厚度等)、应用于各层的工艺处理步骤等的知识来设计度量目标，以达到针对正被测量的光刻工艺参数将给出良好(如果不是最佳)的测量结果。

然而，在光刻工艺开发期间，针对某一层的工艺堆叠可能变化大大超过标称。现有的目标无法处理工艺堆叠中的大改变(即，工艺改变)。因此，可以设计多个目标以针对该改变的极端情况。这要求新的目标设计，这意味着在该新目标例如在掩模上下线(taped-out)之前工艺开发必须等待相当长的时间段；因此，研发周期大大增加。此外，多个目标可能意味着制造用于每个不同目标的不同图案化装置(例如掩模)的巨大正本。或者，用于容纳这些目标的空间(即，在图案化装置图案上可应用空间)可能不可用和/或用于测量这些多个目标的生产量可能被大大影响。

进一步，使用典型的基于衍射的套刻目标以测量一对层之间的套刻。但是，新工艺(例如多图案化工艺、通孔后制造工艺等)驱动了对于不仅在单个层对之间而且还在多个层对之中进行套刻测量的需求。类似于如上所述的工艺开发示例，对于多层套刻的解决方案将会是增大套刻目标的数目(即，不同层对需要的不同目标)并且因此测量的数目增加(即，针对每对多层组合的测量)。由于增加的测量时间，这是以目标“占地面积”(即，图案化装置图案上的用于容纳这些单独层对目标的可用空间)和生产量为成本。

因此，根据本发明的实施例，提供了一种包括多个周期性结构目标簇(周期性结构的单个簇)的衍射度量目标，其总尺寸小，但是包括多个设计的周期性结构的集合；为了参考方便，该目标称作扩展的操作范围度量目标。因此，对于例如工艺开发，来自扩展的操作范围度量目标的周期性结构的子集合可以用于某一工艺堆叠条件，而来自扩展的操作范围度量目标的周期性结构的另一子集合可以用于另一工艺堆叠条件，因此能够考虑工艺堆叠中的显著变化。可替代地或另外地，对于例如多层套刻，来自扩展的操作范围度量目标的周期性结构的子集合可以用于某一层对，而扩展的操作范围度量目标的周期性结构的另一子集合可以用于另一层对，因此使能多层套刻。

因此，在显著工艺堆叠变化的情形中(例如无法正确地通过度量目标的特定周期性结构设计而处理的工艺堆叠的变化)，扩展的操作范围度量目标允许进行如果对工艺堆叠做出改变则将增加成功测量结果的机会的显著不同设计(所有在目标的合理尺寸内)。这将由于存在积极主动地预期工艺堆叠变化的不同设计而增加首次测量成功的机会。并且，在多套刻测量的情形中，扩展的操作范围度量目标允许在一个测量序列中测量多层之间的套刻。即，在实施例中，可以在一个测量序列中测量多个层对，并且在实施例中，可以同时检测多个层对的衍射数据。

通过在扩展的操作范围度量目标中具有不同设计的周期性结构，可以通过其中具有周期性结构的不同设计集合的单个度量目标来处理在工艺堆叠和/或多层中的显著变化。因此，可以大大降低针对每个不同单独目标而产生不同图案化装置(例如掩模)的成本和/或测量时间的成本。进一步，通过扩展的操作范围度量目标的相对较小尺寸，可以大大减小用于多个不同单独目标的目标“占地面积”(即，用于容纳这些单独层对目标的图案化装置图案上的可用空间)的成本以及由于增大的测量时间导致的生产量的成本。因此，扩展的操作范围度量目标可以将所有这些多个目标置于单个目标簇内，该单个目标簇从占地面积的角度看足够小，并且与多个单独目标相比在测量时间方面也更受欢迎。

参照图9，示出了扩展的操作范围度量目标800的实施例。扩展的操作范围度量目标800包括多个子目标，在该示例中，四个衍射子目标802、804、806、808。如将理解的，可以提供不同数目的子目标。例如，可以仅提供两个子目标。可替代地，可以提供三个、五个、六个、七个、八个等子目标。在实施例中，每个子目标802至808通过间隙820与相邻子目标分隔。在实施例中，间隙是200nm或更大，250nm或更大，350nm或更大，500nm或更大，750nm或更大，或者1μm或更大。间隙便于子目标的重构使得它们可以单独地识别。进一步，间隙可以有助于防止从一个子目标延伸到另一个子目标之上的衍射的串扰。

每个子目标包括周期性结构。在实施例中，每个子目标包括至少一对周期性结构。在实施例中，每个子目标包括至少两对周期性结构。在实施例中，在子目标中的周期性结构的特征(例如线条)沿相同方向延伸。在实施例中，子目标的至少一个周期性结构可以具有沿不同方向(例如基本上垂直于子目标的另一周期性结构的特征所延伸的方向)延伸的特征。在实施例中，其中一个子目标的周期性结构的特征所延伸的方向可以不同于另一个子目标。

在实施例中，如图9中所示，每个子目标具有第一对周期性结构810和第二对周期性结构812，第一对周期性结构810具有沿第一方向(例如X方向)延伸的特征，并且第二对周期性结构812具有沿第二不同方向(例如基本上垂直于第一方向的第二方向，诸如Y方向)延伸的特征。如上所述，针对一个或多个子目标，子目标的一个或多个不必具有沿不同方向延伸的第二对周期性结构，或者第二不同方向可以不垂直且不平行于第一方向。在该示例中，每个子目标802至808具有与图4的目标类似的总体布局。即，每个子目标具有第一对周期性结构和第二对周期性结构，第一对周期性结构具有在各相对的角落中沿X方向延伸的特征，并且第二对周期性结构具有在各相对的角落中沿Y方向延伸至第一对周期性结构的特征。然而，子目标的布局可以不同于图9中所示的布局。例如，周期性结构的位置可以不同。作为另一示例，一对周期性结构的长度和/或宽度可以不同于另一对周期性结构的长度和/或宽度。其中一对周期性结构延伸至另一对周期性结构的相对角度可以不同。参照图12A至图12E描述用于子目标的不同布局的示例。

子目标802至808具有如此尺寸以使得它们可以完全或至少部分地安装在与图4的目标相同的连续区域内。例如，扩展的操作范围度量目标800可以具有等于或在25μm×25μm内的外部尺寸，等于或在20μm×20μm内的外部尺寸、等于或在16μm×16μm内的外部尺寸、等于或在12μm×12μm内的外部尺寸、等于或在10μm×10μm内的外部尺寸、或者等于或在8μm×8μm内的外部尺寸。在实施例中，每个子目标的至少一部分在衬底上的某一尺寸的连续区域内。在实施例中，多个子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的某一尺寸的连续区域内。在实施例中，多个子目标的每个周期性结构在衬底上的某一尺寸的连续区域内。在实施例中，该某一尺寸小于或等于1000μm²，小于等于900μm²，小于或等于800μm²，小于或等于700μm²，小于或等于600μm²，小于或等于500μm²，小于或等于450μm²，小于或等于400μm²，小于或等于350μm²，小于或等于300μm²，小于或等于250μm²，小于或等于200μm²，小于或等于150μm²，或者小于或等于100μm²。在实施例中，子目标802至808的周期性结构中的每一个不小于约3μm×3μm，或者不小于约4μm×4μm。在实施例中，子目标802至808的周期性结构中的每一个不小于约9μm²或者不小于约16μm²。

在实施例中，每个子目标的至少一部分在衬底上的测量点的区域内(例如在测量点的宽度内)。在实施例中，多个子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的测量点的区域内(例如在测量点的宽度内)。在实施例中，多个子目标的每个周期性结构在衬底上的测量点的区域内(例如在测量点的宽度内)。在实施例中，测量点具有如下的宽度(例如直径)：约35μm或更小，约30μm或更小，约25μm或更小，约20μm或更小，约15μm或更小，或者约10μm或更小。因此，在实施例中，可以在一个测量序列中测量多个子目标，并且在实施例中，可以同时检测多个子目标的衍射数据。

类似于图4的目标，在实施例中，多个子目标至少部分地覆盖另一周期性结构(仅为了清楚起见在图9中未示出其他周期性结构)。在实施例中，子目标802至806的每一个至少部分地覆盖相应的周期性结构。在实施例中，第一扩展操作范围度量目标800覆盖第二扩展操作范围度量目标800。在该情形中，第一扩展操作范围度量目标800的多个子目标802至806中的每一个将覆盖第二扩展操作范围度量目标800的相应地子目标802至806。在实施例中，第一扩展操作范围度量目标800可以在一个层中，而第二扩展操作范围度量目标800可以在另一层中。在实施例中，第一扩展操作范围度量目标800可以在一个层中，而第二扩展操作范围的度量目标800可以具有在不同层中多个子目标中的每一个。

进一步，除了在单个布局内制造多个子目标之外，针对(a)不同的工艺条件、和/或(b)用于多层套刻的不同层对而设计多个子目标中的每一个。换言之，在实施例中，多个子目标的第一子目标802具有与多个子目标的第二子目标804不同的设计。在实施例中，子目标802至808的每一个可以具有不同的设计。在实施例中，多个子目标的两个或多个子目标802、808可以具有与多个子目标的两个或多个其他子目标804、806不同的设计。

参照图10，示出了具有针对不同工艺条件设计的多个子目标的(图9的设计的)扩展操作范围度量目标900、902的示例的使用。为了便于参考，在图10中以一行示出了子目标802、804、806、808。如从图9的布局将理解的，图10中的子目标806、808实际上会分别位于图10中的子目标802、804的“前面”或“后面”，即，分别在纸面内或外。进一步，在该实施例中，第一扩展操作范围度量目标900在一个层处，而第二扩展操作范围度量目标902在另一个层处。即，在图10中，第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808中的每一个在顶层处，而第二扩展操作范围度量目标902的子目标802、804、806、808中的每一个在第一扩展操作范围度量目标900下方的单个层中，使得第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808中的每一个至少部分地覆盖第二扩展操作范围度量目标902的相应的子目标802、804、806、808。

在图10的示例中，针对不同的工艺堆叠设计子目标802、804、806、808中的每一个。在该示例中，针对具有100nm的第一层904和100nm的第二层906的工艺堆叠而设计子目标802，针对具有100nm的第一层904和110nm的第二层906的不同工艺堆叠而设计子目标804，针对具有110nm的第一层904和110nm的第二层906的不同工艺堆叠而设计子目标806，以及针对具有120nm的第一层904和110nm的第二层906的工艺堆叠而设计子目标808。如将理解的，不同工艺堆叠的条件可以不同于在该示例中使用的那些。例如，工艺条件可以是除了层厚度之外的其他。其他工艺条件可以包括折射率、层材料、刻蚀速率、烘焙温度、曝光聚焦、曝光剂量等。进一步，尽管在该实施例中，扩展操作范围度量目标900与其所覆盖的相关扩展操作范围度量目标902不同地设计(例如在图10中，扩展操作范围度量目标902中的周期性结构特征被分割，而扩展操作范围度量目标900中的周期性特征不被分割)，扩展操作范围度量目标900和扩展操作范围度量目标902可以相同。进一步，尽管能够成功地在图10中测量4个不同工艺堆叠，可以存在能够成功地被测量的不同数目的工艺堆叠。

在设计差异方面，在实施例中，差异是在子目标802、804、806、808中的至少一个与子目标802、804、806、808中的另一个之间的周期性结构的节距的差异。在实施例中，从100nm至1000nm的范围选择节距。在实施例中，设计差异是在子目标802、804、806、808中的至少一个与子目标802、804、806、808中的另一个之间的周期性结构的特征(例如线条)或间隔宽度差异。在实施例中，设计差异是在子目标802、804、806、808中的至少一个与子目标802、804、806、808中的另一个之间的周期性结构的特征分割差异(例如虚线，而不是实线)。在实施例中，设计差异是在子目标802、804、806、808中的至少一个与子目标802、804、806、808中的另一个之间的周期性结构的偏移(例如量和/或方向)差异。在实施例中，在1nm至60nm的范围中选择偏移。箭头示出偏移方向的实施例。诚然，不需要偏移。在实施例中，设计差异是上覆的扩展操作范围度量目标之间的特征或间隔宽度的差异(例如在“顶部和底部CD”中的差异)，例如第一扩展操作范围度量目标的子目标802、804、806、808中的至少一个的特征或间隔宽度不同于上覆的第二扩展操作范围度量目标的子目标802、804、806、808中的相关联的至少一个的特征或间隔宽度。在实施例中，设计差异是子目标802、804、806、808与它们相关联的周期性结构的布局差异。参见例如以下所述的图12A值图12E。在实施例中，设计差异是在子目标802、804、806、808中的至少一个与子目标802、804、806、808中的另一个之间用于测量射束的最优波长的差异。其中相同波长测量配方用于子目标802、804、806、808中的每一个，可以优化子目标802、804、806、808以接受在每个子目标上的最小性能损失。或者，在实施例中，多个波长可以用于多个子目标，或者波长可以分离出施加至子目标的宽带辐射。如将理解的，可以使用设计参数的组合。

因此，在实施例中，可以在第一示例中将扩展操作范围度量目标900、902提供至具有子目标802的特性的工艺堆叠，即，具有100nm的第一层904和100nm的第二层906的工艺堆叠。因此，当进行对那些扩展操作范围度量目标900、902的测量时，来自子目标802的测量结果将对于该工艺堆叠是良好的，而来自子目标804、806和808的测量结果将不会如此。但是，便利地，在第二示例中可以将相同的扩展操作范围度量目标900、902提供至具有子目标804的特性的工艺堆叠，即，具有100nm的第一层904和110nm的第二层906的工艺堆叠。因此，当在该不同的工艺堆叠中进行对那些扩展操作范围度量目标900、902的测量时，在该情形中来自子目标804的测量结果将对于该工艺堆叠是良好的，而来自子目标802、806和808的测量结果将不会如此。

为了确定测量结果是否良好，可以使用一个或多个不同技术。例如，在如上所述的第一示例中，可能根本没有来自子目标804、806和808的任何或显著较弱的测量结果，因为它们是无法有效测量的。在另一示例中，可以针对每个子目标测量残差(例如套刻残差)，并且针对子目标之一的较低或最低残差可以表示来自子目标的测量结果是良好的。在另一示例中，可以由另一方法测量相同参数(例如套刻)。作为示例，可以执行电气测试以确定对于参数的值，并且具有最接近由电气测试所测量的值的子目标可以表示来自子目标的测量结果是良好的。

参照图11，示出了使用具有针对多层套刻的多个子目标的(图9的设计的)扩展操作范围度量目标1000、1002的示例。为了便于参考，在图11中以一行示出了子目标802、804、806、808。如从图9的布局将理解，图11中的子目标806、808将实际上分别位于图11中的子目标802、804的“前面”或“后面”，即，分别在纸面内或外。进一步，在该实施例中，第一扩展操作范围度量目标900在一个层处，而第二扩展操作范围度量目标902具有在不同层中的多个子目标中的每一个。即，在图11中，第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808中的每一个在顶层处，并且第二扩展操作范围度量目标902的子目标802、804、806、808中的每一个在第一扩展操作范围度量目标900下方的不同层中，使得第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808中的每一个至少部分地覆盖第二扩展操作范围度量目标902的相应的子目标802、804、806、808。

在图11的示例中，针对不同层而设计子目标802、804、806、808中的每一个。在该示例中，设计子目标802以用于测量针对顶层和层1010的第一层对的套刻，设计子目标804以用于测量针对顶层和层1008的第二层对的套刻，设计子目标806以用于测量针对顶层和层1006的第三层对的套刻，以及设计子目标808以用于测量针对顶层和层1004的第四层对的套刻。尽管在该示例中每个子目标测量不同的层对，在实施例中，子目标中的两个或多个可以测量第一层对，而一个或多个其他子目标可以测量第二层对。进一步，尽管能够在图11中测量4个不同层对，可以存在不同数目的能够被测量的层对。

在该实施例中，第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808中的每一个具有相同设计，并且第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808在设计方面与第二扩展操作范围度量目标902的子目标802、804、806、808相同。然而，如上所述，第二扩展操作范围度量目标902的子目标802、804、806、808中的两个或多个在不同层中(并且因此不同设计)，而仍然位于第一扩展操作范围度量目标900的下方。在实施例中，第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808中的一个或多个可以具有与第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808中的另外一个或多个不同的设计。在实施例中，第一扩展操作范围度量目标900的子目标802、804、806、808中的一个或多个具有与第二扩展操作范围度量目标902的子目标802、804、806、808中的一个或多个不同的设计。

在实施例中，由于子目标802、804、806、808中的每一个在扩展操作范围度量目标中的位置，可以容易地形成针对每个具体不同层对的套刻。此外，由于扩展操作范围度量目标针对每个不同层对具有子目标802、804、806、808，可以在一个测量序列中进行对多个不同层对的测量，例如，可以一次性捕获关于不同层对中的每一个的衍射信息。替代单独地使用每个不同层对的测得的套刻值之外，或者除其之外，使用子目标802、804、806、808的测量的平均、中位或其他统计数值可以用于工艺控制。由于它们的小型而存在对于子目标802、804、806、808中的一个或多个的特定可靠性的关心可能是有用的。统计数值可以帮助消除异常。

图12A至图12E示出了扩展操作范围度量目标的其他实施例。在实施例中，扩展操作范围度量目标的这些实施例被设计用于多层套刻测量。然而，另外地或可替代地，这些扩展操作范围度量目标可以采用合适的变形而用于工艺堆叠变化(即，针对不同工艺堆叠条件而设计扩展操作范围度量目标的不同子目标)。当然，针对扩展操作范围度量目标的设计可能性不限于图9和图12A至图12E中所示的那些。扩展操作范围度量目标的不同设计变化是可能的，例如以适应不同的或更多工艺堆叠变化、不同的层数量、不同的层约束等。进一步，图12A至图12E中的扩展操作范围度量目标设计中的每一个示出了两个子目标。如将理解的，扩展操作范围度量目标可以多于两个子目标。

在实施例中，扩展操作范围度量目标被设计为最大化暴露至辐射的特征数目。在实施例中，扩展操作范围度量目标被设计为最大化周期性结构的相同类型(例如相同尺寸、面积等)。在实施例中，扩展操作范围度量目标被设计为最大化对称性。在实施例中，扩展操作范围度量目标被设计为最大化一个子目标的周期性结构的尺寸对比另一子目标的周期性结构的尺寸，而同时针对那些子目标中的每一个维持基本上相同或类似的衍射效率。

参照图12A，示出了具有第一子目标1202和第二子目标1204的扩展操作范围度量目标1200的实施例。与图9的扩展操作范围度量目标相比，子目标在该情形中相互“交错”，其中第二子目标1204的周期性结构汇合在扩展操作范围度量目标1200的中心，并且第一子目标1202的周期性结构围绕周边布置。在该实施例中，第一子目标1202的每个周期性结构的长度L1和宽度W1基本上与第二子目标1204的每个周期性结构的长度L2(参见图12B)和宽度W2相同。在实施例中，长度L1、L2是8μm，并且宽度W1、W2是4μm。在实施例中，特征长度在3500至4000nm的范围内，例如3875nm。在实施例中，第一和第二子目标的周期性结构的相邻侧边之间的节距在150至400nm的范围内，例如250nm。在实施例中，间距在第一和第二子目标的周期性结构的所有相邻侧边之间不是均匀的。在实施例中，在第一和第二子目标1202、1204之间可以存在偏移差。箭头示出偏移方向的实施例。诚然，偏移并非必需的。在实施例中，偏移小于或等于60nm。在实施例中，扩展操作范围度量目标1200能够测量在30nm或更小范围内的套刻。

参照图12B，示出了具有第一子目标1222和第二子目标1224的扩展操作范围度量目标1220的实施例。每个子目标是扩展操作范围度量目标1220的不同连续部分。在该情形中，第一子目标1222在“顶”部分中，并且第二子目标1224在“底”部分中。在该实施例中，第一子目标1222的每个周期性结构的长度L1和宽度W1基本上与第二子目标1224的每个周期性结构的长度L2和宽度W2相同。在实施例中，长度L1、L2是8μm，并且宽度W1、W2是4μm。在实施例中，特征长度在3500至4000nm的范围内，例如3875nm。在实施例中，第一和第二子目标的周期性结构的相邻侧边之间的间距在150至400nm的范围内，例如250nm。在实施例中，间距在第一和第二子目标的周期性结构的所有相邻侧边之间不是均匀的。在实施例中，在第一和第二子目标1222、1224之间可以存在偏移差异。箭头示出了偏移的方向的实施例。诚然，偏移并非必需的。在实施例中，偏移小于或等于60nm。在实施例中，扩展操作范围度量目标1220能够测量在30nm或更小范围内的套刻。

参照图12C，示出了具有第一子目标1242和第二子目标1244的扩展操作范围度量目标1240的实施例。图12C的设计类似于图12A的设计之处在于，子目标相互“交错”，在该情形中第二子目标1244的周期性结构汇集在扩展操作范围度量目标1240的中心处，并且第一子目标1242的周期性结构围绕周边布置。在该实施例中，第一子目标1242的每个周期性结构的长度L1不同于第二子目标1244的每个周期性结构的长度L2，并且第一子目标1242的每个周期性结构的宽度W1基本上与第二子目标1244的每个周期性结构的宽度W2相同。在实施例中，长度L1是6μm并且宽度W1是4.9μm。在实施例中，长度L2是10.4μm并且宽度W2是4.9μm。在实施例中，特征长度在3500至4000nm的范围内，例如3875nm。在实施例中，第一和第二子目标的周期性结构的相邻侧边之间的间距在150至400nm的范围内，例如250nm。在实施例中，间距在第一和第二子目标的周期性结构的所有相邻侧边之间不是均匀的。在实施例中，在第一和第二子目标1242、1244之间存在偏移差。箭头示出了偏移的方向的实施例。诚然，偏移并非必需的。在实施例中，偏移小于或等于60nm。在实施例中，扩展操作范围度量目标1240能够测量在30nm或更小范围内的套刻。该实施例可以对于多层套刻是有利的，其中第二子目标1244用于比第一子目标1242更下方的层，因为层材料、厚度等性质大大衰减或者另外干扰来自下方层的衍射辐射。用于设计扩展操作范围度量目标的软件(下文中更详细描述)可以基于层材料、厚度等性质来选择第一和第二子目标1242、1244的周期性结构的设计参数(例如特征和间隔宽度、节距、布局等)，使得第一和第二子目标1242、1244中的每一个的衍射效率基本上相同或类似。这可以有助于防止测量传感器削波来自第一子目标1242或第二子目标1244的过量衍射辐射。

参照图12D，示出了具有第一子目标1262和第二子目标1264的扩展操作范围度量目标1260的实施例。图12D的设计类似于图12C的设计，差别在于该设计更对称。在该情形中，第二子目标1264为十字形形式，并且第一子目标1262围绕周边布置。在该实施例中，第一子目标1262的每个周期性结构的长度L1不同于第二子目标1264的每个周期性结构的长度L2，并且第一子目标1262的每个周期性结构的宽度W1基本上与第二子目标1264的每个周期性结构的宽度W2相同。在实施例中，长度L1是5.4μm，并且宽度W1是5.4μm。在实施例中，长度L2是7.5μm，并且宽度W2是5.4μm。在实施例中，特征长度在3500至4000nm的范围内，例如3875nm。在实施例中，第一和第二子目标的周期性结构的相邻侧边之间的间距在150至400nm的范围内，例如250nm。在实施例中，间距在第一和第二子目标的周期性结构的所有相邻侧边之间不是均匀的。在实施例中，在第一和第二子目标1262、1264之间可以存在偏移差。箭头示出了偏移方向的实施例。诚然，偏移并非必需的。在实施例中，偏移小于或等于60nm。在实施例中，扩展操作范围度量目标1260能够测量在30nm或更小范围内的套刻。该实施例对于多层套刻可以是有利的，其中第二子目标1264用于比第一子目标1262更低的层，因为层材料、厚度等性质大大衰减或另外干扰了来自下层的衍射辐射。用于设计扩展操作范围度量目标的软件(下文中更详细描述)可以基于层材料、厚度等性质来选择第一和第二子目标1262、1264的周期性结构的设计参数(例如特征和间隔宽度、节距、布局等)，使得第一和第二子目标1262、1264中的每一个的衍射效率基本上相同或类似。这可以有助于防止测量传感器削波来自第一子目标1262或第二子目标1264的过量衍射辐射。该设计比图12C的设计稍微更平衡。

参照图12E，示出了具有第一子目标1282和第二子目标1284的扩展操作范围度量目标1280的实施例。图12E的设计类似于图12C和图12D的设计，其中第一和第二子目标1282和1284的周期性结构不同。在图12E的设计中，第一子目标1282的周期性结构集中在内部，并且第二子目标1284的周期性结构围绕周边布置。在该实施例中，第一子目标1282的每个周期性结构的长度L1和宽度W1不同于第二子目标1284的每个周期性结构的长度L2和宽度W2。在实施例中，长度L1是6.25μm，并且宽度W1是6.25μm。在实施例中，长度L2是12.5μm，并且宽度W2是7.5μm。在实施例中，特征长度在3500至4000nm的范围内，例如3875nm。在实施例中，第一和第二子目标的周期性结构的相邻侧边之间的间距在150至400nm范围内，例如250nm。在实施例中，间距在第一和第二子目标的周期性结构的所有相邻侧边之间不是均匀的。在实施例中，在第一和第二子目标1282、1284之间可以存在偏移差。箭头示出了偏移方向的实施例。诚然，偏移并非必需的。在实施例中，偏移小于或等于60nm。在实施例中，扩展操作范围度量目标1280能够测量在30nm或更小范围内的套刻。该实施例对于多层套刻可以是有利的，其中第二子目标1284用于比第一子目标1282更低的层，因为层材料、厚度等性质大大衰减或另外干扰了来自更低层的衍射辐射。用于设计扩展操作范围度量目标的软件(以下更详细描述)可以基于层材料、厚度等性质来选择第一和第二子目标1282、1284的周期性结构的设计参数(例如特征和间隔宽度、节距、布局等)，使得第一和第二子目标1282、1284中的每一个的衍射效率基本上相同或类似。这可以有助于防止测量传感器削波来自第一子目标1282或第二子目标1284的过量延伸辐射。该设计比图12C的设计稍微更平衡。进一步，在该实施例中，第一子目标1282可以小于测量点(即，第一子目标1282被过填充)，而第二子目标1284将大于测量点(即，第二子目标1284被欠填充)。尽管欠填充，可以捕获足够的第二子目标1284以进行测量。

参照图22(A)至图22(C)，示出了使用具有针对多层套刻的多个子目标的扩展操作范围度量目标1500、1502的示例。在该实施例中，扩展操作范围度量目标1500、1502包括子目标1504和1506。子目标1504包括周期性结构1508，而子目标1506包括周期性结构1510。

在该示例中，图22(A)示出了子目标1504的周期性结构1510位于标记为层1的下层中。图22(B)示出了子目标1506的周期性结构1512位于层1之上的标记为层2的较高层中。图22(c)示出了子目标1504和1506的周期性结构位于层1和2之上的标记为层3的更高层中。各层不必相互紧邻。例如，一个或多个其他层可以设置在层1和层2之间或者在层2和层3之间，其他层中不具有与图22(A)至图22(C)的任何周期性结构重叠的周期性结构。在实施例中，扩展操作范围度量目标1500、1502可以具有一个或多个其他子目标。在实施例中，一个或多个其他子目标中的每一个可以位于相应的一个或多个其他层中(并且因此允许测量其他层对)。

进一步，在实践中，图22(c)中的周期性结构将至少部分地覆盖图22(A)中的周期性结构，并且图22(C)中的周期性结构将至少部分地覆盖图22(B)中的周期性结构。特别地，图22(C)中的周期性结构1510将至少部分地覆盖图22(A)中的周期性结构1510。进一步，图22(C)中的周期性结构1512将至少部分地覆盖图22(B)中的周期性结构1512。在实施例中，可以改变各层中的周期性结构的顺序。例如，图22(C)可以位于层2处，而图22(B)可以位于层3处(在该情形中图22(A)将在层1处)，或者图22(B)可以位于层1处(在该情形中图22(A)将在层3处)。在该情形中，可以测量不同的层对组合，也即在层1和层2之间和/或在层2和层3之间的套刻。或者，例如，图22(C)可以位于层1处，而图22(B)可以仍然位于层2处(并且因此图22(A)将在层3处)，或者图22(B)可以位于层3处(在该情形中图22(A)将位于层2处)。

在该实施例中，子目标1504的周期性结构1510的特征沿第一方向延伸，第一方向可以命名为Y方向。因此，周期性结构1510能够确定沿第二方向的套刻，第二方向可以命名为X方向，其基本上正交于第一方向。进一步，子目标1506的周期性结构1512的特征沿相同的第一方向延伸。因此，周期性结构1512同样能够确定沿X方向的套刻。

在实施例中，子目标1504的周期性结构1510的特征沿第二方向延伸。在该情形中，周期性结构1510能够确定沿Y方向的套刻。进一步，子目标1506的周期性结构1512的特征将沿相同的第二方向延伸。因此，周期性结构1512将同样能够确定沿Y方向的套刻。

因此，在图22的实施例中，扩展操作范围度量目标1500、1502允许确定在层1(图22(A))和层3(图22(C))之间的沿X方向(或Y方向)的套刻，而同时也允许确定在层2(图22(B))和层3(图22(C))之间的沿X方向的套刻。因此，在单个测量序列中，可以完成在不同层对之间的沿相同方向的套刻。

为了便于检查周期性结构的对准以有助于确保合适的一个或多个周期性结构至少部分地覆盖相关联的一个或多个周期性结构，可以在多个层中的每一个处提供可选的标记1508。例如，可以使用标记1508执行粗略对准，例如以有助于确保周期性结构一般地覆盖其他周期性结构(例如，如果一个标记1508相当地与另一个未对准，使用该目标可能不能进行测量)。另外地或替代地，标记1508可以用于便于对准目标中部的测量射束点。

参照图23(A)至图23(C)，示出了使用具有针对多层套刻的多个子目标的扩展操作范围度量目标1600、1602的示例。在该实施例中，扩展操作范围度量目标1600、1602包括子目标1604、1606、1608、1610。子目标1604包括周期性结构1612，子目标1606包括周期性结构1614，子目标1608包括周期性结构1616，以及子目标1610包括周期性结构1618。

在该示例中，图23(A)示出了子目标1606的周期性结构1614以及子目标1608的周期性结构1616位于标记为层1的下层中。图23(B)示出了子目标1604的周期性结构1612和子目标1610的周期性结构1618位于在层1之上的标记为层2的较高层中。图23(C)示出了子目标1604、1606、1608、1610的周期性结构位于在层1和层2之上的标记为层3的更高层中。各层不必相互紧邻。例如，一个或多个其他层可以设置在层1和层2之间或者在层2和层3之间，其中其他层中将不具有与图23(A)至图23(C)的任何周期性结构重叠的周期性结构。

进一步，在实践中，图23(C)中的周期性结构将至少部分地覆盖图23(A)中的周期性结构，以及图23(C)中的周期性结构将至少部分地覆盖图23(B)中的周期性结构。特别地，图23(C)中的周期性结构1614和1616将至少部分地覆盖图23(A)中的相应周期性结构1614和1616。进一步，图23(C)中的周期性结构1612和1618将至少部分地覆盖图23(B)中的相应周期性结构1612和1618。在实施例中，可以改变各层中的周期性结构的顺序。例如，图23(C)可以位于层2处，而图23(B)可以位于层3处(在该情形中图23(A)将在层1处)，或者图23(B)可以位于层1处(在该情形中图23(A)将在层3处)。在该情形中，可以测量不同的层对组合，即，在层1和层2之间和/或在层2和层3之间套刻。或者，例如，图23(C)可以位于层1处，而图23(B)可以仍然位于层2处(并且因此图23(A)将位于层3处)，或者图23(B)可以位于层3处(在该情形中图23(A)将位于层2处)。

在该实施例中，子目标1604的周期性结构1612的特征沿第一方向延伸，第一方向可以命名为Y方向。周期性结构1612因此能够确定沿第二方向的套刻，第二方向可以命名为X方向，其基本上正交于第一方向。进一步，子目标1606的周期性结构1614、子目标1608的周期性结构1616、以及子目标1610的周期性结构1618的特征沿相同第一方向延伸。因此，周期性结构1614、1616和1618同样能够分别确定沿X方向的套刻。

在实施例中，子目标1604的周期性结构1612的特征沿第二方向延伸。在该情形中，周期性结构1612能够确定沿Y方向的套刻。进一步，周期性结构1614、1616和1618的特征将沿相同第二方向延伸。因此，周期性结构1614、1616和1618将同样能够确定沿Y方向的套刻。

因此，在图23的实施例中，扩展操作范围度量目标1600、1602允许确定在层1(图23(A))和层3(图23(C))之间的沿X方向(或Y方向)的套刻，而同时也允许确定在层2(图23(B))和层3(图23(C))之间的沿X方向的套刻。此外，在该情形中，由于在每个层中的至少两个子目标的一个或多个周期性结构，针对每个层对至少两次测量沿X方向(或Y方向)的套刻。例如，在实施例中，通过至少子目标1604和1610中的每一个来测量在层1和层3之间的沿X方向(或Y方向)的套刻。类似地，例如，在实施例中，通过至少子目标1606和1608中的每一个来测量在层2和层3之间的沿X方向(或Y方向)的套刻。因此，在单个测量序列中，可以针对每个层对多次完成在不同层对之间的沿相同方向的套刻。套刻结果可以被统计地组合(例如求平均)或者通过加权而被组合(例如使用一个子目标针对一个层对测得的套刻值权重大于针对使用另一子目标测得的针对该层对的套刻值)。

参照图24(A)至图24(C)，示出了使用具有针对多层套刻的多个子目标的扩展操作范围度量目标1700、1702的示例。在该实施例中，扩展操作范围度量目标1700、1702包括子目标1704和1706。子目标1704包括周期性结构1708，而子目标1706包括周期性结构1710。

在该示例中，图24(A)示出了子目标1704的周期性结构1708位于标记为层1的下层中。图24(B)示出了子目标1706的周期性结构1710位于层1之上的标记为层2的较高层中。图24(C)示出了子目标1704和1706的周期性结构位于层1和层2之上的标记为层3的更高层中。各层无需相互紧邻。例如，一个或多个其他层可以设置在层1和层2之间或者在层2和层3之间，其中其他层中将不具有与图24(A)至图24(C)的任何周期性结构重叠的周期性结构。

进一步，在实践中，图24(C)中的周期性结构将至少部分地覆盖图24(A)中的周期性结构，以及图24(C)中的周期性结构将至少部分地覆盖图24(B)中的周期性结构。特别地，图24(C)中的周期性结构1708将至少部分地覆盖图24(A)中的周期性结构1708。进一步，图24(C)中的周期性结构1710将至少部分地覆盖图24(B)中的周期性结构1710。在实施例中，可以改变各层中的周期性结构的顺序。例如，图24(C)可以位于层2处，而图24(B)可以位于层3处(在该情形中图24(A)将在层1处)，或者图24(B)可以位于层1处(在该情形中图24(A)将在层3处)。在该情形中，可以测量不同的层对组合，即，在层1和层2之间和/或在层2和层3之间的套刻。或者，例如，图24(C)可以位于层1处，而图24(B)可以仍然位于层2处(并且因此图24(A)将位于层3处)，或者图24(B)可以位于层3处(在该情形中图24(A)将位于层2处)。

在该实施例中，子目标1704的周期性结构1708的特征沿第一方向延伸，第一方向可以命名为Y方向。周期性结构1708因此能够确定沿第二方向的套刻，第二方向可以命名为X方向，其基本上正交于第一方向。进一步，子目标1706的周期性结构1710的特征沿第二方向延伸。周期性结构1710因此能够确定沿Y方向的套刻。

在实施例中，子目标1704的周期性结构1708的特征沿第二方向延伸。在该情形中，周期性结构1708能够确定沿Y方向的套刻。进一步，在该情形中，子目标1706的周期性结构1710的特征将沿相同第二方向延伸。因此，周期性结构1710将同样能够确定沿Y方向的套刻。

因此，在图24的实施例中，扩展操作范围度量目标1700、1702允许确定在层1(图24(A))和层3(图24(C))之间的沿X方向的套刻，而同时也允许确定在层2(图24(B))和层3(图24(C))之间的沿Y方向的套刻。或者，例如，通过将图24(B)移动至层1并且将图24(A)移动至层2，扩展操作范围度量目标1700、1702在该情形中允许确定在层1和层3之间的沿Y方向的套刻，而同时也允许确定在层2和层3之间的沿X方向的套刻。因此，在单个测量序列中，可以完成在不同层对之间的沿不同方向的套刻。

参照图25(A)至图25(C)，示出了使用具有针对多层套刻的多个子目标的扩展操作范围度量目标1800、1802的示例。在该实施例中，扩展操作范围度量目标1800、1802包括子目标1804、1806、1810和1812。子目标1804包括周期性结构1812，子目标1806包括周期性结构1814，子目标1808包括周期性结构1816，以及子目标1810包括周期性结构1818。

在该示例中，图25(A)示出了子目标1808的周期性结构1816以及子目标1810的周期性结构1818位于标记为层1的下层中。图25(B)示出了子目标1806的周期性结构1812和子目标1806的周期性结构1814位于层1之上的标记为层2的较高层中。图25(C)示出了子目标1804、1806、1808和1810的周期性结构位于在层1和层2之上的标记为层3的更高层中。各层无需相互紧邻。例如，一个或多个其他层可以设置在层1和层2之间，或者在层2和层3之间，其中其他层中将不具有与图25(A)至图25(C)的任何周期性结构重叠的周期性结构。

进一步，在实践中，图25(C)中的周期性结构将至少部分地覆盖图25(A)中的周期性结构，并且图25(C)中的周期性结构将至少部分地覆盖图25(B)中的周期性结构。特别地，图25(C)中的周期性结构1816和1818将至少部分地覆盖图25(A)中的相关联的周期性结构1816和1818。进一步，图25(C)中的周期性结构1812和1814将至少部分地覆盖图25(B)中的相关联的周期性结构1812和1814。在实施例中，可以改变各层中的周期性结构的顺序。例如，图25(C)可以位于层2处，而图25(B)可以位于层3处(在该情形中图25(A)将在层1处)，或者图25(B)可以位于层1处(在该情形中图25(A)将在层3处)。在该情形中，可以测量不同的层对组合，即，在层1和层2之间和/或在层2和层3之间的套刻。或者，例如，图25(C)可以位于层1处，而图25(B)仍然可以位于层2处(并且因此图25(A)将位于层3处)，或者图25(B)可以位于层3处(在该情形中图25(A)将位于层2处)。

在该实施例中，子目标1804的周期性结构1812以及子目标1806的周期性结构1814的特征沿第一方向延伸，第一方向可以命名为Y方向。周期性结构1812和1814因此能够分别确定沿第二方向的套刻，第二方向可以命名为X方向，其基本上正交于第一方向。进一步，子目标1808的周期性结构1816以及子目标1810的周期性结构1818的特征沿第二方向延伸。周期性结构1816和1818因此能够分别确定沿Y方向的套刻。

在实施例中，子目标1804的周期性结构1812以及子目标1806的周期性结构1814的特征沿第二方向延伸。在该情形中，周期性结构1812和1814能够确定沿Y方向的套刻。进一步，在该情形中，子目标1808的周期性结构1816和子目标1810的周期性结构1818的特征沿第一方向延伸。因此，在该情形中，周期性结构1816和1818能够确定沿X方向的套刻。

因此，在图25的实施例中，扩展操作范围度量目标1800、1802允许确定在层2(图25(B))和层3(图25(C))之间的沿X方向的套刻，而同时也允许确定在层1(图25(A))和层3(图25(C))之间的沿Y方向的套刻。或者，例如，通过将图25(B)移动至层1并且将图25(A)移动至层2，扩展操作范围度量目标1800、1802在该情形中将允许确定在层1和层3之间的沿X方向套刻，而同时也允许确定在层2和层3之间的沿Y方向的套刻。此外，在该情形中，由于在每个层中的至少两个子目标的一个或多个周期性结构，针对每个层对至少两次测量沿X方向和Y方向的套刻。例如，在实施例中，通过至少子目标1804和1806中的每一个来测量在层2和层3之间的沿X方向的套刻。类似地，例如，在实施例中，通过至少子目标1808和1810中的每一个来测量在层1和层3之间的沿Y方向的套刻。因此，在单个测量序列中，针对每个层对可以多次完成在不同层对之间的沿不同方向套刻。套刻结果可以被统计地组合(例如求平均)或通过加权而被组合(例如使用一个子目标针对一个层对测得的套刻值权重大于使用另一子目标测得的针对该层对的套刻值)。

参照图26(A)至图26(E)，示出了使用具有针对多层套刻的多个子目标的扩展操作范围度量目标1800、1802的示例。在该实施例中，扩展操作范围度量目标1800、1802包括子目标1804、1806、1810和1812。子目标1804包括周期性结构1812，子目标1806包括周期性结构1814，子目标1808包括周期性结构1816，以及子目标1810包括周期性结构1818。

在该示例中，图26(A)示出了子目标1806的周期性结构1814位于标记为层1的下层中。图26(B)示出了子目标1810的周期性结构1818位于层1之上的标记为层2的较高层中。图26(C)示出了子目标1808的周期性结构1816位于层1和层2之上的标记为层3的更高层中。图26(D)示出了子目标1804的周期性结构1812位于层1至层3之上的标记为层4的更高层中。图26(E)示出了子目标1804、1806、1808和1810的周期性结构位于层1至层4之上的标记为层5的更高层中。各层无需相互紧邻。例如，一个或多个其他层可以设置在层1和层2之间、在层2和层3之间、在层3和层4之间、和/或在层4和层5之间，其中其他层中将不具有与图26(A)至图26(E)的任何周期性结构重叠的周期性结构。

进一步，在实践中，图26(E)中的周期性结构将至少部分地覆盖图26(A)中的周期性结构，图26(E)中的周期性结构将至少部分地覆盖图26(B)中的周期性结构，图26(E)中的周期性结构将至少部分地覆盖图26(C)中的周期性结构，以及图26(E)中的周期性结构将至少部分地覆盖图26(D)中的周期性结构。特别地，图26(E)中的周期性结构1814将至少部分地覆盖图26(A)中的周期性结构1814。进一步，图26(E)中的周期性结构1818将至少部分地覆盖图26(B)中的周期性结构1818，图26(E)中的周期性结构1816将至少部分地覆盖图26(C)中的周期性结构1816，以及图26(E)中的周期性结构1812将至少部分地覆盖图26(D)中的周期性结构1812。在实施例中，可以改变各层中的周期性结构的顺序。例如，图26(E)可以位于层3处，而图26(C)可以位于层5或另一层处，设若原本在该层处的结构被移动至另一层。在该情形中，可以测量不同的层对组合，即，在层1和层3之间、在层2和层3之间、在层3和层4之间和/或在层3和层5之间的套刻。或者，例如，图26(E)可以位于层2处，而图26(B)可以位于层5或另一层处，设若原本在该层处的结构被移动至另一层。

在该实施例中，子目标1804的周期性结构1812以及子目标1806的周期性结构1814的特征沿第一方向延伸，第一方向可以命名为Y方向。周期性结构1812和1814因此能够分别确定沿第二方向的套刻，第二方向可以命名为X方向，其基本上正交于第一方向。进一步，子目标1808的周期性结构1816以及子目标1810的周期性结构1818的特征沿第二方向延伸。周期性结构1816和1818因此能够分别确定沿Y方向的套刻。

在实施例中，子目标1804的周期性结构1812以及子目标1806的周期性结构1814的特征沿第二方向延伸。在该情形中，周期性结构1812和1814能够确定沿Y方向的套刻。进一步，在该情形中，子目标1808的周期性结构1816以及子目标1810的周期性结构1818将沿第一方向延伸。因此，在该情形中，周期性结构1816和1818能够确定沿X方向的套刻。

因此，在图26的实施例中，扩展操作范围度量目标1800、1802允许确定在层1(图26(A))和层5(图26(E))之间以及在层4(图26(D))和层5(图26(E))之间的沿X方向的套刻，而同时也允许确定在层2(图26(B))和层5(图26(E))之间以及在层3(图26(C))和层5(图26(E))之间的沿Y方向的套刻。或者，例如，通过将图26(B)移动至层1并且将图26(A)移动至层2，扩展操作范围度量目标1800、1802在该情形中将允许确定在层2和层5之间的沿X方向的套刻，而同时也允许确定在层1和层5之间的沿Y方向的套刻。或者，例如，通过将图26(C)移动至层4并且将图26(D)移动至层3，扩展操作范围度量目标1800、1802在该情形中将允许确定在层3和层5之间的沿X方向套刻，而同时也允许确定在层4和层5之间的沿Y方向的套刻。因此，在单个测量序列中，可以完成在不同层对之间的沿不同方向的套刻。

进一步，在图24至图26的实施例中，子目标已经被描述并示出为包括沿一个特定方向具有特征的周期性结构。这并非必需的情形。相反，在图24至图26中，子目标可以包括沿第一方向具有特征的一个或多个周期性结构，并且包括沿第二不同方向具有特征的一个或多个周期性结构。例如，在图24中，子目标1704可以包括周期性结构1708和周期性结构1710。类似地，子目标1706可以包括周期性结构1708和周期性结构1710。类似的分组可以应用在图25和图26中。

扩展操作范围度量目标可以因此开拓例如在工艺开发阶段和多层套刻测量中与度量目标协作的新方式。在先进节点中(具有例如困难并变化的工艺和/或用于多次图案化(例如双重图案化)的多个层)，器件设计者和制造者动态地改变工艺堆叠和/或使用多个层并且期望度量将工作。扩展操作范围度量目标因此可以为度量测量带来更多工艺鲁棒性并且提高在相对未知的工艺堆叠上首次成功度量的机会。例如，如果扩展操作范围度量目标的每个子目标的至少一部分在测量点的区域内，可以实现来自测量速度的益处。如果这样，扩展操作范围度量目标可以例如增大对工艺堆叠首次度量成功的机会，其中工艺条件可能是未知的。进一步，扩展操作范围度量目标可以使得能够快速测量多层以及/或者以在目标“占地面积”、图案化装置制造和/或生产量方面减小的成本而处理在工艺堆叠中的显著变化。并且，扩展操作范围度量目标可以用在使用现有度量设备的研发和/或制造场所处并且可以无需传感器硬件改变。

如上所述，在实施例中，提供了一种用于设计扩展的操作范围度量目标的系统和方法。在实施例中，扩展的操作范围度量目标应该适用于所预期的不同工艺堆叠和/或期望的多层套刻测量。进一步，扩展的操作范围度量目标应能够覆盖典型的工艺变化(其不同于来自不同工艺堆叠的显著差异)。因此，在实施例中，采用设计方法学以有助于确保扩展的操作范围度量目标的鲁棒性。即，包括其子目标和其相关联周期性结构的扩展操作范围度量目标可以通过计算和/或模拟使用工艺堆叠信息来被设计，以有助于确保扩展操作范围度量目标的鲁棒性。特别地，例如，对于针对不同工艺堆叠的扩展操作范围度量目标，可以针对与特定不同工艺堆叠相关联的预期的典型工艺变化而确定每个子目标的鲁棒性，特定不同工艺堆叠与子目标相关联。

如所提到的，所提出的度量目标设计可以经受测试和/或模拟以便于确认它们的适用性和/或可行性，均从可印刷性和可检测性角度来看。在商业环境中，良好的套刻掩模可检测性可以视作是低的总测量不确定性以及短的移动-获取-移动时间的组合，因为缓慢获取对于生产线的总生产量是有害时。现代基于微衍射的套刻目标(μDBO)可以在一侧上在10至20μm的量级，其与诸如在监控器衬底的上下文中所使用的那些的40×160μm²目标相比，提供固有的低检测信号。

另外地，一旦已经选择了满足以上准则的度量目标，存在可检测性将相对于典型工艺变化而改变的可能性，典型工艺变化诸如薄膜厚度变化、各种刻蚀偏移、和/或由刻蚀和/或抛光工艺诱发的几何非对称性。因此，可能有用的是选择这样的目标，其在测得的感兴趣参数(例如套刻、对准等)中具有与各种工艺变化对比的低可检测性变化和低变化。同样地，将用于制造待成像的微电子器件的具体机器的指纹(印刷特性，包括例如透镜像差)将通常影响度量目标的成像和制造。因此可能有用的是确保度量目标对指纹效应有抵抗力，因为一些图案将或多或少受到特定光刻指纹影响。

因此，在实施例中，提供了一种用于设计扩展的操作范围度量目标的方法。在实施例中，期望模拟各种扩展的操作范围度量目标设计，以便确认一个或多个所提出的扩展的操作范围度量目标设计的适用性和/或可行性。

在用于模拟包括光刻和度量目标的制造工艺的系统中，可以通过例如图19中所示的各个功能模块描述主要制造系统部件和/或工艺。参照图19，功能模块可以包括设计布局模块1300，其限定度量目标(和/或微电子器件)设计图案；图案化装置布局模块1302，其限定基于目标设计如何以多边形来布局图案化装置图案；图案化装置模型模块1304，其对在模拟过程期间将要采用的像素化和连续色调图案化装置的物理特性建模；光学模型模块1306，其限定光刻系统的光学部件的性能；抗蚀剂模型模块1308，其限定在给定工艺中所采用的抗蚀剂的性能；工艺模型模块1310，其限定抗蚀剂显影之后工艺(例如刻蚀)的性能；以及度量模块1312，其限定与度量目标一起使用的度量系统的性能以及因此在与度量系统一起使用时的度量目标的性能。一个或多个模拟模块的结果(例如预测轮廓和CD)提供在结果模块1314中。

在光学模型模块1306中捕获照射和投影光学元件的特性，包括但不限于NA-西格马(σ)设置以及任何特定照射源形状，其中σ(或西格马)是照射器的外侧径向范围。涂覆在衬底上的光致抗蚀剂层的光学特性，即，折射率、薄膜厚度、传播和偏振效应，也可以被捕获作为光学模型模块1306的一部分，而抗蚀剂模型模块1308描述在抗蚀剂曝光、后曝光烘焙(PEB)和显影期间发生的化学过程的效果，以便于预测例如形成在衬底上的抗蚀剂特征的轮廓。图案化装置模型模块1304捕获在图案化装置的图案中如何布局目标设计特征，并且可以包括图案化装置的详细物理特性的表达，如例如美国专利号7,587,704中所述。模拟的目的在于精确地预测例如边缘布置和CD，其可以随后与目标设计比较。目标设计通常限定作为预OPC图案化装置布局，并且将以诸如GDSII或OASIS的标准化数字文件格式而提供。

通常，光学和抗蚀剂模型之间的连接是抗蚀剂层内的模拟的空间图像强度(其起源于辐射投影至衬底上)、抗蚀剂界面处的折射、以及抗蚀剂薄膜堆叠中的多次反射。辐射强度分布(空间图像强度)通过吸收光子而转化为潜在的“抗蚀剂图像”，其进一步由扩散工艺和各种负载效应而被修改。对于全芯片应用来说足够快的有效模拟方法通过2维空间(和抗蚀剂)图像来逼近抗蚀剂堆叠中的逼真的3维强度分布。

因此，模型公式描述了整个工艺的大多数(如果不是全部)已知物理和化学，并且每个模型参数期望地对应于不同的物理或化学效应。模型公式因此设置模型多好地可以用于模拟整个制造工艺的上限。然而，有时模型参数可以与测量和读取误差不准确，并且可能在系统中存在其他缺陷。利用模型参数的精确校准，可以进行非常精确的模拟。

在制造工艺中，各个工艺参数的变化对于可以忠实地反映器件设计的合适的目标的设计具有显著影响。这些工艺参数包括但不限于侧壁角度(由刻蚀或显影工艺确定)、(器件层或抗蚀剂层的)折射率、(器件层或抗蚀剂层的)厚度、入射辐射的频率、刻蚀深度、地平倾斜、针对辐射源的消光系数、涂层非对称性(针对抗蚀剂层或器件层)、在化学机械抛光工艺期间侵蚀的变化等等。

度量目标设计可以由诸如例如目标系数(TC)、堆叠灵敏度(SS)、套刻影响(OV)等的各种参数来被表征。堆叠灵敏度可以理解为当套刻由于目标(例如光栅)层之间的衍射而改变时信号的强度改变多少的测量结果。目标系数可以理解为作为通过测量系统的光子收集中的变化的结果而针对特定测量时间的信噪比的测量结果。在实施例中，目标系数也可以认为是堆叠灵敏度与光子噪声的比率；即，信号(即，堆叠灵敏度)可以除以光子噪声的测量结果以确定目标系数。套刻影响测量套刻误差的改变作为目标设计的函数。

在此描述的是一种限定度量目标设计以用于在例如度量系统模拟中或在目标制造工艺模拟中(例如包括使用光刻工艺曝光度量目标，显影度量目标，刻蚀目标等)使用的计算机实施的方法。在实施例中，可以指定针对目标的一个或多个设计参数(例如，几何尺寸)并且可以针对一个或多个设计参数指定其他离散值或者值范围。进一步，在相同层或不同层中，基于例如目标被期望的光刻工艺，用户和/或系统可以对一个或多个设计参数施加一个或多个约束(例如在节距与间隔宽度之间的关系，对于节距或间隔宽度的限制，特征(例如线条)宽度(CD)与节距之间的关系(例如特征宽度小于节距)等)。在实施例中，一个或多个约束可以在已经为其指定了离散值或值范围的一个或多个设计参数上、或者在一个或多个其他设计参数上。

图20示意性地示出了根据实施例的限定扩展操作范围度量目标设计的计算机实施的方法。该方法在框B1处包括针对度量目标的多个设计参数(例如几何尺寸)中的每一个提供范围或多个值。

在实施例中，度量目标设计系统的用户可以指定用于度量目标的一个或多个设计参数(例如几何尺寸)。例如，用户可以指定扩展的操作范围度量目标被期望。用户可以进一步指定扩展的操作范围度量目标的子目标的数目。进一步，在实施例中，用户可以针对扩展的操作范围度量目标的一个或多个设计参数、一个或多个子目标、以及子目标的一个或多个周期性结构中的每一个而指定(例如，选择)离散值或值范围。例如，用户可以针对扩展操作范围度量目标选择针对特征(例如线条)宽度、间隔宽度、扩展操作范围度量目标的尺寸、节距等的值的范围或集合。在实施例中，其中度量目标包括多个周期性结构(光栅)或者分割的周期性结构(光栅)，用户可以选择或提供针对其他设计参数(例如共用节距)的值的范围或者集合。

在实施例中，设计参数可以包括选自以下的任意一个或多个几何尺寸：目标的周期性结构的节距、目标的周期性结构特征(例如线条)宽度、目标的周期性结构间隔宽度，周期性结构的特征的一个或多个分割参数(取决于分割类型沿X和/或Y方向的分割节距/特征宽度/间隔宽度)。进一步，可以针对单个层或多个层(例如两层或者两层加上中间的屏蔽层)规定参数。对于多个层，它们可以共用节距。对于某些度量目标，例如聚焦或对准目标，可以使用其他参数。其他设计参数可以是诸如选自以下的一个或多个的物理限制：用在针对目标的度量系统中的辐射的波长、度量系统中使用的辐射的偏振、度量系统的数值孔径、目标类型、和/或工艺参数。在实施例中，可以提供非均匀和非对称的图案，例如调制的套刻目标和聚焦目标。因此，设计参数可以被改变并且沿特定方向不必是均匀的。

在框B2处，提供了针对度量目标的一个或多个设计参数的一个或多个约束。可选地，用户可以限定一个或多个约束。约束可以是线性代数表达式。在实施例中，约束可以是非线性的。一些约束可以与其他约束相关。例如，特征宽度、节距和间隔宽度相关，使得如果三者中的任何两个已知，可以完全地确定第三者。

在实施例中，用户可以指定对扩展操作范围度量目标的面积、尺寸或两者的约束。用户可以指定对子目标数目的约束。

在实施例中，约束可以是度量参数约束。例如，在一些度量系统中，系统的物理学可以产生约束。例如，系统中使用的辐射的波长可以约束目标设计的节距，例如下限值。在实施例中，对于作为度量系统的波长、目标类型和/或孔径的函数的节距具有(上/下)限值。可以用作约束的物理限制包括选自以下的一个或多个：度量系统中使用的辐射的波长、度量系统中使用的辐射的偏振、度量系统的数值孔径、和/或目标类型。在实施例中，约束可以是工艺参数约束(例如，取决于刻蚀类型、显影类型、抗蚀剂类型等的约束)。

取决于所使用的特定工艺，在实施例中，一个或多个约束可以与在一个层的设计参数(例如几何尺寸)与另一层的设计参数(例如几何尺寸)之间的约束相关联。

在框B3处，通过处理器，方法通过在针对设计参数的范围或多个值内取样来求解和/或选择具有满足一个或多个约束的一个或多个设计参数的多个度量目标设计。例如，在包括求解的实施例中，可以求解一个或多个潜在度量目标设计。即，可以通过使用例如一个或多个等同约束对于允许的值求解以求出特定值来导出一个或多个潜在度量设计。例如，在包括取样的实施例中，可以由各种设计参数和约束来限定凸多面体。凸多面体的体积可以根据一个或多个规则取样以提供满足所有约束的取样度量目标设计。可以应用一个或多个取样规则以取样度量目标设计。

然而，应该注意的是，并非所有所发现的度量目标设计等同地代表工艺变化。同样地，在实施例中，使用在此所述方法发现的度量目标设计可以在框B4处被进一步模拟，以例如确定一个或多个度量目标设计的可行性和/或适用性。模拟的度量目标设计随后可以在框B5处被评估，以通过例如基于关键性能指标或鲁棒性标准而对它们排序以识别哪一个或多个度量目标设计为最佳或更多地代表了工艺变化。在框B6处，可以选择并使用例如特定度量设计以例如用于测量。

如上所述，期望使得度量目标(例如套刻目标、对准目标、聚焦目标等)更小。这是为了限制度量目的在例如每个制造衬底上的“占地面积”消耗。但是利用小尺寸带来检测(例如图像分辨率)的问题。

在暗场度量中，辐射的单个阶分量可以发射至检测器，并且创建目标的灰度图像。单独周期性结构小于在度量目标的读出处的被照射区域，并且因此在图像中可见周期性结构边缘。但是，周期性结构边缘可能呈现显著偏离平均周期性结构强度的强度水平。这称作“边缘效应”。

在暗场图像中的目标的图案识别步骤之后，在单独周期性结构内选择感兴趣区域(ROI)，其用于信号评估。以该方式，提取平均周期性结构强度，而同时排除边缘效应的影响。因此，测得信号可以仅基于与图像中周期性结构的中心相对应的几个检测器像素。

当设计目标时，目标设计可以基于“无限”大周期性结构，其特征-间隔尺寸、节距、子分割等被优化。周期性结构可以位于目标内预定周期性结构中心周围。结果，取决于周期性结构的节距和特征-间隔尺寸，目标区域或多或少地被有效填满。

在实施例中，期望相对于最优或改进的通过度量设备的可检测性而考虑扩展操作范围度量目标的整个目标布局的配置(例如优化)，包括例如优化的周期性结构至周期性结构的距离、边缘效应的减小、以及可用光栅面积的最大化。对于最佳或改进的通过度量设备的可检测性的配置失败可能导致一个或多个以下问题：

1.可以在暗场图像中观测到在每个周期性结构的外围处的大边缘效应。这可能具有一个或多个以下效应：

·(由于图像的削波以排除周期性结构边缘)可用的感兴趣区域(ROI)的尺寸可能减小，导致计算的信号的再现性差。

·由于边缘效应而由从发射的光学串扰导致的信号的污染，计算得到的周期性结构信号(平均强度)的准确性可能减小。

·由于在衬底之上具有显著的边缘效应的变化图像以及工艺随时间变化，图案识别失败的情况可能增加。

·计算的信号对于ROI定位误差的敏感度可能增大；例如，大边缘强度可能意外地被包括至信号评估中。

·检测器的(全动态灰度范围的)全尺度使用可能减少，导致再现性减小并且在低灰度下对于系统非线性传感器问题的敏感性。

2.包括周期性结构的总区域并未在目标区域内最大化。因此，并未达到最大光子数(例如并未对于再现性优化)。

图13(a)给出了包括四个周期性结构720的目标700布局的示例。虚线形状710表示可用目标区域。在图13(a)中，目标700布局并未针对可用目标区域710优化。周期性结构特征的数目计算作为节距以及可用目标区域710的函数。随后，预定的周期性结构特征集中在预定的周期性结构中点处。这导致并未优化的周期性结构至周期性结构的距离(即，在目标区域内并未优化周期性结构之间的节距)。图13(b)示出了在检查目标700之后得到的暗场图像730。中/高强度水平750的区域可以在周期性结构位置处看到。然而，在周期性结构的外围处，存在由边缘效应导致的甚至更高强度水平740的区域。这可能使得目标难以使用图案识别方法分析，导致倾向故障的图案识别。

用于有效地测量目标700的测量设备用作频带滤波器。当测量设备测量单个周期性结构720时，其实际上检测两个结构类型。第一结构包括具有某一节距的重复的周期性结构特征。第二结构是视为具有某一尺寸(半节距)的单个实体的特征的集合；因为这些周期性结构太小，它们可以看作是单个结构以及周期性结构。这些“结构”均给出它们自己的傅立叶频率集合。如果这两个集合并未结合合在一起，它们将形成台阶状傅立叶频率集合。最后的频率集合具有通过测量设备的频带滤波器的一个或多个频率。不幸地，这些频率的强度是高的，因此引起边缘效应。在许多情形中边缘效应导致比最大强度栅格的强度大2至4倍的强度。

为了配置(例如优化)用于改进的测量设备检测的目标布局/设计，在此所述的实施例建议使用：

1.目标布局的配置(例如优化)考虑到全部可用目标区域。

2.计算光刻建模使用类似于光学临近校正(OPC)的方法来针对改进的度量过程响应而配置(例如优化)目标布局(即，除了针对改进的或优化的使用光刻工艺印刷目标的能力之外的或者可替代的该配置)。得到的目标可以使用一个或多个测量工具驱动的光学临近校正(MT-OPC)辅助特征来帮助改进或优化度量过程响应。在实施例中，MT-OPC辅助特征的节距和/或尺寸是针对度量设备的子解析。

例如，目标布局的配置可以开始于在可用目标区域的外围处放置一个或多个MT-OPC辅助特征，以便从环境“隔离”目标以及减小暗场图像中周期性结构的边缘效应。并未在由测量设备所捕获的暗场图像中观察到一个或多个辅助特征，因为它们的较高衍射阶分量通常并未传输至传感器(注意零阶分量也被阻断)。

进一步，在一个或多个MT-OPC辅助特征内侧的可用目标区域被周期性结构特征填充。对于每个周期性结构，这可以沿从外围开始朝向中心的方向而进行。周期性结构特征可以以该方式定位，而同时如果需要的话适应它们的长度以与相邻周期性结构的期望节距和特征-间隔值相称地适应。一个或多个附加的MT-OPC辅助特征可以位于周期性结构之间以减小周期性结构边缘效应并且分离暗场图像中的周期性结构。因此，在实施例中，每个周期性结构可以在其整个周边周围具有一个或多个MT-OPC辅助特征。该目标布局有助于改进图案识别并且限制串扰。在实施例中，扩展操作范围度量目标的每个子目标的周期性结构可以被单独地处理，使得例如如上所述在另一子目标的周期性结构之前处理一个子目标的周期性结构。

因此，全目标设计的配置可以包括：

1.周期性结构相对于设计约束的配置(例如优化)。该设计约束取决于给定了具体产品设计的应用，例如：特征宽度、子分割、“线条上线条”或“沟槽上线条”等。

2.针对改进的或优化的度量过程检测的整个目标布局的配置，在一些情形中使用一个或多个MT-OPC辅助特征。在适当情况下，子分割和/或其他设计约束可以适用于MT-OPC辅助特征。

3.对整个目标布局执行一个或多个光刻OPC循环以帮助确保在步骤1和步骤2中设计的期望目标布局可以被正确地印刷。

目标的配置可以包括目标的任何参数或方面的配置。这可以包括例如周期性结构节距、MT-OPC辅助特征节距、任何特征的长度和宽度、周期性结构占空比等。配置过程考虑到整个可用目标区域。除了使用一个或多个MT-OPC辅助特征之外地或者替代地，可以修改与相邻周期性结构之间间隙相邻的一个或多个周期性结构特征的长度和尺寸(例如CD)。例如，周期性结构特征的朝向间隙延伸的长度可以被缩短或增长。作为另一示例，沿着间隙延伸的周期性结构特征可以具有相对于该周期性结构的其他特征缩窄或增宽的尺寸。

可以在合适的测量设备模拟工具中评估潜在的目标布局。其可以要求数次迭代以达到特定用于测量设备配置的期望(例如最优)目标布局。例如，在每次迭代中，可以改变目标布局的配置以帮助通过例如改变一个或多个MT-OPC辅助特征的尺寸、布置、特征数目、节距等而实现改进或最优的度量过程检测。如将理解的，配置的该改变可以由软件自动地完成和/或由用户指导。在实施例中，模拟考虑了扩展操作范围度量目标的不同层(例如在不同折射率、厚度等方面)。在实施例中，模拟考虑了在子目标之间的节距、特征尺寸(CD)等的差异。

因此，期望地，可以以自动方式执行该配置。“自动”方法(非排他性地)包括(i)可以在可接受的时间范围内准确地预测测量设备响应的一个或多个准确光学模型以及(ii)用于配置的明确定义的标准。例如，标准可以包括选自以下的一个或多个：

－具有与周期性结构中心强度相同量级的周期性结构边缘强度。

－测量设备的套刻、散焦和/或像差的存在下边缘效应的最小变化。在实施例中，对于测量配方(例如波长、聚焦等)的鲁棒性。

－针对相关波长范围(例如间距≥λ/2,其中λ表示测量辐射波长)，用于改进的或优化的目标图案识别的周期性结构之间的足够节距。例如，超过强度阈值的相邻周期性结构区域之间的至少1行的传感器像素。

－最大周期性结构区域。

理想地，在设计最终目标布置中平衡这些标准。

图14示出了类似于图12A的设计的扩展操作范围度量目标的示例。当然，在该实施例中，可以使用扩展操作范围度量的不同设计，诸如图9或者图12B至图12E的任意的设计。

图14(a)示出了包括两个子目标1202和1204的扩展操作范围度量目标的示例非优化目标布局1200。非优化目标布局1200也包括四个周期性结构1400，在该情形中，每个包括子目标1202和1204的部分。每个周期性结构1400包括多个周期性结构特征(例如光栅线条)。周期性结构特征的数目计算作为节距和总预定光栅面积的函数。进一步，预定的周期性结构特征集中在预定的周期性结构中点处。这导致针对度量设备观察的非匹配和非优化的周期性结构至周期性结构的距离。图14(c)示出了可以从图14(a)的目标布局得到的暗场图像的示例模拟，以及其显示清晰可见的边缘效应。这些边缘效应可以视作是在周期性结构区域1440的外围处非常高强度测量结果1430的区域。在图14(c)至图14(f)中，具有较暗阴影的区域指示较高的强度。图14(e)示出了可以使用与图14(c)的示例不同的波长从图14(a)的目标布局得到的暗场图像的另一示例模拟。可以看到，图14(e)中的周期性结构的图像没有被清楚地描绘并且因此不容易识别。

图14(b)示出了图14(a)的目标布局1200的改进版本，包括等同于图14(a)布置的周期性结构1400，以及进一步包括一个或多个MT-OPC辅助特征1410、1420。第一集合的一个或多个MT-OPC辅助特征1410位于目标的外围处(例如以便围绕目标)，并且第二集合的一个或多个MT-OPC辅助特征1420位于多个周期性结构1400之间。在实施例中，每个周期性结构1400被一个或多个MT-OPC辅助特征1410、1420的组合围绕。图14(d)示出了可以从图14(b)的目标布局得到的暗场图像的示例模拟，其示出了减小的边缘效应。图14(f)示出了可以使用图14(d)的示例不同的波长、从图14(b)的目标布局得到的暗场图像的另一示例模拟。可以看到，图14(e)中的周期性结构的图像被相当清楚地描绘并且因此应该容易识别。

因此，图14(c)和图14(d)的比较显示图14(d)中的在每个周期性结构的区域中的远远更均匀的强度分布以及较少边缘效应。图14(e)和图14(f)的比较显示与图14(e)相比，图14(f)的增强的暗场图像分辨率以及改进的周期性结构的分离(即，当与图14(e)比较时在图14(f)中的周期性结构之间的较低强度)，因此改进了暗场图案识别。

在该示例中，一个或多个MT-OPC辅助特征具有小节距，例如160nm的量级，导致消逝波。一个或多个MT-OPC辅助特征提供边缘效应减小并且将周期性结构与环境分离。

图15示出了包括周期性结构1400和一个或多个MT-OPC辅助特征1420的目标1200的剖面的放大局部视图。在实施例中，一个或多个MT-OPC辅助特征1420在周期性结构中以间隔-特征-间隔的节奏定位，避免了陡峭的台阶(例如尖锐的矩形窗口)。以该方式，一个或多个辅助特征1420定位靠近周期性结构1400线条，而同时打破了在周期性结构内由其有限尺寸导致的激发(例如软化边缘)。图15示出了在周期性结构特征中以及在紧接相邻90°旋转的周期性结构的一个或多个MT-OPC辅助特征中的基本频率的该匹配定位的表示。在该示例中，MT-OPC辅助特征的节距如此使得与MT-OPC辅助特征相关联的衍射阶分量不被发送至检测器。尽管图15示出了具有两个特征的一个或多个MT-OPC辅助特征1420的周期性结构，应该理解的是其可以仅具有一个特征或者多于两个特征。

确保周期性结构1400和一个或多个MT-OPC辅助特征1420相互同相帮助避免了引起高强度边缘效应的“台阶频率集合”。周期性结构1400和一个或多个MT-OPC辅助特征1420同相意味着一个或多个MT-OPC辅助特征1420延伸周期性结构1400的连续表面。尽管仍然存在边缘效应，高强度的那些在测量设备的传输频带之外，并且不会被其检测到。以该方式减小了由测量设备实际测量的强度峰值。因此，在实施例中，一个或多个MT-OPC辅助特征强力地耦合至周期性结构，具有在至测量检测器的传输频带之外的频谱。

在实施例中，MT-OPC辅助特征应该与其相关测量周期性结构同相，但是用于成像周期性结构并测量周期性结构的设计可能使其不可能同相。作为示例，扩展操作范围度量目标的子目标的设计可能陷入在其受约束区域内安装子目标以及在子目标的外围处或者在相邻子目标之间安装一个或多个辅助特征的问题。可以通过在MT-OPC辅助特征的中间提供中断而解决MT-OPC辅助特征具有的该问题。例如，其中MT-OPC辅助特征包括三个或更多特征的周期性结构，可以放大一个或多个中间特征。类似地，其中MT-OPC辅助特征包括两个或更多特征的周期性结构，可以放大在特征之间的一个或多个中间间隔。因此，可以放大由MT-OPC辅助特征所消耗的面积。特征和/或间隔的放大可以是除了中间之外。特征和/或间隔的放大及其位置被设计为便于促进改进(例如尽可能最佳)的相位匹配。

在实施例中，对于位于相邻周期性结构之间的一个或多个辅助特征，周期性结构之间的间隙与相邻周期性结构的一个或两个的特征的横向尺寸(CD)相同或大约相同。在实施例中，对于位于相邻周期性结构之间的一个或多个辅助特征，一个或多个辅助特征与相邻周期性结构之间的间隔的横向尺寸相等或大约相等，并且在实施例中等于或约等于在多个辅助特征之间的横向尺寸。

在实施例中，从这些一个或多个辅助特征1420衍射的光学波标称地不传送任何能量(消逝或破坏性干扰)，或者在发送至检测器的频谱部分之外(阻断的传播波)。在该示例中，示出了入射的辐射I、衍射的零阶辐射0以及第一阶辐射-1。由一个或多个辅助特征1420衍射的-1阶辐射被阻断，并且仅由周期性结构1400衍射的-1阶辐射被发送至传感器。然而，由于一个或多个辅助特征1420的有限性，辅助特征反射的“尾部”可以泄漏至发送至传感器的频谱中，并且与来自周期性结构特征的频谱相互作用。

对于在暗场图像中良好分离的周期性结构，在实施例中，一个或多个MT-OPC辅助特征1420填充了周期性结构之间的间隔，其具有测量设备的波长的至少一半的宽度。同样适用于对目标的从环境分隔和串扰减小。

图16(a)示出了扩展操作范围度量目标1600的目标布置，目标包括两个子目标1202和1204。目标1600也包括四个周期性结构1650，在该情形中每个包括子目标1202和1204的部分。目标1600实际上占据了区域1610。目标布局包括在目标边界处的“空隙”区域1620，用于改进暗场图案识别并且减少来自环境的串扰。在图16(b)中，图16(a)的目标布局被针对整个目标区域1610优化的目标布局1630而替代。目标布局包括在其外周附近位置处的一个或多个MT-OPC辅助特征1635、以及在多个周期性结构1650之间的其他一个或多个MT-OPC辅助特征1640。MT-OPC辅助特征1635、1640有助于确保暗场图案识别性能并且减小来自环境的光学串扰，使得将不再需要“空隙”区域1620。因此，每个周期性结构1650的尺寸、特征数目和节距可以配置至可用目标区域1610。对应的暗场图像模拟结果(未示出)将显示边缘效应的强力减小，而图案识别将通过周期性结构至周期性结构分离而改进。

图17是示出了根据实施例的设计扩展操作范围度量目标布置的方法的流程图。该方法包括：

步骤T1－在例如边界附近和/或设计目标区域内以“子分辨率”节距和/或尺寸来提供一个或多个MT-OPC辅助特征。这限定了“可用/空白”设计目标区域。可以选择一个或多个辅助特征(例如特征宽度、形状)的特性，以例如在暗场图像中将目标与环境有效隔离。

步骤T2－基于在目标边界处放置的一个或多个MT-OPC辅助特征，将第一周期性结构的周期性结构特征(包括扩展操作范围度量目标的一或多个子目标的特征)从边界处开始沿朝向目标区域内部的方向顺序地布置。例如，放置特征直至最后放置的特征沿周期性结构方向位于可用目标区域的中途点之上。

步骤T3－增加一个或多个MT-OPC辅助特征(如果需要的话)，具有基于相邻周期性结构特征的尺寸和节距的形式，以及进一步具有“子分辨率”节距和/或尺寸。

步骤T4－基于后者的一个或多个MT-OPC辅助特征，如果适用的话，将下一个周期性结构的特征长度适应于剩余的可用目标区域。

步骤T5－针对剩余的周期性结构重复步骤T2－T4。

步骤T6－可选地，利用一个或多个MT-OPC辅助特征来填充目标区域的中心部分。

在图18中示出了该方法的示例应用。图18(a)对应于步骤T1。一个或多个MT-OPC辅助特征1810绘制为靠近可用目标区域的边界，其中节距被选择为将目标从环境隔离并且减小周期性结构边缘效应。图18(b)和图18(C)对应于步骤T2，其中周期性结构特征1820被布置以便填充被分配至该周期性结构的目标区域的近似四分之一。图18(d)对应于步骤T3，其中一个或多个其他MT-OPC辅助特征1830被添加，与相邻周期性结构特征匹配。图18(d)也示出了步骤T4的开始，其中特征1840的长度已经被适应于剩余的可用区域。图18(e)对应于在步骤T5期间的中间点，其中布置了两个周期性结构并且第三个开始。图18(f)示出了完成的目标布置，其中一个或多个附加MT-OPC辅助特征1850如步骤T6中所述布置在目标布局的中心区域内。该方法可以要求数次迭代，其中使用度量模拟工具评估在步骤T6处获得的每个目标布置。评估可以包括确定特定布置是否满足一个或多个预定准则和/或比较根据该方法设计的多个不同布置以便确定最佳的一个(基于一个或多个预定准则)。

代替利用一个或多个附加MT-OPC辅助特征1850填充目标的中心区域，该区域可以利用特殊目标(十字)填充以用于执行图案化装置编写入质量测量。

套刻度量涉及两个堆叠的周期性结构(即，两层目标)。对于该目标，可以使用图18的方法设计下层目标布局。上层目标布局通常包含套刻偏移，其在从五至数十纳米的范围内。在该布置中，上层目标布局可以简单地与下层目标布局匹配，除了偏移之外。在示例中，偏移可以仅施加至在上层目标布局中的周期性结构特征，而偏移没有施加至在上层目标布局中的一个或多个MT-OPC辅助特征。在示例中，MT-OPC辅助特征可以从上层目标布局省略，这可以有助于避免产生干扰测量的非对称信号，并且如果上层周期性结构的背反射衍射是弱的、并且主要背反射衍射源自下层周期性结构，这尤其适用。

对于代替“线条上线条”的“沟槽上线条”目标配置，可以反转上层目标布局，以获得“沟槽上线条”配置。对于不同于50％的占空比，能够设计上层目标布局作为具有反向占空比(100％－占空比)的“线条上线条”版本，随后被反转以获得“沟槽上线条”配置。在上层和下层目标布局之间占空比差异的情形中MT-OPC辅助特征的设计可以导致更复杂的布局配置工序，然而，本领域技术人员将能够实施并且定制本发明以用于该布置。

为了帮助确保可印刷性以及遵循半导体制造者设计规则，一个或多个MT-OPC辅助特征的尺寸可以允许一个或多个MT-OPC辅助特征的子分割。

可以定制一个或多个MT-OPC辅助特征的尺寸和/或形状以满足应用的需求。例如，在图15的示例中，由“连续矩形”形状表示MT-OPC辅助特征1420。然而，连续矩形形状可能导致在掩模版或印刷电路上尖锐边缘处的充电效应。为了克服该问题，可以从布局“删除”形状边缘。

在上述示例中，一个或多个MT-OPC辅助特征是“子分辨率”的(即，具有比产品特征更小的分辨率)。然而，一个或多个MT-OPC辅助特征可以取决于应用而具有在传感器的分辨率之下、之内或之上的尺寸。例如，一个或多个外侧MT-OPC辅助特征可以适应于位于目标周围区域中的结构(例如器件特征)。其中目标周围的特征的节距低于度量设备的检测范围或者在其之外，或者目标周围的特征与MT-OPC辅助特征尺寸大约相同，则在所需MT-OPC辅助特征中可以没有变化。其中目标周围的区域中的特征的节距在度量设备的检测范围内，或者目标周围的特征不与标称MT-OPC辅助特征尺寸大约相同，则MT-OPC辅助特征的尺寸可以被改变(例如更大)以抑制在目标周围的区域中的一个或多个特征的效应。

可以例如在针对所有度量应用(包括对准)的度量目标的设计/配置过程期间应用用于配置目标布局/设计的本方法。例如，本方法可以适用于在套刻校正系统和/或先进对准系统中所使用的对准目标。

如以上示例中所示，一个或多个MT-OPC辅助特征可以布置在目标边界处和/或可以布置在周期性结构周围，以便减小边缘效应。除此之外，一个或多个MT-OPC辅助特征可以布置在周期性结构特征之间(例如针对诸如对准周期性结构的大节距周期性结构)，以便锐化或软化特征-间隔转换。这可以通过改进或优化针对所检测阶分量的本征衍射效率、或者通过将能量的分阶改进或优化至相关衍射阶分量而帮助衍射效率增强至期望的阶分量。这可以辅助对于低“衬底质量”堆叠的可检测性。此外，可以改进在对准传感器电子器件中的增益设置点，特别地针对低衬底质量堆叠，在读出以及在目标之上扫描期间。

进一步，一个或多个MT-OPC辅助特征不必位于与周期性结构相同的层中。例如，一个或多个MT-OPC辅助特征可以期望地位于适用的周期性结构上方的但也可能下方的不同层中。在不同层中具有MT-OPC辅助特征可以促进可制造性(例如MT-OPC辅助特征可能无法使用用于印刷周期性结构的投影设置而可印刷，该设置可以是用于印刷器件图案的投影设置)。

进一步，尽管MT-OPC辅助特征的实施例已经描述作为与目标周期性结构相邻或者在目标周期性结构之间的特定均匀的周期性结构，MT-OPC辅助特征可以采取其他形式。例如，辅助特征可以采取如美国专利申请公开号2013-0271740中所述的形式，其全部内容通过引用并入本文。

本方法可以与当前方法组合以用于改进例如在暗场度量中的参数估计。

如上所公开的方法导致更大的ROI，并且因此导致在强度测量期间更大的光子计数。这改进了对于恒定目标区域的再现性。改进的再现性也可以由边缘效应的减小而导致，边缘效应的减小降低了ROI定位中的不准确性。此外，边缘效应的减小作为更好限定的暗场目标图像的结果而改进了图案识别。此外，测量设备传感器的全灰度动态范围可以用作将不会使暗场图像饱和的边缘效应。因此，进一步改进了再现性，并且避免了由在低强度下光子噪声导致的非线性传感器效应。光子噪声是测得光子数的平方根。测得光子数是所使用的像素数、灰度级以及灵敏度的乘积。为了获得更稳定的测量，需要增大像素数或者灰度级数；传感器灵敏度是固定的。通过使用一个或多个MT-OPC辅助特征，可以获得更多灰度级。

当在器件结构中单独地分布每个周期性结构时，添加一个或多个MT-OPC辅助特征至单独周期性结构改进了与裸片内环境的隔离。因此由于周期性结构与周围环境的隔离而改进了对于目标/周期性结构的裸片内布置的灵活性。

进一步，通过使用一个或多个MT-OPC辅助特征，可以减小目标区域(即，更小的目标尺寸)，而同时保持相同的再现性。减小的目标尺寸使得能够进行更密集的场内测量。这改进了例如对于在产品上衬底上的裸片的更高阶套刻校正以及光刻设备性能表征。

一个或多个这些MT-OPC辅助特征技术的实施例可以实施在例如图19的模块1312处和/或实施在图20的框B2至B5处。

图21示出了流程图，示出了其中扩展操作范围度量目标用于监控性能、以及作为用于控制度量、设计和/或生产工艺的基准的过程。在步骤D1中，处理衬底以产生产品特征以及如在此所述的一个或多个扩展操作范围度量目标。在步骤D2处，使用例如图6的方法来测量并计算光刻工艺参数(例如套刻)值。在步骤D3处，(与如可能可用的其他信息一起)使用测得光刻工艺参数(例如套刻)值，以用于更新度量配方。已更新的度量配方用于光刻工艺参数的再测量，和/或用于后续所处理的衬底上的光刻工艺参数的测量。以该方式，改进了计算得到的光刻工艺参数的准确性。如果需要的话更新过程可以自动化。在步骤D4中，光刻工艺参数值用于更新配方，其控制光刻图案化步骤和/或器件制造工艺中其他工艺步骤，以用于返工和/或用于处理其他衬底。同样如果需要的话该更新可以是自动化的。

尽管已经主要地根据套刻测量而描述了在此所述的扩展操作范围度量目标的实施例，在此所述的扩展操作范围度量目标的实施例可以用于测量一个或多个附加的或替代的光刻工艺参数。例如，扩展操作范围度量目标可以用于测量曝光剂量变化，测量曝光聚焦/散焦等。因此，在实施例中，相同的扩展操作范围度量目标可以用于测量多个不同参数。例如，扩展操作范围度量目标可以布置为测量套刻以及测量一个或多个其他参数，诸如临界尺寸、聚焦、剂量等。作为示例，一个或多个子目标可以设计为测量套刻(例如在不同层中具有它们相关联的周期性结构)，以及一个或多个其他子目标可以设计为测量临界尺寸、和/或聚焦、和/或剂量等。在实施例中，特定的子目标可以设计为测量两个或多个参数，例如套刻以及一个或多个其他参数，诸如临界尺寸、聚焦、剂量等。

在实施例中，期望周期性结构比宽度长，如例如图14(A)中所示。图14(A)示出了比其宽度更长的子目标1202和1204的每个周期性结构。该布置有助于减小在X和Y方向之间的串扰。对于例如扩展操作范围度量目标期望的的较小的周期性结构，串扰倾向于更强，因为光栅侧边与总表面积之间的比率更大。引起串扰的面积是0.5乘以波长乘以光栅侧边乘以2。因此，比宽度更长的周期性结构倾向于减小串扰并且因此可以更有利。

尽管如上所述目标结构是特别设计并且为了测量目的而形成的度量目标，在其他实施例中，可以对作为形成于衬底上器件的功能部分的目标测量特性。许多器件具有规则的、光栅状结构。如在此所使用的术语“目标光栅”和“目标周期性结构”并未要求已经为了所执行的测量特别提供结构。进一步，度量目标的节距P接近散射仪的光学系统的分辨率限值，但是可以远大于在目标部分C中由光刻工艺形成的典型产品特征的尺寸。在实践中，套刻周期性结构的特征和/或间隔可以制作为包括尺寸类似于产品特征的更小的特征。

在某些实施例中，扩展操作范围度量目标的子目标的周期性结构可以是旋转对称的。即，可以存在扩展操作范围度量目标的两个或更多子目标(例如三个或更多，四个或更多等)，其中子目标配置为共用共同的对称中心，并且每个子目标对于围绕共同对称中心的180度或更多旋转是不变的。进一步，每个子目标可以包括两个或更多周期性结构(例如三个或更多，四个或更多等)，其中每个周期性结构具有单独的对称中心，并且每个周期性结构对于围绕单独对称中心的180度或更多旋转是不变的。

但是，在实施例中，扩展操作范围度量目标的子目标的周期性结构可以是旋转非对称的。这可以以任意多种方式而完成。例如，三个以上子目标中的子目标可以偏移(定位)远离其他子目标的共同对称中心。作为另一示例，子目标的一个或多个周期性结构的一个或多个特征可以相对于该子目标的一个或多个其他周期性结构的一个或多个特征、或者相对于另一子目标的一个或多个周期性结构的一个或多个特征而稍微缩短、增长或偏移。作为另一示例，一个或多个虚设结构可以插入在子目标的周期性结构之间或者在子目标之间，以破坏任何对称性。在实施例中，一个或多个虚设结构是旋转非对称的。偏移、缩短或增长可以低于测量设备的可测量范围。在实施例中，偏移、缩短或增长在1nm范围内或更小。该改变将对于测量读数具有小到可忽略的影响。类似地，虚设结构可以具有低于测量设备的有效测量范围的特征尺寸或节距。在实施例中，在此所述的辅助特征可以是该虚设结构。

在此使用术语“结构”而不限于诸如简单的光栅线的结构的任何特定形式。的确，诸如光栅的线和间隔的粗略的结构特征可以由更精细子结构的聚集来形成。

与如实现在衬底和图案化装置上的目标的物理周期性结构相关联，实施例可以包括包含一个或多个序列的机器可读指令的计算机程序，该指令描述了针对衬底设计目标的方法、在衬底上制造目标的方法、测量衬底上目标的方法和/或分析测量结果以获得关于光刻工艺信息的方法。实施例可以包括包含了描述目标的一个或多个序列的机器可读指令或数据的计算机代码。该计算机程序或代码可以例如执行在图3的设备中的单元PU和/或图2的控制单元LACU内。也可以提供具有计算机程序或代码存储在其中的数据存储媒介(例如半导体存储器、磁盘或光盘等)。其中例如图3中所示类型的现有度量设备已经在制造和/或在使用时，可以通过提供用于使处理器执行在此所述的一个或多个方法的已更新计算机程序产品来实施本发明的实施例。计算机程序或代码可以可选地布置为控制光学系统、衬底支撑件等，以对合适的多个目标执行测量光刻工艺参数的方法。计算机程序或代码可以更新光刻和/或度量配方以用于测量其他衬底。计算机程序或代码可以布置为(直接地或间接地)控制光刻设备以用于其他衬底的图案化和处理。

根据本发明的其他实施例可以在以下编号的项中找到：

1.一种测量光刻工艺的参数的方法，该方法包括：

利用辐射来照射衬底上的衍射测量目标，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标每个包括一对周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计，不同的设计包括与第二子目标周期性结构相比具有不同节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标周期性结构；以及

检测由至少第一和第二子目标散射的辐射以针对该目标获得表示光刻工艺的参数的测量结果。

2.项1的方法，其中第一子目标至少部分地覆盖第五周期性结构，并且第二子目标至少部分地覆盖第六周期性结构，其中第五周期性结构在衬底上位于与第六周期性结构不同的层处。

3.项1或项2的方法，其中第一和第二子目标中的每一个的一对周期性结构的特征沿相同方向延伸。

4.项1或项2的方法，其中第一和第二子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构。

5.项2的方法，其中第一和第二子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，其中第五周期性结构具有沿第一方向延伸的特征，并且第六周期性结构具有沿第二方向延伸的特征。

6.项1至5中任一项的方法，进一步包括至少第三子目标和至少第四子目标，其中第三和第四子目标每个包括一对周期性结构。

7.项6的方法，其中第三子目标至少部分地覆盖第九周期性结构，并且第四子目标至少部分地覆盖第十周期性结构，其中第九周期性结构在衬底上位于与第十周期性结构不同的层处。

8.项6或项7的方法，其中第三和第四子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构。

9.项7的方法，其中第三和第四子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，其中第九周期性结构具有沿第一方向延伸的特征，并且第十周期性结构具有沿第二方向延伸的特征。

10.项1至9中任一项的方法，其中光刻工艺的参数包括套刻。

11.项1至10中任一项的方法，其中照射包括照射衍射测量目标上的测量点，其一次覆盖第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分。

12.项1至11中任一项的方法，其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

13.项1至11中任一项的方法，其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于400μm²的连续区域内。

14.项1至13中任一项的方法，其中针对用于衬底的不同工艺堆叠而设计每个子目标。

15.项1至14中任一项的方法，其中针对用于多层套刻测量的不同层对而设计每个子目标。

16.一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标每个包括一对周期性结构，并且其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计，不同的设计包括与第二子目标周期性结构相比具有不同的节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标周期性结构。

17.项16的目标，其中当在衬底上时，第一子目标至少部分地覆盖第五周期性结构并且第二子目标至少部分地覆盖第六周期性结构，以及第五周期性结构在与第六周期性结构不同的层处。

18.项16或17的目标，其中第一和第二子目标中的每一个的一对周期性结构的特征沿相同方向延伸。

19.项16或17的目标，其中第一和第二子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构。

20.项17的目标，其中第一和第二子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，其中第五周期性结构具有沿第一方向延伸的特征，并且第六周期性结构具有沿第二方向延伸的特征。

21.项16至20中任一项的目标，进一步包括至少第三子目标和至少第四子目标，其中第三和第四子目标每个包括一对周期性结构。

22.项21的目标，其中当在衬底上时，第三子目标至少部分地覆盖第九周期性结构并且第四子目标至少部分地覆盖第十周期性结构，以及第九周期性结构在与第十周期性结构的不同层处。

23.项21或22的目标，其中第三和第四子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构。

24.项22的目标，其中第三和第四子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一配对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，其中第九周期性结构具有沿第一方向延伸的特征，并且第十周期性结构具有沿第二方向延伸的特征。

25.项16至24中任一项的目标，其中当在衬底上时，第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

26.项16至24中任一项的目标，其中当在衬底上时，第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于400μm²的连续区域内。

27.一种测量光刻工艺参数的方法，该方法包括：

利用辐射来照射衬底上的衍射测量目标，测量目标包括在第一层中的至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一子目标包括第一周期性结构，并且第二子目标包括第二周期性结构，其中第三周期性结构在第一层下方的第二不同层中至少部分地位于第一周期性结构下方，并且在第二层中没有周期性结构在第二周期性结构下方，以及其中第四周期性结构在第二层下方的第三不同层中至少部分地位于第二周期性结构的下方；以及

检测由至少第一至第四周期性结构散射的辐射以针对该目标获得表示光刻工艺的参数的测量结果。

28.项27的方法，其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计。

29.项28的方法，其中不同的设计包括与第二子目标相比具有不同的节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标。

30.项27至29中任一项的方法，其中第一和第二子目标包括具有沿第二方向延伸的特征的另一周期性结构，第二方向不同于第一和第二周期性结构的特征所分别延伸的第一方向。

31.项27至29中任一项的方法，其中第二周期性结构具有沿第二方向延伸的特征，第二方向不同于第一周期性结构的特征所延伸的第一方向。

32.项30或项31的方法，其中第三周期性结构具有沿第一方向延伸的特征并且第四周期性结构具有沿第二方向延伸的特征。

33.项27至29中任一项的方法，其中第一和第二子目标中的每一个的周期性结构以及第三和第四周期性结构的特征沿相同方向延伸。

34.项27至33中任一项的方法，进一步包括至少第三子目标和至少第四子目标，其中第三和第四子目标每个包括周期性结构。

35.项34的方法，其中第三子目标至少部分地覆盖衬底上的第五周期性结构并且第四子目标至少部分地覆盖衬底上的第六周期性结构，其中第五周期性结构在与第六周期性结构不同的层处。

36.项34或项35的方法，其中第三子目标包括具有沿第一方向延伸的特征的周期性结构，并且第四子目标包括具有沿第二不同方向延伸的特征的周期性结构。

37.项35的方法，其中第三子目标包括具有沿第一方向延伸的特征的周期性结构并且第四子目标包括具有沿第二不同方向延伸的特征的周期性结构，其中第五周期性结构具有沿第一方向延伸的特征并且第六周期性结构具有沿第二方向延伸的特征。

38.项27至37中任一项的方法，其中光刻工艺的参数包括套刻。

39.项27至38中任一项的方法，其中照射包括照射衍射测量目标上的测量点，其一次覆盖第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分。

40.项27至39中任一项的方法，其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

41.项27至39中任一项的方法，其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于400μm²的连续区域内。

42.项27至41中任一项的方法，其中针对用于衬底的不同工艺堆叠设计每个子目标。

43.项27至42中任一项的方法，其中针对用于多层套刻测量的不同层对设计每个子目标。

44.一种衍射测量目标，包括当在衬底上时在第一层中的至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一子目标包括第一周期性结构并且第二子目标包括第二周期性结构，以及包括第三周期性结构，当在衬底上时在第一层下方的第二不同层中至少部分地位于第一周期性结构下方，并且在第二层中没有周期性结构在第二周期性结构下方，以及包括第四周期性结构，当在衬底上时在第二层下方的第三不同层中至少部分地位于第二周期性结构下方。

45.项44的目标，其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计。

46.项45的目标，其中不同的设计包括与第二子目标相比具有不同节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标。

47.项44至46中任一项的目标，其中第一和第二子目标每个包括具有沿第二方向延伸的特征的另一周期性结构，第二方向不同于第一和第二周期性结构的特征所分别延伸的第一方向。

48.项44至47中任一项的目标，其中第二周期性结构具有沿第二方向延伸的特征，第二方向不同于第一周期性结构的特征所延伸的第一方向。

49.项47或项48的目标，其中第三周期性结构具有沿第一方向延伸的特征，并且第四周期性结构具有沿第二方向延伸的特征。

50.项44至46中任一项的目标，其中第一和第二子目标中的每一个的周期性结构以及第三和第四周期性结构的特征沿相同方向延伸。

51.项46至50中任一项的目标，进一步包括至少第三子目标和至少第四子目标，其中第三和第四子目标每个包括周期性结构。

52.项51的目标，其中当在衬底上时第三子目标至少部分地覆盖在衬底上的第五周期性结构并且第四子目标至少部分地覆盖衬底上的第六周期性结构，以及第五周期性结构在与第六周期性结构不同的层处。

53.项51或项52的目标，其中第三子目标包括具有沿第一方向延伸的特征的周期性结构，并且第四子目标包括具有沿第二不同方向延伸的特征的周期性结构。

54.项52的目标，其中第三子目标包括具有沿第一方向延伸的特征的周期性结构并且第四子目标包括具有沿第二不同方向延伸的特征的周期性结构，其中第五周期性结构具有沿第一方向延伸的特征并且第六周期性结构具有沿第二方向延伸的特征。

55.项44至54中任一项的目标，其中当在衬底上时第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在小于或等于1000μm²的连续区域内。

56.项44至55中任一项的目标，其中当在衬底上时第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在小于或等于400μm²的连续区域内。

57.一种测量光刻工艺的参数的方法，该方法包括：

利用辐射来照射衬底上的衍射测量目标，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计；以及

检测由至少第一和第二子目标散射的辐射以针对该目标获得表示光刻工艺的参数的测量结果。

58.项57的方法，其中第一子目标的周期性结构中的至少一个具有第一周期和第一特征或间隔宽度，其中第二子目标的周期性结构中的至少一个具有第二周期和第二特征或间隔宽度，以及其中不同的设计包括与第二周期、第二特征或间隔宽度或两者分别不同的第一周期、第一特征或间隔宽度或者两者。

59.项57或项58的方法，其中第一子目标至少部分地覆盖第九周期性结构并且第二子目标至少部分地覆盖第十周期性结构，其中第九周期性结构在衬底上位于与第十周期性结构不同的层处。

60.项59的方法，其中第九周期性结构的特征沿第一方向延伸并且第十周期性结构的特征沿第二方向延伸。

61.项60的方法，进一步包括至少第三子目标和至少第四子目标，其中第三和第四子目标每个包括周期性结构。

62.项61的方法，其中第三子目标至少部分地覆盖第十三周期性结构并且第四子目标至少部分地覆盖第十四周期性结构，其中第十三周期性结构在衬底上位于与第十四周期性结构不同的层处，并且第十四周期性结构在与第九和第十周期性结构不同的层处。

63.项57至62中任一项的方法，其中测量目标安装在400μm²的区域内。

64.项57至63中任一项的方法，其中光刻工艺的参数包括套刻。

65.项57至64中任一项的方法，其中针对用于衬底的不同工艺堆叠设计每个子目标。

66.项57至65中任一项的方法，其中照射包括照射衍射测量目标上的测量点，其一次覆盖第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分。

67.一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一配周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计。

68.项67的目标，其中当在衬底上时第一子目标至少部分地覆盖第九周期性结构并且第二子目标至少部分地覆盖第十周期性结构，以及第九周期性结构在衬底上位于与第十周期性结构不同的层处。

69.项68的目标，其中第九周期性结构的特征沿第一方向延伸并且第十周期性结构的特征沿第二方向延伸。

70.项69的目标，进一步包括至少第三子目标和至少第四子目标，其中第三和第四子目标每个包括周期性结构。

72.项70的目标，其中当在衬底上时第三子目标至少部分地覆盖第十三周期性结构并且第四子目标至少部分地覆盖第十四周期性结构，其中第十三周期性结构在衬底上位于与第十四周期性结构不同的层处，并且第十三和第十四周期性结构在与第九和第十周期性结构不同的层处。

73.项67至72中任一项的目标，其中当在衬底上时测量目标安装在400μm²的区域内。

74.项67至73中任一项的目标，其中第一子目标的周期性结构中的至少一个具有第一周期和第一特征或间隔宽度，其中第二子目标的周期性结构中的至少一个具有第二周期和第二特征或间隔宽度，以及其中不同的设计包括与第二周期、第二特征或间隔宽度或两者分别不同的第一周期、第一特征或间隔宽度或者两者。

75.项67至74中任一项的目标，其中针对用于光刻衬底的不同工艺堆叠设计每个子目标。

76.一种测量光刻工艺的参数的方法，该方法包括：

利用辐射来照射衬底上的衍射测量目标，测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一和第二子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一和第二目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内；以及

检测由至少第一和第二子目标散射的辐射以针对该目标获得表示光刻工艺的参数的测量结果。

77.项76的方法，其中第一子目标具有与第二子目标不同的设计。

78.项77的方法，其中不同的设计包括与第二子目标相比具有不同节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标。

79.项76至78中任一项的方法，其中第一子目标至少部分地覆盖第九周期性结构并且第二子目标至少部分地覆盖第十周期性结构，其中第九周期性结构在衬底上位于与第十周期性结构不同的层处。

80.项79的方法，其中第九周期性结构的特征沿第一方向延伸并且第十周期性结构沿第二方向延伸。

81.项80的方法，进一步包括至少第三子目标和至少第四子目标，其中第三和第四子目标每个包括周期性结构。

82.项81的方法，其中第三子目标至少部分地覆盖第十三周期性结构并且第四子目标至少部分地覆盖第十四周期性结构，其中第十三周期性结构在衬底上位于与第十四周期性结构不同的层处，并且第十三和第十四周期性结构在与第九和第十周期性结构不同的层处。

83.项76至82中任一项的方法，其中光刻工艺的参数包括套刻。

84.项76至83中任一项的方法，其中照射包括照射衍射测量目标上的测量点，其一次覆盖第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分。

85.项76至84中任一项的方法，其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于400μm²的连续区域内。

86.项76至85中任一项的方法，其中针对用于衬底的不同工艺堆叠设计每个子目标。

87.项76至86中任一项的方法，其中针对用于多层套刻测量的不同层对设计每个子目标。

88.一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中第一子目标和第二子目标每个包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

89.项88的目标，其中第二子目标具有与第一子目标不同的设计。

90.项88或项89的目标，其中当在衬底上时第一子目标至少部分地覆盖第九周期性结构并且第二子目标至少部分地覆盖第十周期性结构，以及第九周期性结构在衬底上位于与第十周期性结构不同的层处。

91.项90的目标，其中第九周期性结构的特征沿第一方向延伸并且第十周期性结构的特征沿第二方向延伸。

92.项91的目标，进一步包括至少第三子目标和至少第四子目标，其中第三和第四子目标每个包括周期性结构。

93.项92的目标，其中当在衬底上时第三子目标至少部分地覆盖第十三周期性结构并且第四子目标至少部分地覆盖第十四周期性结构，其中第十三周期性结构在衬底上位于与第十四周期性结构不同的层处，并且第十三和第十四周期性结构在与第九和第十周期性结构不同的层处。

94.项88至93中任一项的目标，其中当在衬底上时第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在小于或等于400μm²的连续区域内。

95.一种度量目标设计的方法，该方法包括：

接收针对衍射度量目标的设计的指示，衍射度量目标具有多个子目标，每个子目标包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构；

接收对于衍射度量目标的面积、尺寸或两者的约束；以及

通过处理器至少基于约束而选择衍射度量目标的设计。

96.项95的方法，其中对于衍射度量目标的面积、尺寸或两者的约束包括第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

97.项95或项96的方法，进一步包括接收关于至少两个不同工艺堆叠的信息，以及其中衍射度量目标的设计包括针对不同工艺堆叠设计的每个子目标。

98.项95至97中任一项的方法，进一步包括接收关于将要由衍射度量目标测量的多个层对的信息，以及其中衍射度量目标的设计包括针对不同层对设计的每个子目标。

99.项95至98中任一项的方法，其中衍射度量目标的设计包括与第二子目标相比具有不同节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标。

100.一种方法，包括：

利用辐射来照射衬底上的衍射测量目标，测量目标包括至少第一子目标、第二子目标和第三子目标，其中第一、第二和第三子目标在设计上不同。

101.项100的方法，其中不同设计包括第一至第三子目标中的一个与第一至第三子目标中的另一个相比具有不同节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割。

102.项100或项101的方法，其中第一子目标至少部分地覆盖第一周期性结构，第二子目标至少部分地覆盖第二周期性结构，以及第二子目标至少部分地覆盖第二周期性结构，其中第一周期性结构在衬底上位于与第二和第三周期性结构不同的层处，并且第二周期性结构在衬底上位于与第一和第二周期性结构不同的层处。

103.项100至102中任一项的方法，其中照射包括照射衍射测量目标上的测量点，其一次覆盖第一至第三子目标的每个周期性结构的至少一部分。

104.项100至103中任一项的方法，其中第一至第三子目标中的每一个的周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于400μm²的连续区域内。

105.项100至104中任一项的方法，其中针对用于衬底的不同工艺堆叠设计第一至第三子目标中的每一个。

106.项100至105中任一项的方法，其中针对用于多层套刻测量的不同层对设计第一至第三子目标中的每一个。

107.一种衍射度量目标，包括至少第一子目标、第二子目标和第三子目标，其中第一、第二和第三子目标在设计上不同。

108.项107的目标，其中不同设计包括第一至第三子目标中的一个与第一至第三子目标中的另一个相比具有不同的节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割。

109.项107或项108的目标，其中第一至第三子目标中的每一个的周期性结构的至少一部分在小于或等于400μm²的连续区域内。

110.项107至109中任一项的目标，其中针对用于衬底的不同工艺堆叠设计第一至第三子目标中的每一个。

111.项107至110中任一项的目标，其中针对用于多层套刻测量的不同层对设计第一至第三子目标中的每一个。

112.一种方法，包括测量两个层之间的套刻，该方法包括：

利用辐射来照射衬底上的衍射测量目标，其具有在两个层中的每一个层上的目标的一部分，其中两个层由至少一个其他层分离。

113.项112的方法，其中两个层的第一层包括至少第一子目标和第二子目标，其中第一周期性结构在两个层的第二层中至少部分地位于第一子目标下方，并且在第二层中没有周期性结构在第二子目标下方。

114.项113的方法，其中第一和第二子目标在设计上不同。

115.项114的方法，其中不同设计包括与第二子目标相比具有不同节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标。

116.项113至115中任一项的方法，其中第二周期性结构在至少一个其他层中至少部分地位于第二子目标下方。

117.项113至116中任一项的方法，其中照射包括照射衍射测量目标上的测量点，其一次覆盖第一和第二子目标的每个周期性结构的至少一部分。

118.项113至117中任一项的方法，其中第一和第二子目标中的每一个的周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于400μm²的连续区域内。

119.项113至118中任一项的方法，其中针对用于衬底的不同工艺堆叠设计第一和第二子目标中的每一个。

120.项113至119中任一项的方法，其中针对用于多层套刻测量的不同层对设计第一和第二子目标中的每一个。

121.一种设计衍射测量目标的布置的方法，目标包括多个子目标，每个子目标包括多个周期性结构并且每个子目标被设计为测量不同的层对或者测量不同工艺堆叠，该方法包括：

在目标区域内定位子目标的周期性结构；以及

在子目标中的至少一个的外围处定位辅助特征，辅助特征配置为减小在至少一个子目标的外围处的测得的强度峰值。

122.项121的方法，其中与子目标的特定周期性结构相邻并且随其朝向的辅助特征定位为与该周期性结构同相。

123.项121或122的方法，其中辅助特征包括多个辅助特征并且目标区域由实质上围绕目标区域的多个辅助特征限定。

124.项123的方法，其中辅助特征包括设置在目标区域内的每个子目标之间的另外多个辅助特征。

125.项124的方法，其中另外多个辅助特征被定位为填充在子目标之间的间隔，其包括相关检查波长的至少一半波长。

126.项121至125中任一项的方法，其中每个子目标实质上由辅助特征围绕以便从其周围环境隔离每个子目标。

127.项121至126中任一项的方法，其中辅助特征包括具有实质上小于多个子目标中的子目标的周期性结构的节距的节距的特征。

128.项121至127中任一项的方法，其中辅助特征的多个结构的节距使得辅助特征在使用度量方法检查目标期间不被检测到。

129.项121至128中任一项的方法，其中辅助特征定位为紧邻每个子目标的每个最外侧子结构。

130.项121至129中任一项的方法，进一步包括：

对通过使用基于衍射的度量方法检查目标而获得的结果图像进行建模；以及

评估目标布置是否针对使用基于衍射的度量方法的检测而被优化。

131.项130的方法，其中迭代地重复方法以便最优化目标布置。

132.项130或项131的方法，其中用于考虑特定目标布置是否视作是优化的准则包括选自以下的至少一个：

当使用基于衍射的度量方法检查时，确定在子目标外围处的强度是否与在子目标中心处的强度量级相同；

当使用基于衍射的度量方法检查时，确定在存在套刻、散焦和/或像差下在子目标外围处是否存在最小强度变化；

确定在子目标之间是否存在足够间距以用于针对相关检查波长范围的最佳目标识别；和/或

确定总光栅面积是否最大。

133.项121至132中任一项的方法，其中目标包括两个或多个套刻的目标层，其中上方目标层包括套刻偏移和辅助特征，以及其中偏移并未施加至上层中的辅助特征。

134.项121至132中任一项的方法，其中目标包括两个或多个套刻的目标层，其中上方目标层包括套刻偏移，以及其中上层不包括任何辅助特征。

135.项121至132中任一项的方法，其中辅助特征位于与至少一个子目标不同的层中。

136.一种衍射测量目标，包括：

在目标的目标区域中的多个子目标，每个子目标包括多个周期性结构并且每个子目标被设计为测量不同的层对或者测量不同的工艺堆叠；以及

在子目标中的至少一个的外围处的辅助特征，辅助特征配置为减小在子目标的外围处的测得的强度峰值。

137.项136的目标，其中辅助特征包括具有实质上小于多个子目标中的子目标的周期性结构的节距的节距的特征。

138.项136或项137的目标，其中每个子目标实质上由辅助特征围绕以便从其周围环境隔离每个子目标。

139.项136至138中任一项的目标，其中辅助特征包括多个辅助特征并且多个辅助特征实质上围绕目标区域。

140.项139的目标，其中辅助特征包括设置在目标区域内每个子目标之间的另外多个辅助特征。

141.项136至140中任一项的目标，其中辅助特征的特征的节距使得辅助特征在使用度量方法检查目标期间不被检测到。

142.项136至141中任一项的目标，其中辅助特征配置为减小在每个子目标外围处的衍射强度峰值。

143.项136至142中任一项的目标，其中辅助特征定位为紧邻每个子目标的每个最外侧子结构。

144.项136至143中任一项的目标，其中与子目标的特定周期性结构邻接并且随其朝向的辅助特征定位为与该周期性结构同相。

145.一种制造器件的方法，其中使用光刻工艺将器件图案应用至一系列衬底，该方法包括，使用项1至9、15至24、31至37、43至51、61至67或73至81中任一项的方法来检查形成作为在衬底中的至少一个上的器件图案的一部分或者除其以外的至少衍射测量目标，以及根据方法的结果控制光刻工艺以用于后续衬底。

146.一种非暂时性计算机程序产品，包括用于使处理器执行项1至9、15至24、31至37、43至51、56至67、73至81或82至96中任一项的方法的机器可读指令。

147.一种非暂时性计算机程序产品，包括限定项10至14、25至30、38至42、52至55、68至72或97至105中任一项的目标的机器可读指令或数据。

148.一种衬底，包括项10至14、25至30、38至42、52至55、68至72或97至105中任一项的目标。

149.一种图案化装置，其配置为至少部分地形成根据项10至14、25至30、38至42、52至55、68至72或97至105中任一项的衍射测量目标。

150.一种系统，包括：

检查设备，其配置为在衬底上的衍射测量目标上提供射束，以及检测由目标衍射的辐射以确定光刻工艺的参数；以及

项146或项147的非暂时性计算机程序产品。

151.项150的系统，进一步包括光刻设备，其包括配置为保持图案化装置以调制辐射射束的支撑结构、以及配置为将已调制射束投影至辐射敏感衬底上的投影光学系统。

尽管以上已经具体参考了在光学光刻的上下文中的本发明的实施例的使用，应该理解的是本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，以及其中上下文允许的，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的拓扑结构限定了形成在衬底上的图案。图案化装置的拓扑结构可以按压至被提供至衬底的抗蚀剂层中，通过施加电磁辐射、热、压力或其组合在衬底上固化抗蚀剂。在抗蚀剂被固化之后将图案化装置移出抗蚀剂。

在此所使用的术语“辐射”和“射束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有是或者约为365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5至20nm范围内的波长)、以及粒子束，诸如离子束或电子束。

其中上下文允许的，术语“透镜”可以指各种类型的光学部件的任意一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。

具体实施例的前述说明揭示了本发明的实施例的本质，使得他人可以通过应用在本领域内的知识容易地修改和/或适应这些具体实施例以用于各种应用，而不需要过度的试验，不脱离本发明的通常概念。因此，这些适应和修改意在基于在此所展示的教导和指导而在所公开实施例的含义和等价范围内。应该理解的是在此的短语或术语是为了以示例说明而非限制的目的，使得由本领域技术人员按照教导和指导解释本说明书的术语或短语。

本发明的宽度和范围不应受限于任意以上所述示例性实施例，而是应该仅根据以下权利要求及其等价形式而限定。

Claims (28)

1.一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括：

用辐射照射衬底上的衍射测量目标，所述测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中所述第一子目标和所述第二子目标均包括成对的周期性结构，以及其中所述第一子目标具有与所述第二子目标不同的设计，所述不同的设计包括与第二子目标周期性结构相比具有不同的节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标周期性结构；以及

检测由至少所述第一子目标和所述第二子目标散射的辐射，以针对该目标获得表示所述光刻工艺的参数的测量结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子目标至少部分地覆盖第五周期性结构，并且所述第二子目标至少部分地覆盖第六周期性结构，其中所述第五周期性结构在所述衬底上位于与所述第六周期性结构不同的层处。

3.一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中所述第一子目标和所述第二子目标均包括成对的周期性结构，以及其中所述第一子目标具有与所述第二子目标不同的设计，所述不同的设计包括与第二子目标周期性结构相比具有不同节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割的第一子目标周期性结构。

4.根据权利要求3所述的目标，其中当在衬底上时所述第一子目标至少部分地覆盖第五周期性结构并且所述第二子目标至少部分地覆盖第六周期性结构，以及所述第五周期性结构在与所述第六周期性结构不同的层处。

5.一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括：

用辐射照射衬底上的衍射测量目标，所述测量目标包括在第一层中的至少第一子目标和至少第二子目标，其中所述第一子目标包括第一周期性结构，并且所述第二子目标包括第二周期性结构，其中第三周期性结构在所述第一层下方的第二不同层中至少部分地位于所述第一周期性结构下方，并且在所述第二层中没有周期性结构在所述第二周期性结构下方，以及其中第四周期性结构在所述第二层下方的第三不同层中至少部分地位于所述第二周期性结构下方；以及

检测由至少所述第一周期性结构至所述第四周期性结构散射的辐射，以针对该目标获得表示所述光刻工艺的参数的测量结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一子目标具有与所述第二子目标不同的设计。

7.一种衍射测量目标，包括当在衬底上时在第一层中的至少第一子目标和至少第二子目标，其中所述第一子目标包括第一周期性结构，并且所述第二子目标包括第二周期性结构，以及包括第三周期性结构，其在所述衬底上时在所述第一层下方的第二不同层中至少部分地位于所述第一周期性结构下方，并且在所述第二层中没有周期性结构在所述第二周期性结构下方，以及包括第四周期性结构，其在所述衬底上时在所述第二层下方的第三不同层中至少部分地位于所述第二周期性结构下方。

8.根据权利要求7所述的目标，其中所述第一子目标具有与所述第二子目标不同的设计。

9.一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括：

用辐射照射衬底上的衍射测量目标，所述测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中所述第一子目标和所述第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中所述第一子目标具有与所述第二子目标不同的设计；以及

检测由至少所述第一子目标和所述第二子目标散射的辐射，以针对该目标获得表示所述光刻工艺的参数的测量结果。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一子目标的周期性结构中的至少一个具有第一周期和第一特征或间隔宽度，其中所述第二子目标的周期性结构中的至少一个具有第二周期和第二特征或间隔宽度，以及其中所述不同设计包括分别与所述第二周期、所述第二特征或间隔宽度或两者不同的所述第一周期、所述第一特征或间隔宽度或者两者。

11.一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中所述第一子目标和所述第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中所述第一子目标具有与所述第二子目标不同的设计。

12.根据权利要求11所述的目标，其中当在衬底上时所述第一子目标至少部分地覆盖第九周期性结构并且所述第二子目标至少部分地覆盖第十周期性结构，以及所述第九周期性结构在所述衬底上位于与所述第十周期性结构不同的层处。

13.一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括：

用辐射照射衬底上的衍射测量目标，所述测量目标包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中所述第一子目标和所述第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中所述第一子目标和所述第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在所述衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内；以及

检测由至少所述第一子目标和所述第二子目标散射的辐射，以针对该目标获得表示所述光刻工艺的参数的测量结果。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一子目标具有与所述第二子目标不同的设计。

15.一种衍射测量目标，包括至少第一子目标和至少第二子目标，其中所述第一子目标和所述第二子目标均包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构，以及其中所述第一子目标和所述第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

16.根据权利要求15所述的目标，其中所述第二子目标具有与所述第一子目标不同的设计。

17.一种度量目标设计的方法，所述方法包括：

接收针对衍射度量目标的设计的指示，所述衍射度量目标具有多个子目标，每个子目标包括具有沿第一方向延伸的特征的第一对周期性结构、以及具有沿第二不同方向延伸的特征的第二对周期性结构；

接收对于所述衍射度量目标的面积、尺寸或两者的约束；以及

通过处理器至少基于所述约束来选择所述衍射度量目标的设计。

18.根据权利要求17所述的方法，其中对于所述衍射度量目标的面积、尺寸或两者的约束包括所述第一子目标和所述第二子目标的每个周期性结构的至少一部分在衬底上的小于或等于1000μm²的连续区域内。

19.一种方法，包括：

用辐射照射在衬底上的衍射测量目标，所述测量目标包括至少第一子目标、第二子目标和第三子目标，其中所述第一子目标、所述第二子目标和所述第三子目标具有不同的设计。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述不同的设计包括所述第一子目标至所述第三子目标中的一个与所述第一子目标至所述第三子目标的另一个相比具有不同的节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割。

21.一种衍射度量目标，包括至少第一子目标、第二子目标和第三子目标，其中所述第一子目标、所述第二子目标和所述第三子目标具有不同的设计。

22.根据权利要求21所述的目标，其中所述不同设计包括所述第一子目标至所述第三子目标中的一个与所述第一子目标至所述第三子目标中的另一个相比具有不同节距、特征宽度、间隔宽度和/或分割。

23.一种包括测量两个层之间的套刻的方法，所述方法包括：

用辐射照射衬底上的衍射测量目标，其在所述两个层中的每一个上具有所述目标的一部分，其中所述两个层由至少一个其他层分离。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述两个层的第一层包括至少第一子目标和第二子目标，其中第一周期性结构在所述两个层的第二层中至少部分地位于所述第一子目标下方，并且在所述第二层中没有周期性结构在所述第二子目标下方。

25.一种设计衍射测量目标的布置的方法，所述目标包括多个子目标，每个子目标包括多个周期性结构并且每个子目标被设计为测量不同的层对或者测量不同的工艺堆叠，所述方法包括：

在目标区域内定位所述子目标的周期性结构；以及

在所述子目标中的至少一个子目标的外围处定位辅助特征，所述辅助特征配置为减小在该至少一个子目标的外围处的测得的强度峰值。

26.根据权利要求25所述的方法，其中与子目标的特定周期性结构相邻并且随其朝向的辅助特征定位为与该周期性结构同相。

27.一种衍射测量目标，包括：

在所述目标的目标区域中的多个子目标，每个子目标包括多个周期性结构并且每个子目标被设计为测量不同的层对或者测量不同的工艺堆叠；以及

在所述子目标中的至少一个的外围处的辅助特征，所述辅助特征配置为减小在所述子目标的外围处的测得的强度峰值。

28.根据权利要求27所述的目标，其中所述辅助特征包括具有实质上小于所述多个子目标中的子目标的周期性结构的节距的节距的特征。