CN107430349A

CN107430349A - 用于检查及量测的方法和设备

Info

Publication number: CN107430349A
Application number: CN201680013983.XA
Authority: CN
Inventors: 谢特·泰门·范德波斯特
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: KR102030100B1; US20160258810A1; TW201643387A; TWI579539B; WO2016139057A1; NL2016279A; CN107430349B; KR20170117191A; US9851246B2

Abstract

公开了一种用于光学量测的方法和设备。例如，公开了一种涉及用于目标的辐射强度分布的方法，所述辐射强度分布是使用与所述目标相距一间隙处的光学部件进行测量的，所述方法包括将用于所述辐射强度分布的辐射强度变化的校正因子作为所述间隙的距离的变化的函数来计算。

Description

用于检查及量测的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月5日递交的欧洲申请15157799.6的优先权，并且其通过引用全文并入本文。

技术领域

本说明书涉及一种用于校正从量测目标获取的所测量的辐射分布中的误差的方法和设备。

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、一个或更多个管芯)上。所述图案的转移通常是通过将图案成像至被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地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。也可以通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

为了监测光刻过程，图案化的衬底被检查，并且图案化的衬底的一个或更多个参数被测量。所述一个或更多个参数可以包括例如形成在图案化的衬底中或图案化的衬底上的连续的层之间的重叠误差和/或经过显影的光敏抗蚀剂的临界线宽。可以在产品衬底的目标本身上和/或在设置在衬底上的专用的量测目标上执行所述测量。存在多种技术用于测量在光刻过程中形成的显微结构，包括使用扫描电子显微镜和/或不同的专用工具来进行测量。

一种快速且非侵入形式的专用的检查工具是散射仪，其中辐射束被引导至衬底表面上的目标上，并且测量散射或反射束的属性。通过在所述束已经被衬底反射或散射之前和之后比较所述束的一个或更多个属性，可以确定衬底的一个或更多个属性。已知两种主要类型的散射仪。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量散射到特定的窄的角度范围中的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角分辨(angularly resolved)散射仪使用单色的辐射束，并且将散射的辐射的强度作为角度的函数来测量。

散射测量的特定应用是在周期性的目标内测量特征非对称性。这可以被用作例如重叠误差的测量，但是其他应用也是已知的。在角分辨散射仪中，可以通过比较衍射光谱的相对部分(例如，将周期性光栅的衍射光谱中的-1级和+1级进行比较)来测量非对称性。这可以用例如在美国专利申请公开号US2006-066855中描述的角分辨散射来简单地完成。

发明内容

随着在光刻处理中物理尺寸的减小，例如需要增大测量精确度和/或减小专用于量测的目标所占据的空间。基于图像的散射测量已经被设计为允许使用更小的目标，通过使用-1和+1级的辐射来轮流获取目标的单独的图像。在已公开的美国专利申请公开号US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0044470中描述了该基于图像的技术的示例，它们通过引用全文并入本文。

然而，对于目标尺寸的进一步减小和对于改进的精确度的需要继续存在，并且现有的技术遇到各种限制，这些限制使得很难保持精确度和/或减小目标的尺寸。用以改进检查和测量技术的另一种方法是使用固体浸没透镜(SIL)作为最接近于所述衬底表面的光学元件。SIL与衬底表面(例如，目标表面)的极限接近导致具有大于1的非常高效的数值孔径(NA)。使用具有该SIL的非相干或相干辐射源允许检查非常小的目标。

为了利用增大数值孔径的优点，SIL和衬底之间的间隙应当被设定为期望值。例如，间隙可以在10-50nm的范围内以使SIL与衬底处于有效光学接触。示例性的光学间隙测量方法和设备可以包含检测在高数值孔径元件中的偏振的交叉部件。交叉偏振信号然后被检测器记录并且可以被用作在间隙控制过程中的输入参数。在另一个示例中，该间隙可以通过参考经反射的激光辐射强度而被控制。如将理解的，可以使用其它方法和设备来获得代表所述间隙的信号(例如代表其尺寸或其与标准尺寸的偏离的信号)。

不论是哪一种检测方法，都应当建立SIL(或其它部件)和衬底(或其它表面)之间的间隙，并且通常通过相关联的致动器和控制系统来将该间隙保持在期望的间隙距离或距离范围。这是因为从被目标改变方向的辐射导出的测量数据(例如强度数据、图像等)以及使用SIL(或其他部件)而获得的测量数据依赖于/取决于所述间隙，因此任何感兴趣的参数(例如目标图案的一部分的高度、目标图案的一部分的宽度、目标图案的一个或更多的各种层的厚度)将依赖于/取决于所述间隙距离，这是因为从衬底改变方向的辐射将被短暂地耦合至SIL。

但是，不论是用于建立和保持所期望的间隙的控制机构，残余动态误差通常存在于所述间隙中，即该间隙距离距期望的或希望的间隙距离有动态误差。并且，已经发现甚至在绝对意义上的间隙距离的小的变化可能导致在从测量数据导出的感兴趣的一个或更多个参数的确定中不能接受的程度上的大的误差。因此，例如期望提供一种或更多种方法和设备以针对于SIL和衬底之间的间隙中的残余误差来校正使用SIL(或其他部件)而获得的测量数据，和/或通过使用经校正后的测量数据来导出感兴趣的参数。

在一个方面中，提供了一种用来校正与目标相关联的辐射强度的方法，用于重构与目标相关的一个或更多个感兴趣的参数。

在一个方面中，提供了一种涉及使用在距离目标一间隙处的光学部件所测量到的目标的辐射强度分布的方法，所述方法包括：

将用于辐射强度分布的辐射强度变化的校正因子计算作为所述间隙的距离的变化的函数。

在一个方面中，提供了一种方法，包括：

对于给定的目标结构，计算出辐射强度对介于目标结构和光学元件之间的间隙的依赖性的二阶导数张量；

确定在测量周期上的间隙变化分布的统计方差；和

基于所述统计方差和二阶导数张量确定目标结构的辐射强度的变化。

在一个方面中，提供了一种方法，包括：

对于给定的目标结构，计算出辐射强度对介于所述目标结构和光学元件之间的间隙的依赖性的二阶导数张量；

对于目标的测量周期来评估间隙变化分布的统计方差，所述间隙变化分布基于所测量的间隙信号；和

基于二阶导数张量和间隙变化分布的统计方差将跨所述目标结构的平均辐射强度变化评估为间隙的变化的函数。

附图说明

现在参照随附的附图，仅以举例的方式，描述实施例，在附图中：

图1示意性地示出一种光刻设备的实施例；

图2示意性地示出光刻单元或簇的实施例；

图3示意性地示出示例性的检查设备和量测技术；

图4示意性地示出示例性的检查设备；

图5示出检查设备的照射斑和量测目标之间的关系；

图6示意性地示出基于测量数据来导出感兴趣的参数的过程；

图7示出目标标识的一个节距的示例；

图8示出了包含固体浸没透镜(SIL)的示例性的检查设备；

图9示出间隙与其名义值的偏离的模拟值(间隙变化)对时间的示例；

图10A-10C示出在各自的不同的获取时间上与两组数据相关联的示例性的模拟间隙变化分布；

图11A示出针对于一组用于重构目标图案的模拟间隙分布而发生顶部CD的变化的各种模拟值的示例性频率；

图11B示出针对于一组用于重构目标图案的模拟间隙分布而发生底部CD的变化的各种模拟值的示例性频率；

图11C示出针对于一组用于重构目标图案的模拟间隙分布而发生光栅的高度变化的各种模拟值的示例性频率；

图11D示出针对于一组用于重构目标图案的模拟间隙分布而发生间隙距离的变化的各种模拟值的示例性频率；

图12A-12D示出针对于各种不同类型的间隙分布的数学矩量CD(对于顶部CD)中的变化对模拟间隙分布的数学矩量的各种模拟值的依赖性；

图13A-13G示出与目标图案相关的各种参数的CD中的变化与模拟的间隙分布的方差(第二数学矩量)的依赖性；

图14示出基于使用SIL获得的测量数据导出目标图案的感兴趣的一个或更多个参数的过程的流程图；和

图15示意性地示出基于使用SIL而获得的测量数据来得到户目标图案的感兴趣的一个或更多个参数的过程的流程图。

具体实施方式

在详细地描述实施例之前，给出可以实施实施例的示例性的环境是有益的。

图1示意地示出一种光刻设备LA。所述设备包括：

-照射系统(照射器)IL，其被配置用于调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)；

-支撑结构(例如掩模台)MT，其被构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据某些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)WT，其被构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据某些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)PL，其被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(例如包括一个或更多个管芯)上，所述投影系统被支撑在参考框架(RF)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。

支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计、以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式支撑所述图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。这里使用的任何术语“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WTa、WTb，两个或更多图案形成装置台，在投影系统下面、没有专用于例如便于测量和/或清洗等等的衬底的衬底台WTa和台WTb)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。例如，可以进行使用对准传感器AS的对准测量和/或使用水平传感器LS的水平(高度、倾斜等等)测量。

所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如图案形成装置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公知的。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可以包括被配置为调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。

所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PL，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、二维编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(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)的帮助来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影系统PL的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。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支撑结构MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变形，或完全不同的使用模式。

如图2所示，光刻设备LA可能形成光刻单元LC(有时也称为光刻单元或者光刻簇)的一部分，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。传统地，这些包括用以沉积一个或更多个抗蚀剂层的一个或更多个旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的一个或更多个显影器DE、一个或更多个激冷板CH和/或一个或更多个烘烤板BK。衬底输送装置或机械人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取一个或更多个衬底，继而将它们在不同的处理设备之间移动，然后将它们传递到光刻设备的进料台(loading bay)LB。经常统称为轨道的这些设备处在轨道控制单元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控制所述光刻设备。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。

为了使得由光刻设备曝光的衬底被正确地和一致地曝光，需要检查经过曝光的衬底以测量一个或更多个属性，例如连续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。因此，光刻单元LC所位于其中的制造设施还通常包括量测系统MET，所述量测系统MET接收已经在光刻单元中被处理的一些或所有衬底W。量测系统MET可以是光刻单元LC的一部分，例如，其可以为光刻设备LA的一部分。

量测结果可以直接或间接提供给监督控制系统SCS。如果检测到误差，可以对后续衬底的曝光进行调整(尤其是在检查能够很快完成且足够迅速到使该批次的一个或更多个其他衬底仍处于待曝光状态的情况下)，和/或可以对曝光过的衬底的后续曝光进行调整。此外，已经曝光过的衬底也可以被剥离并被重新加工以提高产率，或可以被遗弃，由此避免在已知存在缺陷的衬底上进行进一步处理。在衬底的仅仅一些目标部分存在缺陷的情况下，可以仅对认为是完好的那些目标部分进行进一步曝光。

在量测系统MET中，检查设备被用于确定衬底的一个或更多个属性，且尤其，用于确定不同的衬底的一个或更多个属性如何变化或同一衬底的不同层如何从层到层变化。检查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。为了能进行迅速的测量，需要所述检查设备在曝光后立即测量在经过曝光的抗蚀剂层中的一个或更多个属性。然而，抗蚀剂中的潜像具有低的对比度(在已被辐射曝光的抗蚀剂部分和尚未经过辐射曝光的抗蚀剂部分之间仅有很小的折射率差)，且并非所有的检查设备都具有足够的灵敏度以对潜像进行有效测量。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的部分和未经曝光的部分之间的对比度。在该此段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜的。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，或者在诸如蚀刻这样的图案转移步骤之后，对经过显影的抗蚀剂图像进行测量。后一种可能性限制了有缺陷的衬底进行重新加工的可能性，但是仍可以提供有用的信息。

图3示出示例性的检查设备(例如，散射仪)。该检查设备包括宽带(白光)辐射投影装置2，其将辐射投影到衬底W上。经反射的辐射被传递至光谱仪检测器4，该光谱仪检测器4测量镜面反射后的辐射的光谱10(强度是波长的函数)，如图所示，例如在左下侧的图中。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器PU来重构，例如通过严格耦合波分析和非线性回归，或者通过与模拟光谱库进行比较，如图3的右下侧所示。通常，对于所述重构，已知所述结构的总体形式，且根据制作所述结构的工艺过程的知识/了解来假定一些参数，仅留有所述结构的一些参数待根据测量数据来确定。这种检查设备可以被配置为正入射检查设备或斜入射检查设备。

可以使用的另一检查设备如图4所示。在该装置中，由辐射源2发出的辐射采用透镜系统12来进行准直并且被透射通过干涉滤光片13和偏振器17，由部分反射表面16反射并经由具有高数值孔径(NA)(期望地至少0.9或至少0.95)的物镜15来在衬底W上聚焦成斑S。浸没检查设备(使用相对高的折射率的流体，例如水)可以甚至具有超过1的数值孔径。

正如在光刻设备LA中，在测量操作过程中，可以提供一个或更多个衬底台以保持所述衬底W。衬底台在形式上可以与图1的衬底台WTa、WTb相似或相同。在检查设备与光刻设备相集成的示例中，它们甚至可以为相同的衬底台。可以对被配置为相对于测量光学系统精确地定位所述衬底的第二定位装置PW提供粗略和精细定位装置。例如提供各种传感器和致动器以获取所感兴趣的目标的位置，并且将它带至在物镜15下面的位置。通常地，在跨衬底W的不同位置处将在目标上进行许多测量。可以沿X和Y方向移动所述衬底支撑件以获取不同目标，并且可以沿Z方向移动所述衬底支撑件以获得目标相对于光学系统的焦点而言的期望位置。当例如在实践中所述光学系统可以保持基本静止(通常沿X和Y方向，但是也许也沿Z方向)并且仅所述衬底移动时，将操作认为和描述为好像物镜相对于衬底被带到不同位置是方便的。假设衬底和光学系统的相对位置是正确的，那么在原理上无关紧要的是，它们中的哪一个在现实世界中移动、或者是否它们都移动、或者光学系统的一部分移动(例如在Z和/或倾斜方向上)同时光学系统的其余部分静止和衬底移动(例如，沿X和Y方向，但是可选地也可以沿Z和/或倾斜方向)的组合。

然后，被衬底W改变方向的辐射穿过部分反射表面16进入检测器18，以便检测所述光谱。检测器可以位于在透镜系统15的焦距处的后投影光瞳平面11上，然而，所述光瞳平面可以替代地利用辅助的光学装置(未示出)在检测器上重新成像。所述光瞳平面是在其中辐射的径向位置限定入射角而角位置限定辐射的方位角的平面。所述检测器可以为二维检测器，以使得可以测量出衬底目标30的二维角散射光谱。检测器18可以是例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的阵列，且可以采用例如每帧40毫秒的积分时间。

参考束可以被用于例如测量所述入射辐射的强度。为此，当辐射束入射到部分反射表面16上时，辐射束的一部分被透射通过所述部分反射表面16作为参考束朝向参考反射镜14行进。然后，所述参考束被投影到同一检测器18的不同部分上，或替代地被投影到不同检测器上(未示出)。

一个或更多个干涉滤光片13可用于在如405-790nm或甚至更低(例如200-300nm)的范围中选择感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调的，而不是包括一组不同的滤光片。光栅可以被用于替代干涉滤光片。孔径光阑或空间光调制器(未示出)可以设置在照射路径中以控制在目标上辐射的入射角的范围。

检测器18可以测量单一波长(或窄波长范围)的经改变方向的辐射的强度，所述强度在多个波长处是分立的，或者所述强度在一个波长范围上被积分。进而，检测器可以独立地测量横向磁偏振和横向电偏振辐射的强度和/或在横向磁偏振和横向电偏振辐射之间的相位差。

衬底W上的目标30可以是一维光栅，其被印刷成使得在显影之后，所述条纹由实抗蚀剂线构成。目标30可以是二维光栅，其被印刷成使得在显影之后，所述光栅由抗蚀剂中的实抗蚀剂柱或通孔而形成。所述条纹、柱或通孔可以被蚀刻到所述衬底中。该图案(例如条纹、柱或通孔的图案)对于光刻投影设备(尤其是投影系统PS)中的色像差和照射对称度是敏感的，且这种像差的存在将表明在所印刷的光栅中的变化。相应地，所印刷的光栅的测量数据被用来重构所述光栅。一维光栅的一个或更多个参数(例如线宽和/或形状)，或者二维光栅的一个或更多个参数(诸如柱或通孔宽度或长度或形状)可以被输入到重构过程中，所述重构过程由处理器PU根据关于印刷步骤和/或其他的检查过程的知识/了解而实现。

除了通过重构来进行的对参数的测量，角分辨率散射测量在产品和/或抗蚀剂图案中的特征的非对称性的测量中是有用的。非对称性测量的特定应用是用于重叠的测量，其中目标30包括一组周期性的特征，其叠加在另一组上。例如在美国专利申请公开号US2006-066855中描述了使用图3或图4的仪器进行非对称性测量的构思，其全文并入本文。简单地说，当目标的衍射光谱中的衍射级的位置仅仅通过目标的周期性而被确定时，衍射光谱中的非对称性表示组成所述目标的单独特征中的非对称性。在图4的仪器中，检测器18可以是图像传感器，在衍射级中的该非对称性直接表现为由检测器18记录的光瞳图像中的非对称性。该非对称性可以通过在单元PU中的数字图像处理而被测量，并且相对于已知的重叠值而被校准。

图5示出了典型的目标30的平面图和在图4的设备中的照明斑S的范围。为了获得免于来自周围结构的干扰的衍射光谱，在一个实施例中，目标30是大于照射斑S的宽度(例如，直径)的周期性的结构(例如，光栅)。斑S的宽度可以小于目标的宽度和长度。换句话说，目标被照射“未充满”，并且衍射信号免于受到在目标本身之外的产品特征等等的干扰。照射布置2、12、13、17可以被配置为提供跨物镜15的整个光瞳面上的均匀强度的照射。替代地，通过例如在照射路径中包括孔径，照射可以被限制为在轴方向或离轴方向。

图6示意性地示出基于使用量测而获得的测量数据的确定出目标图案的感兴趣的一个或更多个参数的示例性过程。由检测器18所检测到的辐射提供了用于目标30’的所测量到的辐射分布108。这种测量到的辐射分布108包含使得能够导出感兴趣的参数的信息，所述感兴趣的参数诸如在衬底中或衬底上所形成的连续层之间的重叠误差和/或例如显影后的光致抗蚀剂的临界尺寸。图7图示出目标(诸如目标30、30’)的示例性的部分和构成目标和与目标相关的各种材料的示例性层。例如，目标可以包括叠置在裸露的硅衬底700上的二氧化硅层(SiO₂)710。叠置于层710上的可以是氮化硅层(Si₃N₄)720，其可以形成光栅特征，具有叠置于其上的TEOS(正硅酸乙酯)层730。叠置于层730上的是另一氮化硅层(Si₃N₄)740，其可以形成另一光栅特征(例如用于测量重叠/叠置的光栅特征)。图7还示出目标的各种参数，其帮助限定所述目标，例如表示层710的厚度的距离H1，表示层720的厚度的距离H2，表示层730的厚度的距离H3，表示层740的厚度的距离H4，层740的顶部临界尺寸TCD，以及层740的底部临界尺寸BCD。这些各种(和其它)参数影响到在检测器18处所获得的辐射分布。

对于给定的目标30’，辐射分布208可以通过使用例如数值麦克斯韦求解器210由用于目标30’的图案的参数化模型而计算/或模拟获得。参数化模型206可以包括在图7中示出的一个或更多个参数，和/或诸如一个或更多个层的折射率的其它参数、一个或更多个层的侧壁角等。参数的初始值可以是被测量的目标所预想的那些参数的初始值。之后，测量到的辐射分布108在212处与计算出的辐射分布208比较以确定它们二者之间的差别。如果存在差别，则可以使参数化模型206的一个或更多个参数的值变化，使得计算出新的计算的辐射分布208并且与测量到的辐射分布108比较，直至在测量到的辐射分布108和计算出的辐射分布208之间存在充分的匹配。此时，参数化模型206的参数的值提供了实际目标30’的几何构型的良好的或最佳的匹配。参数化模型(例如CD)中的那些参数中的一个可以由使用者使用，来用于评价所述光刻过程。另外或可替代地，可以由参数化模型的一个或更多个值来导出感兴趣的参数。

但是，存在减小由量测目标占据的空间的需要。

例如，期望减小在衬底上的目标部分C之间的“划线”的宽度，其中量测目标已经按照惯例地被定位。另外或替代地，期望例如将量测目标包含在器件图案本身内，以允许更精确地监测和修正诸如CD和/或重叠这样的参数中的变化。为此，最近已经设计了基于衍射的量测的替代方法。例如，在基于图像的量测中，目标的两个图像被制成，每个使用衍射光谱的不同的选定级。比较两个图像，可以获得非对称性的信息。通过选择图像的部分，可以从目标信号的周围分离所述目标信号。目标可以被制成更小，并且无需为正方形，使得几个目标可以被包含在相同的照射斑内。在美国专利申请公开出版物US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0044470中描述了此技术的示例。

除了或替代减小由量测目标占据的空间，需要改善测量本身的属性，诸如它们的精确度。例如，期望例如获得更高的测量灵敏度。另外或替代地，期望例如获得在上文描述的重构中的各个参数之间的更好的解耦。例如，期望通过减小或消除与影响另一感兴趣的参数的一个感兴趣参数相关联的测量的作用来获得特定的感兴趣参数中每一个参数的更佳的值。

因为对尺寸减小和/或精确度的需要继续存在，现有的技术可以满足一些技术限制。例如，一些方法需要捕获至少±1衍射级。考虑物镜15的数值孔径，其限制了目标的周期性结构的节距(L)。为了提高敏感度和/或减小目标尺寸，可以考虑使用更短的波长λ。进一步地，目标不能太小，否则它将不具有将被视为周期性结构的足够特征。因此，重叠(作为一个示例)被通过使用具有远大于产品(例如，器件)布局的尺寸的尺寸的周期性结构特征(例如，线)来测量，使重叠测量更不可靠。理想地，特征线和节距应当具有与产品特征相似的尺寸。

图8示出了一种检查设备，其中可以实现测量自身(例如精确度)的属性的改善和/或目标尺寸的减小。在图8中，斑S’(如果例如期望更小的目标，那么其可能小于常规的斑)可以被施加至目标30’(其可以小于常规情况，例如更小的节距的特征，如果在例如期望的是更小的目标的情况下)。在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件。

比较图8的设备与图4的设备，第一个差别是在目标30’附近提供了附加的透镜元件60。该附加的透镜是微小的固体浸没透镜(SIL)，具有仅在毫米量级上的宽度(例如，直径)，例如在1mm至5mm的范围内，例如约2mm。在一个示例中，SIL包括接收基本正入射到其表面上的辐射射线的材料的半球。在一个实施例中，SIL可以是诸如超半球这样的不同的形状。在一个实施例中，SIL由折射率n的材料(例如，玻璃、熔融石英、材料的组合等等)组成。在SIL的材料中，原始的光线的数值孔径被乘以n。接收的射线开始聚焦在大约半球或超半球的中心处，并且形成斑，所述斑与不存在SIL的情况下的斑相比小n倍。例如，具有n＝2的典型的玻璃半球将使得经聚焦的斑的宽度减小2倍。

将光学元件浸没在液体中已经被用来增大显微术和光刻术的分辨率。固体浸没透镜可以获得相似的增益，而没有液体浸没的不利/问题。然而，为了确保增大的NA确实增大了系统的分辨率，SIL的底部必须与目标30接触或者定位成非常靠近目标。这限制了其实际应用。

还可以使用所谓的微SIL。这种SIL的宽度(例如，直径)小许多倍，例如宽度约2微米，而不是约2毫米。在一个示例中，其中在图8的设备中的SIL 60为微型的SIL，其可以具有小于或等于10μm(可能地小于或等于5μm)的宽度(例如，直径)。

无论使用小型的还是微SIL 60，其可以被附接在可移动支撑件上使得控制对衬底的对准和接近比具有更大的宽度的透镜的情况更简单。例如，图8中的SIL 60被安装在框架62上。在一个实施例中，框架62是可移动的。可以提供致动器以移动框架62。在一个实施例中，框架62支撑所述物镜15。相应地，在一个实施例中，框架62可以一起移动所述物镜15和SIL 60。在一个实施例中，用于框架62的致动器可以被配置为用以基本上沿Z方向移动框架62(和SIL 60)。在一个实施例中，用于框架62的致动器可以被配置为围绕X轴和/或Y轴移动所述框架62(和SIL 60)。在一个实施例中，SIL 60处在相对于框架62相对固定的位置。这可以被称为单台布置，其中所述物镜15和SIL 60相对于彼此固定，并且通过框架62的致动器而移动。在这种情况下，好处可以是，所述SIL可以机械地定位在物镜的焦点中。

如上所述，图8中的SIL 60被安装在框架62上，在一个实施例中，框架支撑物镜15。当然，SIL 60可以被安装在与支撑物镜15的框架分开的框架上。在一个实施例中，SIL 60经由臂64和致动器66来与框架(例如，框架62)连接。致动器66例如可以在操作中是压电的或者音圈致动的。SIL 60具有致动器以导致在可移动物镜15和SIL 60之间的相对移动的布置可以被称为双台布置。在双台中，可以分离开某些功能。例如，(相对大的)物镜台包括相对重的物镜且可以具有相对大的运动范围。在一个实施例中，物镜台可以仅仅基本上沿Z方向(基本上垂直于表面)移动。另外，可以具有足以实现相对长的位移范围、但是可能对于小的表面扰动的抑制并不充分的(例如太低)的特定的带宽(例如～100Hz)。(相对小的)SIL台包括相对轻的SIL并且可以具有相对小的运动范围。在一个实施例中，SIL台可以用至少三个自由度，例如沿Z方向和围绕X轴和/或Y轴移动，以基本上平行于所述表面而定位SIL。另外，其可以具有特定的带宽(例如足够高的)以抑制小的表面扰动(例如～1-5nm)。SIL台可以不具有足以覆盖期望的全部行程范围的机械范围。因此，SIL台可以被用于在所述表面上方大约10-50nm处定位所述SIL，同时物镜台可以相对于所述表面将物镜定位在焦点处。

致动器66可以与一个或更多个其它的致动器组合操作来关于所述目标而整体定位所述物镜。关于上面提到的粗略定位装置和精细定位装置，例如，致动器66可以被视为超精细定位装置。这些不同定位装置的伺服控制回路可以彼此相集成。部件62、64和66以及衬底台和定位装置(上面提到的但是在图8中未示出)形成用于以彼此紧密靠近的方式来定位所述SIL和所述目标T的支撑设备。如上所述，原则上，SIL 60可以刚性地安装到框架62上，和/或可以具有更大的宽度。分开的臂和致动器允许更容易地控制非常小的间隙，如下面将更详细地讨论的。

包含有SIL 60会开启聚焦成小得多的斑S’的可能性。SIL通过从目标捕获所述近场辐射而工作，并且为此其被基本上被定位成与目标结构相距比辐射的一个波长(λ)更近，通常比半个波长更近，例如约λ/20。距离越近，近场信号与仪器的耦合将越强。介于SIL 60和目标30’之间的间隙因此可以小于100nm，例如在10nm和50nm之间。因为所述检查设备的NA被有效地增大，则增强了敏感性和参数的去相关性，使得目标的周期性结构的节距可以被减小为更接近于产品尺寸。

在微SIL将会被使用的示例中，常规上例如在散射仪中使用的所述类型的不相干的辐射不能被聚焦成像微SIL一样小的微米尺寸的斑。因此，在该实施例中、或在使用了大-SIL(即比微-SIL更大的SIL)的实施例中，辐射源2可以被改变成相干源。因此，激光源70经由光纤72与照明光学装置12等耦接。对衬底上的斑尺寸的限制由聚焦透镜系统的数值孔径和激光波长来设定。作为使用空间相干辐射的附加好处，具有激光辐射源70的仪器可以被用于执行不同类型的散射测量或测量。例如，相干傅立叶散射测量(CFS)可以被用于测量所述目标。

如上面强调的，在SIL和目标之间应当维持小间隙。同样如上面强调的，用于控制所述间隙的已知技术具有限制，特别是当各种不同的目标结构和材料将被检查时。

但是，即使改善了对间隙的控制，所述控制系统的残余动态误差将(若并非不可能)也会是难以消除的。即，不管所述控制机构，间隙的实际值(例如在10-50nm的范围中的值、例如20、25、30或35nm)可能变化，这是因为诸如在设备中的振动、围绕所述设备的移动、设备所在的地板的振动、范德华力上的变化率等等的各种因素。

图9示出与间隙的名义值的示例性偏差相对于通过使用在10-50nm的范围中的间隙处的SIL而获取测量数据的时间的关系。也就是，图9中所绘制的变量是从期望的或预期的间隙值的变化，而不是绝对间隙距离的测量值，且这一数据针对于SIL被控制成特定的名义值。如从图9所见，虽然变化率的绝对值可能相对较小，但是变化是非常显著的，并且一些值可以是在相对高程度上与名义值相比的。因此，当从使用SIL而测量到的辐射分布导出感兴趣的一个或更多的参数时，假设间隙采取在获取时间之上的单个值并且误差并非足够显著可能是不正确的。因此，假设在测量数据的获取周期之上的用于间隙距离的单个值可能降低感兴趣的一个或更多个重构参数的精度。因此，期望将校正应用至测量数据，和/或从测量数据导出的感兴趣的一个或更多的参数，以考虑间隙距离的变化率。

因此，为了进行这种类型的校正，它们应当是间隙距离变化的度量。间隙变化率可以通过使用任何可利用的间隙相关的信号来确定或测量。在实施例中，用于控制所述间隙的控制信号可以用作间隙变化的代用品或替代物(proxy)。这样的信号可以是足以针对于特定的数据收集/集合而实时地测量所述间隙变化分布。另外，如本领域中已知的，间隙误差信号(GES)可以被使用，和可以现在或之后通过使用本领域中已知的任何一种技术来获得或测量。另外，为了能实现对特定一组测量数据的校正，关于与测量数据相关的间隙变化(例如其的值)的信息应当是可利用的。例如，可以提供关于间隙变化的(例如其的值)的信息，如果不是全部的话，至少是测量数据的获取时间的一部分。例如，可以提供在获得测量数据的全部或一部分的时刻之前所获得的关于间隙变化(例如其的值)的信息，例如在获取期间没有实际地对其进行测量的情况下所获得的动态行为。

图10A至图10C显示针对两组示例性数据收集/集合在三个不同时间间隔(分别为2毫秒、10毫秒和60毫秒)上的间隙变化的分布的曲线图。所述分布示出在特定获取时间期间针对于x轴上的间隙的特定变化在y轴上的概率。可以看出，间隙变化分布可能针对不同数据收集/集合不同。因此，间隙变化分布不仅取决于特定获取时间处和期间的SIL的动态行为，而且取决于对所述行为进行测量的获取时间。因此，不仅由于在所述获取时间期间的间隙距离的变化率，而且由于数据的收集/集合之间的所述变化的变化率，同一目标在相同的一般条件(例如，相同的名义间隙距离、测量辐射波长等等)下的测量可产生不同组的测量数据，且因此得到一个或更多个被导出的感兴趣参数的不同值。

如上文所论述，通过SIL耦合的辐射的强度对间隙的变化是敏感的。因此，间隙中的甚至小的残余误差(例如，大约1纳米的量级(如在图9中所见))仍可引起大于所期望的公差水平的重构误差。例如，图11A至图11D显示出(分别)针对目标(诸如图7的目标)的模拟测量的顶部CD、底部CD、目标的光栅特征的高度(例如，图7中的H1)以及平均间隙的(例如，通过模拟)被计算的变化。在这一示例中，多次确定来自目标的辐射强度分布，每一模拟在特定获取时间(例如，2毫秒)内具有其自身的各自的间隙分布。从那些辐射强度分布导出所述顶部CD、所述底部CD以及光栅特征的高度，且之后确定它们与实际CD相比的变化(因为这是被模拟的数据，真实的CD是已知的)。另外，平均间隙是在获取时间上的间隙距离的平均值，且计算出其从名义间隙距离的变化。因此，曲线图在x轴上显示特定参数的变化的百分比(即，与其真实或名义值的变化)，且在y轴上显示该特定变化在所述一组被模拟的测量中出现的次数。虽然光栅特征的高度在其CD变化上显示小的方差(且所述变化几乎为零，即，如根据被模拟的强度分布所确定的高度大部分匹配于如在模拟中所使用的高度)且平均间隙的变化被相当均匀地分布，但可出乎意料地看出，顶部CD和底部CD的变化的分布中存在非常显著的非均一性，而且所述分布从零偏斜掠过(skew)。

因此，在一实施例中，提出一种用以校正用于重构与目标相关的一个或更多个感兴趣的参数的辐射强度的方法和设备。因此，为此，提供一种可以应用于被测量或被计算的强度分布以实现校正后的强度分布的校正，所述校正后的强度分布可以用以导出一个或更多个感兴趣的参数。

为了实现所述校正，可建立强度分布相对于光栅模型参数的模型。具体地，可建立强度分布的变化相对于一个或更多个光栅模型参数的变化的模型。例如，光栅模型参数的变化ΔP_i与光瞳中所测量到的像素的强度变化ΔI之间的关系可被写成以下泰勒(Taylor)展开式：

其中J、H和T分别表示像素强度相对于参数的一阶、二阶以及三阶导数张量，且是由以下给出：

如果假设仅间隙变化ΔA是非零(即除间隙的变化之外完美的模型)，那么由于间隙中的变化，则平均强度变化可以被表达成：

其中μ_i表示间隙变化分布的第i个数学矩量(即分布形状参数)，且指数a表示间隙参数的指数。因此，所述矩量由下述给出：

其中X表示间隙距离变化。因此，第一矩量μ₁是间隙变化分布的平均值，第二矩量μ₂是间隙变化分布的方差，第三矩量μ₃是间隙变化分布的偏度/偏态(即偏斜性)，第四矩量μ₄是间隙变化分布的峰度/峰态，等等。因此，强度变化的变化可以被计算作为间隙变化分布的各种矩量的函数。

现在，可以针对间隙分布的各种矩量来评估各种感兴趣参数中的每一者的变化(所述参数是由强度分布重构的)。例如，图12A至图12D示出针对间隙变化分布的第一至第四数学矩量(“x”)的各种值由一组模拟间隙变化分布而计算获得的顶部CP中的计算变化(“y”)。图12A显示对于第一矩量(平均值)的结果，图12B显示对于第二矩量(方差)的结果，图12C显示对于第三矩量(偏态)的结果，以及图12D显示对于第四矩量(峰态)的结果。图12C和12D显示偏态和峰态的归一化值。在回顾图12A-12D时，从图12B显而易见的是顶部CD与针对于一组间隙变化分布的间隙变化分布的第二矩量(即方差)强相关即显著相关。

图13A至13G显示针对于间隙变化分布的第二矩量(方差)(“x”)的各个值由一组模拟的间隙变化分布而计算得到的各个感兴趣参数(“y”)的计算变化。图13A显示出对于顶部CD的结果，图13B显示对于底部CD的结果，图13C显示对于H1的结果(参见图7)，图13D显示对于H2的结果(参见图7)，图13E显示对于H3的结果(参见图7)，图13F显示对于H4的结果(参见图7)，以及图13G显示对于平均间隙的结果。如图13A-F中所显示的在间隙变化分布的方差和感兴趣的各种参数之间的显著(线性)相关是清楚可见的。

基于图12A-C和图13A-F可以得到结论：(1)一阶强度变化(在间隙变化分布的平均值上是线性的)由间隙参数自身完全吸收；(2)二阶强度变化(在间隙变化分布的方差上是线性的)导致一个或更多个其它感兴趣参数的变化对所述方差是线性的；和(3)三阶强度变化(在间隙变化分布的偏态上是线性的)或更高阶的强度变化可能太小而不对一个或更多个其它感兴趣的参数产生显著作用(虽然对于更大的准确度，其可能被包括在计算中)。

因此，为了移除由于间隙的动态残余误差所导致的感兴趣参数的不希望的变化，可能可以基于可应用的模型(即在测量时的特定名义间隙值、被测量的特定目标结构(例如目标的层的尺寸、折射率等)、所使用的特定辐射波长和/或偏振等)计算二阶导数张量的H_aa元素的校正因子。在实施例中，二阶导数张量被跨整个光瞳而计算，即包括在光瞳中的各个点(像素)的映射图或矩阵。之后，结合针对于特定测量数据获取所计算的间隙变化分布的方差μ₂，可以用例如低的计算成本来校正强度分布。

因此，当基于从目标获得的被测量的辐射分布来重构一个或更多个感兴趣的参数时，可以因而充分地基于上文所论述的模型仅计算二阶导数张量(例如海森(Hessian)矩阵)的元素H_aa一次，以校正间隙的动态残余误差。另外，可以通过使用表示间隙距离或其变化的控制信号来在数据获取期间近乎实时地获得方差μ₂。因此，通过使用针对于特定的目标和测量条件而计算出的二阶导数张量以及由特定的测量数据获取而计算得到的方差，强度分布可以因此被以低的计算成本进行校正。

图14显示根据实施例的对强度分布进行校正的方法的流程图。在步骤S101，对于给定的目标结构和测量条件(例如，名义的间隙值、辐射波长和/或偏振)，计算出辐射强度对在目标与光学元件之间的间隙变化的依赖性的二阶导数张量(例如，海森矩阵)。可以使用(例如)使用给定的目标结构和测量条件的适合的模拟或其他数学计算来计算出二阶导数张量。

例如，可以如下计算出导数张量，首先对于一阶导数张量，向由一组参数P＝(pl,p2,p3，...)参数化的目标(例如，光栅)提供模型。求解器(例如，麦克斯韦求解器)可以计算出将会针对具有给定参数的此目标所测量的光瞳强度分布。光瞳中的强度分布由I(kx，ky)表示，其中(kx，ky)是光瞳的坐标。因此，可针对所述一组名义参数P_nom＝(pl，p2,...)计算出名义光瞳I_nom(kx，ky|pl，p2,…)，且对于每一参数，可在参数变化一小的量的情况下计算出强度。对于第一参数，所述强度将会是用于参数值P＝(p1+delta，p2,…)的dI₁(kx,ky|pl+delta,p2,…)，且具有小的delta。之后，由J₁(kx,ky)＝(dI₁(kx,ky|pl+delta,p2,…)－I_nom(kx，ky|pl，p2,…))/delta给出第一参数的一阶导数(雅可比行列式(Jacobian))。用以计算二阶或高阶导数张量的程序是相似的，以下情况除外：现在也包括高阶交叉项，例如，针对贡献H₁₂(kx，ky)＝(dI₁₂(kx，ky)-I_nom(kx,ky))/delta^2来计算出光瞳dI₁₂(kx，ky|pl+delta,p2+delta,P3,…)，等等。

在步骤S102，确定了对于获取周期的间隙变化分布的统计方差。该间隙变化分布基于测量的或其它间隙信号。如已经论述的，间隙信号可以是表示绝对间隙或间隙变化的任何信号。例如，测量的间隙信号可以是从控制器接收到的控制信号，用于相对于目标表面来定位SIL。

在步骤S103，由于间隙变化造成的跨光瞳的点(像素)处的辐射强度的变化(例如平均变化)基于对于特定点的二阶导数张量和间隙变化分布的统计方差来计算。

在步骤S104，可以基于辐射强度的所计算的变化来将校正应用于与目标相关联的强度分布。例如，在各种空间位置处所计算的辐射强度变化可以减去使用SIL所获得的对应的各个空间位置处的所测量的辐射强度、或与之相加，以获得经校正后的所测量的辐射强度分布。因此，例如，所述辐射强度分布108可以被校正以获得经校正后的辐射强度分布，该经校正后的辐射强度分布可以是至212处的评价的输入。或者，在各个空间位置处所测量的辐射强度变化可以减去使用例如诸如210的数值麦克斯韦求解器所获得的相对应的各个空间位置处的计算的辐射强度、或与之相加，以获得经校正后的计算出的辐射强度分布。因此，例如，计算出的辐射强度分布208可以被校正以获得经校正后的辐射强度分布，该经校正后的辐射强度分布可以是至212处的评价的输入。计算出的经校正后的辐射强度分布校正了间隙的变化，而不管用于建立和维持间隙的控制机构。

在步骤S105，可以在过程中使用经校正后的辐射强度分布，以获得目标的一个或更多个感兴趣的参数。因此，如上文所论述的，所测量的辐射强度分布108或计算出的辐射强度分布208可以被如上所述地校正且用于图6的过程中，作为通往用于导出与来自所测量的辐射强度分布的目标相关的一个或更多个感兴趣参数的步骤212的输入。因此，经校正后的辐射分布可以用于重构与所测量的目标结构相关联的一个或更多个感兴趣参数。

前面的论述假定仅间隙的变化是非零的。然而，这可能并非始终是成立的。因此，在一些情形中很可能的情况是，其他参数(例如光栅结构的高度、层的高度，等等)的变化对于重构是非零的。因此，给定的像素的光瞳相对于感兴趣的非零参数而言的平均辐射强度变化可以被写成间隙变化分布的统计方差μ2的函数，如下：

因此，如果对于除了间隙之外的感兴趣的一个或更多的参数的变化是非零的情形而言，期望有更佳的精确度，那么可以用二次重构的计算成本，通过使用来自第一次重构的重构后的参数变化(即使用等式(5))而计算出三阶导数张量的系数T_aai(例如仅一次)，以执行其中使用等式(8)来校正光瞳的迭代步骤。或者说，一旦计算出了辐射强度对于一个或更多个参数的间隙变化的依赖性的三阶导数张量，那么对于一个或更多个参数中的每一个参数来评估辐射强度的变化。因此，辐射强度的这种变化是基于间隙变化分布的统计方差、二阶导数张量、三阶导数张量和一个或更多个参数的变化而计算的。因此，对于测量的或计算的辐射分布的更加鲁棒性的校正可以在之后被迭代地评估，以提供对于与目标相关的一个或更多个参数的更加精确的重构而言的更加精确的计算出的辐射分布。因为所述一个或更多个参数中每一个参数的三阶导数张量可能需要仅被计算一次，所以对于第二次迭代的计算成本是相对低的。

可以通过将两个步骤组合到单个优化例行程序中来进一步减小对于上述的两个迭代过程的计算成本(用于基于所计算出的辐射分布来计算所述一个或更多个参数)。在这样的优化的例行程序中，光瞳在第一次优化的一个或更多个中间步骤中被再次校正。这将减小计算时间，这是因为可能不需要第二次全部重构。

图15示意性地示出强度分布的校正和在使用SIL而测量的目标的一个或更多的参数的重构过程中使用经校正后的强度分布的流程图。在1500，设定对于目标结构的名义参数化模型(例如，具有与目标相关联的一个或更多个层的尺寸、一个或更多个层的一个或更多的折射率、用于测量的名义间隙值、所测量的辐射波长和/或偏振，等等)。在1502，对于作为模型的一个或更多个参数的变化的函数的强度的变化的二阶导数张量(且可选地，一个或更多个更高阶的导数张量，例如三阶导数张量)被计算。参见例如方程(3)。例如，对于作为间隙变化的函数的强度的变化的二阶导数张量可以被计算。在1506，从使用SIL利用用测量束来测量目标所预期到的理想光瞳(辐射分布)被通过使用所述名义参数化模型而计算，且可选地被针对于各种间隙值而计算。

在1504，对于目标使用所述SIL来测量辐射强度分布。另外，在1508，对于用来获得1504的所测量到的辐射强度分布的获取时间的至少一部分来获得间隙变化分布。可选地，在1510，如果对于在1506处的各种间隙值计算出理想光瞳，那么可以通过基于在1506处所获得的各种间隙值的理想光瞳和在1508处所获得的间隙变化分布来计算出光瞳的加权平均值，来获得修改后的理想光瞳。可选地，可以将修改后的理想光瞳用在重构过程中来替代图6中的计算的辐射强度分布208。该修改后的理想光瞳将不会包括针对间隙变化的校正，但是将会仅考量到对在产生经修改后的光瞳中的间隙变化。在1514，从间隙变化分布计算一个或更多个数学矩量。例如，可以计算间隙变化分布的方差。

在1516，基于在1502确定的二阶(和/或更高阶)导数张量和基于在1514处的间隙变化分布来计算出经校正后的辐射强度分布。该经校正后的辐射强度分布可以是1506处的理想光瞳的经校正后的版本、在1510处的修改后的理想光瞳的经校正后的版本、或在1504处的测量出的辐射强度分布的经校正后的版本。

在1518处，将校正辐射强度分布应用至重构过程以导出目标的一个或更多个感兴趣的参数。例如，图6的过程可以在1518处使用。如果使用图6的过程，那么可以用在1506处的理想光瞳的经校正后的版本、或在1510处的修改后的理想光瞳来替代计算出的辐射强度分布208。类似地，如果图6的过程被使用，那么可以用1504的测量后的辐射强度分布的经校正后的版本来替代测量后的辐射强度分布108。

因此，在实施例中，间隙控制信号用于在获取时间期间确定所述间隙的动态(和因此分布)，以将此信息(例如以前馈的方式)应用至所述模型化，例如从所测量到的辐射来重构感兴趣的参数。另外，在实施例中，所述间隙变化分布函数被用来建模/模型化所测量的光瞳。在实施例中，在间隙变化分布的统计方差和光瞳的强度之间的关系被用来在测量期间对所述间隙的动态残余误差的测量到的或计算出的光瞳进行校正。在实施例中，迭代模型用来合并光瞳的校正中的参数变化的作用，使得校正方法对于模型误差而言更加鲁棒/稳定。

因此，实施例可以使得能减小再现性误差并且因此允许感兴趣的重构参数具有更佳的精度。因为实施例是基于算法逼近的(即模型化测量后的数据的一种特殊的方式)，所以将很可能是比硬件方案更加便宜的方案(例如，一种用以降低所述间隙变化的有所改善的机械或控制系统)。

虽然在本文中所公开的实施例将光学量测用作所公开的技术的应用，但是该技术可以用在用于重构基于由SIL捕获的辐射的结构的SIL的其他应用中，或在物体被定位和/或保持得非常靠近于另一物体的任何其他应用中。所述技术不需要如上所述地被排他地应用，且可以与一个或更多的其它技术组合使用，包括在引述的文件中所论述的一个或更多的技术。

本发明的实施例可以采用包含描述本文所公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序，或具有其中存储有这样的计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。另外，机器可读指令可以被内嵌于两个或更多的计算机程序中。所述两个或更多个计算机程序可以存储在一个或更多个不同的存储器/或数据存储介质中。

本文中所描述的任何控制器可以当一个或更多个计算机程序被位于光刻设备的至少一个部件内的一个或更多个计算机处理器读取时各自地或组合地操作。控制器可以各自地或组合地具有用于接收、处理和发送信号的任何合适的配置。一个或更多个处理器被配置为用以与控制器中的至少一个控制器通信。例如，每一个控制器可以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个处理器。控制器可以包括用于存储该计算机程序的数据存储介质，和/或用以接收该介质的硬件。因此，控制器(多个控制器)可以根据一个或更多个计算机程序的机器可读指令工作。

虽然在本文中具体参考了将检查设备用在IC的制造中，但是应该理解到这里所述的检查设备可以具有其他的应用，诸如集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解到，在这种可替代的应用的情形中，本文对术语“晶片”或“管芯”的任何使用可以被认为是分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中。在可应用的情况下，可以将本文的所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如以便产生多层IC，从而使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

在下面编号的项目中提供了根据本发明的进一步的实施例：

1.一种涉及使用在距离目标一间隙处的光学部件而测量的目标的辐射强度分布的方法，所述方法包括：

将用于辐射强度分布的辐射强度变化的校正因子作为所述间隙的距离的变化的函数来计算。

2.根据项目1所述的方法，其中所述校正因子包括二阶导数张量。

3.根据项目1或2所述的方法，还包括在所述目标的测量期间计算所述间隙的间隙变化分布的方差。

4.根据项目1-3中任一项目所述的方法，还包括基于所述校正因子来校正所述辐射强度分布。

5.根据项目4所述的方法，其中所述校正还包括基于在目标的测量期间所述间隙的间隙变化分布的方差来校正所述辐射强度分布。

6.根据项目4或5所述的方法，还包括基于校正后的辐射分布来导出所述目标的感兴趣的参数。

7.根据项目4-6中任一项目所述的方法，其中校正后的辐射强度分布是测量的辐射强度分布。

8.根据项目1-7中任一项目所述的方法，还包括：

对于目标结构，计算针对辐射强度分布的辐射强度的变化对除了间隙的距离的变化之外的参数的变化的依赖性的三阶导数张量；和

将辐射强度的变化确定为在目标的测量期间所述间隙的距离的变化的统计方差的函数，将用于辐射强度分布的辐射强度的变化的二阶导数张量确定为所述间隙的距离的变化、三阶导数张量以及所述参数的变化的函数。

9.根据项目1-8中任一项目所述的方法，其中所述光学部件包括固体浸没透镜，且所述间隙小于或等于100nm。

10.根据项目1-9中任一项目所述的方法，其中所述间隙变化分布基于测量的间隙信号。

11.根据项目1-10中任一项目所述的方法，其中所述校正因子包括对于辐射强度分布的多个像素中的每一个的校正。

12.一种方法，包括：

对于给定的结构，计算辐射强度对目标结构和光学元件之间的间隙的依赖性的二阶导数张量；

确定在测量周期上的间隙变化分布的统计方差；和

基于所述统计方差和二阶导数张量来确定目标结构的辐射强度的变化。

13.根据项目12所述的方法，其中所述间隙变化分布基于测量的间隙信号。

14.根据项目13所述的方法，其中所述测量的间隙信号包括从相对于所述目标定位所述光学元件的控制器所接收的间隙控制信号。

15.根据项目12-14中任一项目所述的方法，其中所述确定步骤还包括将辐射强度的已确定的变化应用至所述目标结构的辐射强度分布，以获得目标结构的校正后的辐射强度分布。

16.根据项目15所述的方法，还包括基于所述校正后的辐射强度分布导出与所述目标相关联的参数。

17.根据项目12-16中任一项目所述的方法，还包括：

对于目标结构，计算针对辐射强度对除了间隙的距离的变化之外的参数的变化的依赖性的三阶导数张量；和

其中确定辐射强度的变化的步骤还基于三阶导数张量以及所述参数的变化。

18.根据项目12-17中任一项目所述的方法，其中所述光学部件包括固体浸没透镜，且所述间隙小于或等于100nm。

19.一种方法，包括：

对于给定的目标结构，计算针对辐射强度对介于所述目标结构和光学元件之间的间隙的依赖性的二阶导数张量；

对于目标的测量周期评估间隙变化分布的统计方差，所述间隙变化分布基于测量的间隙信号；和

基于二阶导数张量和间隙变化分布的统计方差将跨光瞳的平均辐射强度分布评估为间隙的变化的函数。

20.一种制造器件的方法，其中通过使用光刻过程将器件图案施加至一系列衬底，所述方法包括：

通过使用根据项目1-19中任一项目所述的方法来检查形成为所述衬底中的至少一个衬底上的、器件图案的一部分或除了所述器件图案以外的一部分的至少一个目标；和

根据所述方法的结果来控制用于之后的衬底的光刻过程。

21.一种非易失性的计算机程序产品，包括用于使处理器执行项目1-19中任一项目所述的方法的机器可读指令。

虽然对将本发明的实施例用在光学光刻术的情形中在上文做出了具体的参考，但是将理解本发明可以用于其它应用中，例如压印光刻术，在情况允许时，不限于光学光刻术。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)(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学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。

尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如本文公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘等等)的形式，或在其中具有该计算机程序的数据存储介质。

上面的描述是为了说明而不是限制性的。因此，本领域技术人员应该认识到，在不背离下面给出的权利要求的范围的情况下可以对所描述的本发明做出修改。

Claims

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述校正因子包括二阶导数张量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括在所述目标的测量期间计算所述间隙的间隙变化分布的方差。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括基于所述校正因子来校正所述辐射强度分布。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述校正还包括基于在目标的测量期间所述间隙的间隙变化分布的方差来校正所述辐射强度分布。

6.根据权利要求4或5所述的方法，还包括基于校正后的辐射分布导出所述目标的感兴趣的参数。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其中校正后的辐射强度分布是测量到的辐射强度分布。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，还包括：

将辐射强度的变化确定为在目标的测量期间的间隙的距离的变化的统计方差的函数，将用于辐射强度分布的辐射强度的变化的二阶导数张量确定为间隙的距离的变化、三阶导数张量、以及所述参数的变化的函数。

9.一种方法，包括：

对于给定的结构，计算辐射强度对介于目标结构和光学元件之间的间隙的依赖性的二阶导数张量；

确定在测量周期上的间隙变化分布的统计方差；和

基于所述统计方差和二阶导数张量确定所述目标结构的辐射强度的变化。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述间隙变化分布基于测量的间隙信号。

11.一种方法，包括：

对于给定的目标结构，计算辐射强度对介于所述目标结构和光学元件之间的间隙的依赖性的二阶导数张量；

对于目标的测量周期来评估间隙变化分布的统计方差，所述间隙变化分布基于测量的间隙信号；和

基于二阶导数张量和间隙变化分布的统计方差将跨光瞳的平均辐射强度变化评估为间隙的变化的函数。

12.一种制造器件的方法，其中通过使用光刻过程将器件图案施加至一系列衬底，所述方法包括：

通过使用根据权利要求1-11中任一项所述的方法检查形成为所述衬底中的至少一个衬底上的器件图案的一部分或在所述器件图案旁边的一部分的至少一个目标；和

根据所述方法的结果来控制用于之后的衬底的光刻过程。

13.一种非易失性的计算机程序产品，包括用于使处理器执行根据权利要求1-11中任一项所述的方法的机器可读指令。

14.一种系统，包括：

检查设备，所述检查设备被配置为将束提供在衬底上的测量目标上提并且检测被所述目标改变方向的辐射，以确定光刻过程的参数；和

根据权利要求13所述的非易失性的计算机程序产品。

15.根据权利要求14所述的系统，还包括光刻设备，所述光刻设备包括：

支撑结构，所述支撑结构被配置为用以保持图案形成装置以调制辐射束，和

投影光学系统，所述投影光学系统被布置为将经调制的辐射束投影到辐射敏感衬底上。