CN107430350A - 计量方法和设备、计算机程序和光刻系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种测量光刻工艺的参数的方法、以及相关联的计算机程序和设备。该方法包括在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括在衬底的不同层上的第一结构和第二结构。利用测量辐射来测量每个目标结构以获取目标结构中的目标非对称性的测量，目标非对称性包括由于第一和第二结构的未对准而产生的套刻贡献、以及由于至少第一结构中的结构非对称性而产生的结构贡献。获取与每个目标结构的至少第一结构中的结构非对称性相关的结构非对称性特性，结构非对称性特性与测量辐射的至少一个所选择的特性无关。然后使用目标非对称性的测量和结构非对称性特性来确定每个目标结构的目标非对称性的套刻贡献。

Description

计量方法和设备、计算机程序和光刻系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年2月4日提交的欧洲申请15153851.9的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及可用在例如通过光刻技术来制造器件中的计量的方法和装置，并且涉及使用光刻技术来制造器件的方法。
背景技术
光刻设备是一种将期望的图案施加到衬底上、通常是施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用在例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以使用替代地称为掩模或掩模版的图案化装置来生成要形成在IC的单独层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或若干管芯中的部分)上。图案的转移通常经由到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的成像来实现。通常，单个衬底将包含连续地图案化的相邻目标部分的网络。在光刻工艺中，通常期望对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行这样的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(overlay)(即，器件中两个层的对准精度的测量)的专用工具。套刻可以在两个层之间的未对准程度方面来被描述，例如参考1nm的所测量的套刻可以描述其中两个层有1nm的未对准的情况。
近来，各种形式的散射仪已经被开发用于光刻领域。这些装置将辐射束引导到目标结构上，并且测量所散射的辐射的一个或多个属性(例如作为波长的函数的在单个反射角下的强度；作为反射角的函数的在一个或多个波长下的强度；或者作为反射角的函数的极化)，以获取“频谱”，从该频谱能够确定目标的感兴趣属性。感兴趣的属性的确定可以通过各种技术来执行：例如通过诸如严格耦合波分析或有限元方法等迭代方法来重构目标结构；库搜索；和主分量分析。
常规散射仪使用的目标结构相对较大(例如，40μm×40μm)的光栅，并且测量光束生成小于光栅的点(即，光栅欠填充)。这简化了目标结构的数学重构，因为它可以被视为无限的。然而，为了将目标结构的尺寸减小到例如10μm×10μm或更小，例如，使得它们可以被定位在产品特征之中，而不是被定位在划线中，已经提出了其中光栅比测量点小(即，光栅过填充)的计量方法。通常使用暗场散射法来测量这样的目标结构，在暗场散射法中，第零阶衍射(对应于镜面反射)被阻挡，并且仅较高阶被处理。暗场计量的示例可以在国际专利申请WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到，这些文献通过引用整体并入本文。在专利公开US20110027704A、US20110043791A和US20120242970A中描述了该技术的进一步发展。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。使用对衍射阶数的暗场检测的基于衍射的套刻使得能够在较小的目标结构上进行套刻测量。这些目标结构可以比照射点小，并且可以被晶片上的产品结构包围。目标结构可以包括可以在一个图像中测量的多个目标。
在已知的计量技术中，通过以下方式来获取套刻测量结果：在某些条件下测量目标结构两次，同时旋转目标结构或者改变照射模式或成像模式以单独获取第-1和第+1阶衍射强度。对于给定的目标结构，强度非对称性(这些阶衍射强度的比较)提供了目标非对称性的测量，即，目标结构中的非对称性。目标结构中的这种非对称性可以用作套刻误差(两个层的不期望的未对准)的指示符。
虽然已知的基于暗场图像的套刻测量是快速且计算上非常简单的(一旦校准)，但是它们依赖于以下假设：套刻(即，套刻误差和故意偏差)是目标结构中的目标非对称性的唯一原因。目标结构中的任何其他非对称性(诸如一个或两个重叠光栅内的特征的结构非对称性)也会导致第一(或其他更高)阶的强度非对称性。这种由于结构非对称性而导致的与套刻无关的强度非对称性明显地扰乱了套刻测量，给出了不准确的套刻测量。目标结构的最下部或底部光栅的非对称性是结构非对称性的常见形式。它可以起源于例如在最初形成底部光栅之后执行的诸如化学机械抛光(CMP)等晶片加工步骤中。
因此，期望以更直接和简单的方式来区分由套刻误差和其他影响引起的对目标非对称性的贡献。
发明内容
本发明在第一方面提供了一种测量光刻工艺的参数的方法，该方法包括以下步骤：
在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括在衬底的不同层上的第一结构和第二结构；
利用测量辐射来测量每个目标结构以获取目标结构中的目标非对称性的测量，所述目标非对称性包括由于第一和第二结构的未对准而产生的套刻贡献、以及由于至少所述第一结构中的结构非对称性而产生的结构贡献；
获取与每个目标结构的至少第一结构中的结构非对称性相关的结构非对称性特性，所述结构非对称性特性与所述测量辐射的至少一个所选择的特性无关；以及
根据所述目标非对称性的测量和所述结构非对称性特性来确定每个目标结构的目标非对称性的套刻贡献。
本发明在第二方面提供了一种用于测量光刻工艺的参数的计量设备，该计量设备可操作为执行第一方面的方法。计量设备可以包括用于所述衬底的支承件，该衬底上具有多个目标结构；用于执行测量每个目标结构的所述步骤的光学系统；以及被布置为执行确定每个目标结构的目标非对称性的套刻贡献的所述步骤的处理器。
本发明在第三方面提供了一种光刻系统，其包括：
光刻设备，包括：
被布置为照射图案的照射光学系统；
被布置为向衬底上投影图案的图像的投影光学系统；以及
根据第二方面的计量设备。
本发明还提供了一种包括处理器可读指令的计算机程序，处理器可读指令在合适的处理器控制的装置上运行时引起处理器控制的设备执行第一方面的方法，本发明还提供了一种包括这样的计算机程序的计算机程序载体。处理器控制的设备可以包括第二方面的计量设备或第三方面的光刻系统。
本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作将在下面参考附图来详细描述。注意，本发明不限于本文中描述的具体实施例。这样的实施例仅在本文中被呈现用于说明的目的。基于本文中包含的教导，附加的实施例对于相关领域的技术人员是显而易见的。
附图说明
现在将通过仅示例的方式参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：
图1描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；
图2描绘了根据本发明的实施例的光刻单元或簇；
图3包括(a)根据本发明的实施例的使用第一对照射孔径来测量目标时使用的暗场散射仪的示意图，(b)对于给定照射方向的目标光栅的衍射光谱的细节，(c)在使用散射仪进行基于衍射的套刻测量时提供另外的照射模式的第二对照射孔径，以及(d)组合第一对孔径和第二对孔径的第三对照射孔径；
图4描绘了衬底上的已知形式的多光栅目标和测量点的轮廓；
图5描绘了在图3的散射仪中获取的图4的目标的图像；
图6是示出使用图3的散射仪并且可适配以形成本发明的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重叠光栅的示意性截面；
图7(d)是由于处理效应而在底部光栅中具有结构非对称性的重叠光栅的示意性截面；
图8示出了不受结构非对称性的影响的理想目标结构中的套刻测量的已知原理；
图9示出了在非理想目标结构中的套刻测量的已知原理，其具有如WO 2013143814A1中公开的结构非对称性的校正；以及
图10示出了使用(a)第一测量配方和(b)第二测量配方测量的目标结构的结构非对称性映射。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，呈现可以实现本发明的实施例的示例环境是有启发性的。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)的照射光学系统(照射器)IL、被构造为支承图案化装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM的图案化装置支承件或支承结构(例如，掩模台)MT，第一定位器PM被配置为根据特定参数精确地定位图案化装置；被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W并且连接到第二定位器PW的衬底台(例如，晶片台)WT，第二定位器PW被配置为根据某些参数精确地定位衬底；以及被配置为将通过图案化装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上的投影光学系统(例如，折射投影透镜系统)PS。
照射光学系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件、或其任何组合。
图案化装置支承件以取决于图案化装置的方位、光刻设备的设计和其他条件(诸如图案化装置是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案化装置。图案化装置支承件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置。图案化装置支承件可以是例如框架或台，其根据需要可以是固定的或可移动的。图案化装置支承件可以确保图案化装置例如关于投影系统位于期望的位置。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为是更通用的术语“图案化装置”的同义词。
本文中使用的术语“图案化装置”应当被广泛地解释为指代可以用于在其截面中向辐射束赋予图案以便诸如在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，在图案包括相移特征或所谓的辅助特征的情况下。通常，被赋予辐射束的图案将对应于在诸如集成电路等目标部分中产生的器件中的特定功能层。
图案化装置可以是透射的或反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括掩模类型，诸如二进制、交替相移和衰减相移、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，其中每个反射镜可以单独地倾斜以便在不同方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜在辐射束中赋予图案，该辐射束被反射镜矩阵反射。
如这里所示，该设备是透射型(例如，采用透射掩模)。可替代地，该设备可以是反射型(例如，采用上述类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射掩模)。
光刻设备也可以是如下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加到光刻设备中的其他空间，例如在掩模与投影系统之间。用于增加投影系统的数值孔径的浸没技术在本领域中是众所周知的。如本文中使用的术语“浸没”并不表示诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而是仅表示液体在曝光期间位于投影系统与衬底之间。
参考图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。源和光刻设备可以是分离的实体，例如当源是准分子激光器时。在这种情况下，源被认为不形成光刻设备的部分，并且辐射束借助于光束传递系统BD从源SO传送到照射器IL，光束传递系统BD包括例如合适的定向镜和/或光束扩展器。在其他情况下，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以及在需要的情况下连同光束传递系统BD一起可以被称为辐射系统。
照射器IL可以包括用于调节辐射束的角度强度分布的调节器AD。通常，照射器的光瞳面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)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和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在被保持在图案化装置支承件(例如，掩模台MT)上的图案化装置(例如，掩模)MA上，并且通过图案化装置被图案化。在穿过图案化装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B通过投影光学系统PS，该投影光学系统PS将光束聚焦到衬底W的目标部分C上，从而将图案的图像投影在目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪、线性编码器、二维编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底台WT，以便例如在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，可以使用第一定位器PM和另一位置传感器(其在图1中未明确示出)来关于辐射束B的路径精确地定位图案化装置(例如，掩模)MA，例如在从掩模库进行机械取回之后或者在扫描期间。
可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来将图案化装置(例如，掩模)MA和衬底W对准。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对准标记)。类似地，在图案化装置(例如，掩模)MA上设置有多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。在器件特征之中，小的对准标记也可以被包括在管芯内，在这种情况下，希望标记尽可能小，并且不需要与相邻特征相比任何不同的成像或工艺条件。下面进一步描述用于检测对准标记的对准系统。
本示例中的光刻设备LA是所谓的双级型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站——曝光站和测量站，衬底台可以在这两个站之间更换。虽然一个衬底台上的一个衬底在曝光站处被曝光，但是另一衬底可以在测量站处被加载到另一衬底台上并且各种准备步骤被执行。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，并且使用对准传感器AS来测量对准标记在衬底上的位置。这使得设备的生产量显著增加。
所描绘的设备可以以各种模式使用，包括例如步进模式或扫描模式。光刻设备的构造和操作是本领域技术人员公知的，并且不需要为了理解本发明而进一步描述。
如图2所示，光刻设备LA形成被称为光刻单元LC或光刻单元或簇的光刻系统的部分。光刻单元LC还可以包括用于对衬底执行曝光前和曝光后处理的设备。通常，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用于对曝光后的抗蚀剂进行显影的显影剂DE、冷却板CH和烘烤板BK。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同的处理设备之间移动它们，并且然后将它们传送到光刻设备的进料台LB。这些通常被统称为轨道的装置处于轨道控制单元TCU的控制之下，轨道控制单元TCU本身由监控系统SCS控制，监控系统SCS还经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化生产量和处理效率。
图3(a)中示出了适用于在本发明的实施例中使用的计量设备。图3(b)中更详细地示出了目标结构T和用于照射目标结构的测量辐射的衍射光线。所示的计量设备是被称为暗场计量设备的类型。计量设备可以是独立装置，或者可以并入光刻设备LA中，例如在测量站或光刻单元LC处。在整个设备中具有若干分支的光轴由虚线O表示。在该设备中，由源11(例如，氙灯)发射的光通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统经由分束器15被引导到衬底W上。这些透镜以4F布置的双重序列布置。可以使用不同的透镜布置，只要其仍然向检测器上提供衬底图像，并且同时允许用于空间频率滤波的中间光瞳面的访问。因此，可以通过在呈现衬底平面(这里称为(共轭)光瞳面)的空间光谱的平面中定义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，这可以通过在作为物镜光瞳面的后投影图像的平面中在透镜12与14之间插入适当形式的孔板13来进行。在所示的示例中，孔板13具有不同的形式，标记为13N和13S，允许选择不同的照射模式。本示例中的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式中，孔板13N提供从仅为了说明而被指定为“北”的方向的离轴。在第二照射模式中，孔板13S用于提供类似的照射，但是从被标记为“南”的相反的方向。通过使用不同的孔径可以实现其他照射模式。期望光瞳面的其余部分为暗，因为在期望的照射模式之外的任何不必要的光将会干扰期望的测量信号。
如图3(b)所示，目标结构T被放置为使得衬底W正交于物镜16的光轴O。衬底W可以由支承件(未示出)支承。从偏离轴线O的一定角度撞击目标结构T的测量辐射光线I产生零阶射线(实线0)和两条一阶光线(点划线+1和双点划线-1)。应该记住，通过过填充的小目标结构，这些光线只是包括计量目标结构T和其他特征的覆盖衬底的区域的很多平行光线之一。由于板13中的孔具有有限的宽度(必要准许进入有用的光量)，所以入射光线I实际上将占据一定角度范围，并且衍射光线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阶将在一定角度范围上进一步扩展，而不是如图所示的单个理想光线。注意，目标结构的光栅间距和照射角度可以被设计或调节为使得进入物镜的第一阶光线与中心光轴紧密对准。图3(a)和图3(b)所示的光线被示出为在某种程度上偏离轴线，以纯粹使得它们能够在图中更容易区分。
由衬底W上的目标结构T衍射的至少0和+1阶由物镜16收集并且被引导回到分束器15。返回到图3(a)，通过指定被标记为北(N)和南(S)的径向相对的孔来示出了第一和第二照射模式二者。当测量辐射的入射光线I来自光轴的北侧时，即，当使用孔板13N施加第一照射模式时，被标记为+1(N)的+1衍射光线进入目标透镜16。相反，当使用孔板13S施加第二照射模式时，-1衍射光线(标记为-1(S))是进入透镜16的衍射光线。
第二分束器17将衍射光束分成两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和一阶衍射光束在第一传感器19(例如，CCD或CMOS传感器)上形成目标结构的衍射光谱(光瞳面图像)。每个衍射阶都撞击传感器上的不同点，使得图像处理可以比较和对比各阶。由传感器19捕获的光瞳面图像可以用于聚焦计量设备和/或对第一阶光束的强度测量进行归一化。光瞳面图像也可以用于很多测量目的，诸如重构。
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)上形成目标结构T的图像。在第二测量分支中，孔径光阑21设置在与光瞳面共轭的平面中。孔径光阑21用于阻挡零阶衍射光束，使得形成在传感器23上的目标图像仅由-1或+1第一阶光束形成。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器PU，其功能将取决于所执行的特定测量类型。注意，这里在广义上使用术语“图像”。如果仅存在-1和+1阶中的一个，则不会形成这样的光栅线的图像。
图3所示的孔板13和场阑21的具体形式是纯粹的示例。在本发明的另一实施例中，目标的轴上照射被使用，并且具有离轴孔径的孔径光阑被用于将实质上仅一个第一阶衍射光传送到传感器。在另一实施例中，代替第一阶光束或除了第一阶光束之外，第二、第三和更高阶光束(图3中未示出)可以在测量中被使用。
为了使测量辐射适应于这些不同的测量类型，孔板13可以包括围绕盘形成的多个孔径图案，盘旋转以使期望的图案就位。注意，孔板13N或13S只能用于测量沿着一个方向取向的光栅(X或Y取决于设置)。对于正交光栅的测量，可以实现目标通过90°和270°的旋转。图3(c)和(d)中示出了不同的孔板。如上所述，在现有公开应用中描述了该设备的这些以及很多其他变型和应用的使用。
图4描绘了根据已知实践形成在衬底上的目标结构或复合目标。该示例中的目标结构包括紧密地定位在一起的四个目标(例如，光栅)32至35，使得它们都将在由计量设备的计量辐射照射光束形成的测量点31内。因此，四个目标都同时被照射并且同时被成像在传感器19和23上。在专用于测量套刻的示例中，目标32至35本身是通过在形成在衬底W上的半导体器件的不同层中被图案化的重叠光栅形成的复合光栅。目标32至35可以具有不同偏差的套刻偏移，以便于测量复合光栅的不同部分所形成的各层之间的重叠。下面将参考图7解释套刻偏差的含义。如图所示，目标32至35的取向也可以不同，以便在X和Y方向衍射入射辐射。在一个示例中，目标32和34分别是具有偏差+d、-d的X方向光栅。目标33和35分别是具有偏差+d和-d的Y方向光栅。这些光栅的分离图像可以在由传感器23捕获的图像中被标识。这仅是目标结构的一个示例。目标结构可以包括多于或少于4个目标，或者仅包括单个目标。
图5示出了在图3的设备中使用图4的目标，使用图3(d)的孔板13NW或13SE，可以形成在传感器23上并且由传感器23检测的图像的示例。当光瞳面图像传感器19不能分辨不同的各个目标32至35时，图像传感器23可以这样做。暗矩形表示传感器上的图像的场，在其中，衬底上的照射点31被成像到相应的圆形区域41中。在此之内，矩形区域42至45表示小目标光栅32至35的图像。如果目标位于产品区域中，则产品特征也可能在该图像场的外围中可见。图像处理器和控制器PU使用模式识别来处理这些图像，以标识目标32至35的分离的图像42至45。以这种方式，图像不必在传感器框架内的特定位置处非常精确地对准，这极大地提高了测量设备整体的生产量。
一旦已经标识出目标的分离的图像，就可以例如通过对所标识的区域内的所选择的像素强度值进行求平均或求和来测量这些单独图像的强度。图像的强度和/或其他属性可以相互比较。这些结果可以结合以测量光刻工艺的不同参数。套刻性能是这样的参数的重要示例。
图6示出了如何使用例如在申请WO 2011/012624中描述的方法来测量包含分量目标32至35的两个层之间的套刻误差(即，不期望的和无意的套刻未对准)。该测量通过目标非对称性来完成，如通过比较其+1阶和-1阶暗场图像的强度(可以比较其他相应较高阶的强度，例如+2和-2阶)来获取强度非对称性的测量所揭示。在步骤S1，衬底(例如，半导体晶片)通过诸如图2的光刻单元等光刻设备被处理一次或多次，以产生包括目标32至35的目标结构。在S2，使用图3的计量设备，使用第一阶衍射光束中的仅一个(例如，-1)来获取目标32至35的图像。在步骤S3，无论是通过改变照射模式或者改变成像模式，还是通过在计量设备的视场中将衬底W旋转180°，可以获取使用其他第一阶衍射光束(+1)的目标的第二图像。因此，在第二图像中捕获了+1衍射辐射。
注意，通过在每个图像中包括第一阶衍射辐射的仅一半，这里所指的“图像”不是常规的暗场显微镜图像。目标的各个目标线将不会被分辨。每个目标将仅由一定强度水平的区域表示。在步骤S4，在每个分量目标的图像内标识感兴趣区域(ROI)，从该区域测量强度水平。
在标识出每个单独目标的ROI并且测量其强度之后，可以确定目标结构的非对称性并且因此确定套刻误差。这在步骤S5中(例如由处理器PU)完成，步骤S5比较针对每个目标32至35的+1和-1阶而获取的强度值，以标识其强度非对称性，例如其强度的任何差异。术语“差异”并非旨在仅指代减法。差异可以按比例形式来计算。在步骤S6，使用多个目标的所测量的强度非对称性以及这些目标的任何已知的施加的套刻偏差的知识来计算目标结构T附近的光刻工艺的一个或多个性能参数。非常感兴趣的性能参数是套刻。如稍后将描述的，新颖的方法还允许计算光刻工艺的其他性能参数。这些可以被反馈以改进光刻工艺，和/或用于改进图6本身的测量和计算过程。
在上述的现有应用中，公开了用于使用上述基本方法来提高套刻测量的质量的各种技术。这些技术在此将不进一步详细解释。它们可以与现在将要描述的本申请中新公开的技术组合使用。
图7示出了具有不同偏差的目标(重叠光栅)的示意性截面。这些可以用作衬底W上的如图3和图4所示的目标结构T。仅为了示例，示出了在X方向上具有周期性的光栅。可以单独地或作为目标结构的部分提供具有不同偏差并且具有不同方位的这些光栅的不同组合。
从图7(a)开始，示出了形成在标记为L1和L2的两个层中的目标600。在最下部或底部层L1中，第一结构(最下部或底部结构)(例如，光栅)由衬底606上的特征602和间隔604形成。在层L2中，第二结构(例如，光栅)由特征608和间隔610形成。(截面被绘制为使得特征602、608(例如，线)延伸到页面中。)光栅图案在两个层中以节距P重复。特征602和608可以采取线、点、块和通孔的形式。在(a)所示的情况下，不存在由于未对准的套刻贡献，例如，没有套刻误差，并且没有施加的偏差，使得每个特征608恰好位于第一结构中的特征602之上。
在图7(b)中，示出了具有第一已知施加偏置+d的相同目标，使得第一结构的特征608关于第二结构的特征向右移动距离d。偏差距离d实际上可以为几纳米，例如10nm至20nm，而节距P例如在300至1000nm的范围内，例如500nm或600nm。在(c)中，看到具有第二已知施加偏置-d的另一特征，使得608的特征向左移动。(a)至(c)所示的这种类型的偏差目标是本领域公知的，并且用在上述现有技术中。
图7(d)示意性地示出了结构非对称性的现象，在这种情况下是第一结构中的结构非对称性(底部光栅非对称性)。(a)至(c)中的光栅中的特征被示出为具有完全地正方形的侧面，而实际特征在侧面具有一定的斜率，并且具有一定的粗糙度。尽管如此，它们旨在外形至少是对称的。第一结构中的(d)处的特征602和/或间隙604根本不再具有对称形状，而是通过处理步骤而变形。因此，例如，每个间隙的底面已经变得倾斜。特征和间隙的侧壁角也变为非对称。作为其结果，目标的总体目标非对称性将包括由于第一结构和第二结构的未对准而产生的套刻贡献(本身包括套刻误差和任何已知的施加偏差)以及由于目标中的这种结构非对称性而产生的结构贡献。
当使用仅两个偏差光栅通过图6的方法来测量套刻时，工艺引起的结构非对称性不能与由于未对准而产生的套刻贡献区分开，并且因此套刻测量(特别是测量不期望的套刻误差)变得不可靠。目标结构的第一结构(底部光栅)中的结构非对称性是常见形式的结构非对称性。它可以起源于例如在最初形成第一结构之后执行的诸如化学机械抛光(CMP)等衬底处理步骤中。
在上述WO 2013143814 A1中，提出了使用三个或更多个组成目标以通过图6的方法的修改版本来测量套刻。使用图7(a)至(c)所示的类型的三个或更多个目标来获取在某种程度上针对目标光栅中的结构非对称性(诸如由实际光刻工艺中的底部光栅非对称性引起)被校正的套刻测量。然而，该方法需要新的目标结构设计(例如，不同于图4所示)，并且因此将需要新的掩模版。此外，目标结构区域较大，并且因此消耗更多的衬底面积。
在图8中，曲线702示出了在形成目标结构的各个光栅内具有零偏移并且没有结构非对称性的“理想”目标结构的套刻OV与强度非对称性A之间的关系。因此，该理想目标结构的目标非对称性仅包括由于由已知的施加偏差和套刻误差导致的第一结构和第二结构的未对准而产生的套刻贡献。该图和图9的图仅用于说明本公开的原理，并且在每个图中，强度非对称性A和套刻OV的单位是任意的。下面将进一步给出实际尺寸的示例。
在图8的“理想”情况中，曲线702表示强度非对称性A与套刻具有非线性周期性关系(例如，正弦关系)。正弦变化的周期P对应于光栅的周期或节距P，当然被转换成适当的刻度。正弦形式在这个示例中是纯的，但是在实际情况下可能包括谐波。
如上所述，偏差的光栅(具有已知的施加的套刻偏差)可以用于测量套刻，而不是依赖于单个测量。该偏差具有在制成其的图案化装置(例如，掩模版)中限定的已知值，其用作与所测量的强度非对称性相对应的套刻的晶片上校准。在图中，图形地图示了计算。在步骤S1至S5，分别对于具有施加的偏差+d和-d的目标(例如，如图7(b)和(c)所示)获取强度非对称性测量A+d和A-d。将这些测量拟合到正弦曲线给出了点704和706，如图所示。如果已知该偏差，则可以计算真实的套刻误差OVE。正弦曲线的节距P从目标结构的设计是已知的。曲线702的竖直刻度一开始是不知道的，但是为可以被称为1次谐波比例常数K1的未知因子。该常数K1是强度非对称性测量对目标结构的灵敏度的度量。
在等式项中，套刻误差OVE与强度非对称性A之间的关系假设为：
A±d＝K1sin(OVE±d) (1)
其中套刻误差OVE以标度表示，使得目标节距P对应于角度2π弧度。使用具有不同已知偏差(例如，+d和-d)的两个目标测量，可以使用下式来计算套刻误差OVE：
图9示出了引入结构非对称性(例如图7(d)所示的底部光栅非对称性)的第一效果。“理想”的正弦曲线702不再适用。然而，至少近似地，底部光栅非对称性或其他结构非对称性具有向强度非对称性A添加偏移项的效果，其将在所有套刻值上相对恒定。所得到的曲线在图中被示出为712，其中标记K0指示由于结构非对称性而产生的偏移项。偏移项K0取决于测量辐射的所选择的特性，诸如测量辐射的波长和极化(“测量配方”)，并且对工艺变化敏感。在等式项中，用于步骤S6中的计算的关系变为：
A±d＝K0+K1sin(OVE±d) (3)
在存在结构非对称性的情况下，等式(2)描述的套刻模型将提供受附加偏移项K0影响的套刻误差值，并且因此将不准确。通过使用具有三个或更多个不同偏差值的偏置方案提供具有多个目标的目标结构，现有申请WO 2013143814A1通过将测量拟合到偏移正弦曲线712并且消除常数偏移项K0来寻求获取准确的套刻测量。
修改后的测量和计算的详细示例在各种不同偏置方案的现有应用中给出。对于用于说明原理的简单示例，图9示出了拟合到曲线712的三个测量点714、716和718。点714和716是从具有偏差+d和-d的目标来测量，与图7中的点704和706相同。在图718处绘制了具有零偏差的光栅的第三非对称性测量(在该示例中)。将曲线拟合到三个点允许将由于结构非对称性而产生的(常数)偏移项K0与由于套刻误差而产生的正弦贡献AOV分离，从而可以更精确地计算套刻误差。如上所述，这种方法的主要缺点是需要修改后的目标结构。
如上所述，修改后的步骤S6的套刻计算依赖于某些假设。首先，假定由于结构非对称性(例如，BGA)而产生的一阶强度非对称性与感兴趣的套刻范围的套刻无关，并且因此可以用恒定偏移项K0来描述。另一假设是，强度非对称性表现为套刻的正弦函数，其中周期P对应于光栅节距。这些假设对于当前套刻范围是有效的。谐波的数目可以被设计为很小，因为小的节距波长比率仅允许来自光栅的少量的传播衍射阶。然而，在实践中，由于未对准而产生的对强度非对称性的套刻贡献可能不仅是正弦的，并且可能关于OV＝0不是对称的。也可以由于目标变形而产生的“相位”贡献或“水平偏移”在等式(3)以及本公开的其余部分中被忽略。
提出了基于等式(3)的变化来对目标结构的目标非对称性以及因此对套刻进行建模，其没有忽略结构非对称性的影响，同时允许使用当前目标结构设计，诸如图4所示的那些。该建模可以作为对步骤S6的修改来在图6所示的方法中执行。
所提出的方法假设在由于结构非对称性而产生的在衬底上观察到的结构非对称性特性(即，图案或指纹(fingerprint))与对套刻响应曲线的偏移项K0的影响之间存在线性关系。这种线性关系的灵敏度随着测量配方而变化，但是底层指纹被认为是稳定的和不变的。这种假设对于小的结构非对称性是有效的，并且受到观察的支持。通过组合两个或更多个测量配方设置的测量结果，可以确定指纹和灵敏度二者，并且与已知的技术相比，可以据此更准确地计算套刻。
等式(3)可以被写为第一非对称性参数和第二非对称性参数，并且更具体地被写为差非对称性参数AΔ(i，λ)以及和非对称性参数AΣ(i，λ)。这两个非对称性参数都取决于测量的目标i和测量配方λ。非对称性参数可以通过使用不同测量配方根据对多个目标的直接测量来确定。和非对称性参数定义为：
A∑(i，λ)≡A+d(i，λ)+A-d(i，λ)＝2K0(i，λ)+2K1(i，λ)·cos(d)·sin(OVEi) (4)
差非对称性参数定义为：
AΔ(i，λ)≡A+d(i，λ)-A-d(i，λ)＝2K1(i，λ)·sin(d)·cos(OVEi) (5)
发明人已经确定，对于不同的测量配方和不同的堆叠(例如，在结构和其处理中使用的材料)，衬底上的目标结构的结构非对称性的映射(即，偏移项K0的映射)示出了相同(或非常相似)的图案，其中只有灵敏度在测量配方之间变化。这种结构非对称性几乎完全是由于底部光栅结构的结构非对称性，因为后续层中的制造技术倾向于在这些后续层中导致实质上对称的结构。
因此，描述衬底的结构非对称性映射的等式(4)的偏移项K0(i，λ)可以重写为：
K0(i，λ)＝a(λ)·K0fpt(i) (6)
结构非对称性特性K0fpt(i)是在目标i方面描述结构非对称性映射的“指纹”的无量纲参数，并且与测量配方λ无关。标量因子a(λ)在所使用的测量配方方面描述非对称性映射的灵敏度变化。它包括每个测量配方λ和目标取向的单个标量因子。
在很多实际的实施例中，目标结构将包括关于测量辐射具有第一取向的一个或多个第一取向目标(即，x方向取向的目标)和关于测量辐射具有第二取向的一个或多个第二取向目标(即，y方向取向的目标)，使得第一取向的目标和第二取向的目标关于彼此以90度取向。例如，目标结构可以采取与图4所示的相同或相似的形式。应当理解，与y方向取向的目标相比，x方向取向的目标对于测量辐射可以是不同地敏感的。因此，关于测量辐射，对于x方向取向的目标的标量因子项a(λ)x和y方向取向的目标的标量因子项a(λ)y可以是不同的。类似地，关于测量辐射，对于x方向取向的目标的结构非对称性特性K0fpt(i)x和y方向取向的目标的结构非对称性特性K0fpt(i)y可以是不同的。以这种方式，套刻可以在x和y方向上单独被建模(尽管可以使用图4的目标结构同时执行两个方向上的测量)。
图10示出了该概念，并且示出了使用(a)第一测量配方和(b)第二测量配方测量的目标结构的结构非对称性映射。在每个图中，示出了衬底800的表示，其包括领域810。在每个领域810内是表示偏移项K0(i,λ)(该领域的结构非对称性)的箭头820、820'。每个箭头820、820'是两个分量的二维向量表示：来自x方向取向的目标的测量和来自y方向取向的目标的测量。在单个目标结构内的x方向取向的目标和y方向取向的目标物理地位于不同的位置(其可以相距几十微米)，但是在图10中用单个箭头表示，如同它们在同一位置。
在图10(a)和图10(b)中，x方向和y方向取向的目标对测量辐射具有相同的灵敏度，使得a(λ)x＝a(λ)y。如上所述，这不一定是真的。然而，它有助于澄清本公开的原理，因为它使得相应的箭头在图10(a)和图10(b)中在相同的方向上对准，从而使得两个图中更清楚地存在共同的指纹图案。
目标结构在图10(a)和图10(b)中相同，仅测量辐射的一个或多个特性(即，测量配方)已经改变。显而易见，在图10(a)和图10(b)中，衬底上的整体图案或指纹基本相同。可以看出，在图10(a)和图10(b)中，每个箭头820、820'关于在同一图中的其他箭头的相对长度相同。例如，在图10(a)中第一领域810中的箭头820是第二领域810中的箭头820的两倍的情况下，在图10(b)中对应于第一领域和第二领域的领域中的箭头820'将示出相同的关系。另外，作为a(λ)x＝a(λ)y的结果，图10(a)中的每个箭头820的方向与图10(b)中的相应箭头820'的方向相同。衬底800上的箭头820、820'相对于彼此的长度、以及箭头820、820'的方向提供了结构非对称性特性K0fpt(i)的表示。
结构非对称性特性K0fpt(i)是无量纲参数。标量因子a(λ)的应用针对结构非对称性提供了偏移项K0(i,λ)的实际幅度。可以看出，图10(a)或图10(b)中的一个中的箭头的长度关于另一个长度在整个领域810上以常数因子、标量因子a(λ)而不同。因此，图10(a)中的每个箭头820相对于图10(b)中的相应箭头820'的长度提供了标量因子a(λ)的指示。该具体说明性示例中的每个箭头820'是其相应箭头820的长度的一半。
结构非对称性特性K0fpt(i)可以直接测量。该直接测量可以包括目标的第一结构(底部光栅)上的非对称性测量。其可以在后续层的曝光之前或在衬底的涂覆之前执行。结构非对称性特性K0fpt(i)的测量可以使用诸如本文中描述的检查设备来执行。结构非对称性特性K0fpt(i)的单独测量可以对每个目标结构的x取向的目标和y取向的目标进行，以实现如下所述的x方向和y方向上的套刻的单独建模。
组合等式(4)、(5)和(6)得出：
从等式(7)可以看出，在如下情况下，可以求解套刻误差OVEi：
1)结构非对称性(例如，底部光栅非对称性)以及因此结构非对称性特性是已知的。如上所述，这可以直接测量。
2)强度非对称性(A)测量使用至少两个不同的测量配方来执行；以及
3)在衬底上测量两个以上目标结构。这些目标结构可以是相同的或相似的，这个要求简单地确保了在设计矩阵中存在比列更多的行。因此，需要测量的目标结构的最小数目将取决于设计矩阵的实际形式；例如，基于使用以下等式(11)的方法将需要增加待测量的目标结构的最小数目。
如果使用M个不同的测量配方λ1、λ2、......、λm测量N个目标1、2、.......、n，则可以使用下式来求解套刻：
其中设计矩阵X采取以下形式：
等式(8)是所提出的新的套刻模型。响应向量包括第二(和)强度非对称性参数A∑(i,λm)。待求解的参数的向量包括底部光栅非对称性标量因子a(λ1)、a(λ2)、......、a(λm)和套刻贡献参数(tan(OVEi))/(tan(d))，并且因此包括套刻误差参数OVE1、OVE2、......、OVEi。设计矩阵包括第一(差)强度非对称性参数AΔ(i,λm)和结构非对称性特性K0fpt(i)。
如上所述，目标结构可以包括可能对测量辐射不同地敏感的x方向取向的目标和y方向取向的目标。因此，在这样的实施例中，等式(8)中描述的整体模型将由两个这样的等式组成。第一等式将填充有所确定的标量因子将是a(λm)x的x取向的目标A∑(i,λm)x、AΔ(i,λm)y和K0fpt(i)x的测量，模型在x方向上产生套刻tan(OVE1)x。类似地，第二等式将填充有所确定的标量因子将是a(λm)y的y取向的目标A∑(i,λm)y、AΔ(i,λm)y和K0fpt(i)y的测量，模型在y方向上产生套刻tan(OVE1)y。当然，在x方向取向的目标和y方向取向的目标方面分别构建模型同样适用于落在本公开的范围内的任何这样的模型，包括下面明确公开的那些。
在具体示例中，可以使用两个测量配方λ1和λ2来测量i个目标。在这个示例中，套刻模型是：
并且设计矩阵X为：
实际上，结构非对称性特性K0fpt(i)可以包括对于堆叠具有不同灵敏度a1(λ)，a2(λ)...an(λ)的不同结构非对称性特性K0fpt1(i)，K0fpt2(i)...K0fptn(i)的线性组合。示例可以是蚀刻的晶片，其之后经受化学机械抛光(CMP)。在这个示例中，第一结构非对称性特性K0fpt1(i)可以是由蚀刻步骤引起的(高阶)缩放，并且第二结构非对称性特性K0fpt2(i)可以是由CMP工艺引起的(高阶)旋转。在这种情况下，等式(6)变为：
K0(i，λ)＝a1(λ)·K0fpt1(i)+a2(λ)·K0fpt2(i)...+an(λ)·K0fptn(i) (10)
因此，使用由等式(9)描述的两个不同的测量配方的示例(即，为了简单起见假设n＝2)，等式(9)变为：
其中设计矩阵X采取如下形式：
为了直接测量结构非对称性特性K0fpt(i)，在第二层的曝光以及因此第二结构的形成之前，对第一结构(底部光栅)执行类似于如图6所示的标准套刻测量的方法(以获取强度非对称性)。当然，由于只有单层被测量，所以不能有任何套刻，并且目标的+d和-d“偏差”不是真实的(在没有第二层的情况下，则+d“偏差”目标和-d“偏差”目标实际上是相同的)。然后可以使用下式计算底部光栅非对称性(每个目标)：
其中I是所测量的强度，上标+和-表示测量辐射束的阶数，下标+d和-d表示目标“偏差”(例如，是在使用+1阶测量照射来测量正偏差目标时的所测量的强度，是使用-1阶测量照射来测量正偏差目标时的测量强度)。
一旦针对所有目标结构获取了底部光栅非对称性A，则可以提取结构非对称性特性K0fpt(i)。这可以手动实现，或使用诸如主分量分析(PCA)等数据驱动的模式识别技术来实现。
使用本文中公开的新颖计算，可以进行套刻测量，其对于例如来自晶片处理的套刻计量目标结构的不期望的结构非对称性显著地更加鲁棒，同时保持当前的2偏差目标结构设计。这些方法可以在使用现有的计量设备的制造场所使用，而不需要任何传感器硬件更换或掩模版更换。目标结构所占据的衬底面积不会增加(虽然在使用多于一个测量配方进行测量时生产量会降低)。提供对结构非对称性的敏感性指示的所测量的偏移项K0(i,λ)可以用于过程稳定性监测。
虽然上述目标结构是为了测量目的而专门设计和形成的计量目标结构，但是在其他实施例中，可以在作为在衬底上形成的器件的功能部件的目标结构上测量属性。很多器件具有规则的格栅结构。如本文中使用的术语“目标光栅”和“目标结构”并不要求该结构被提供专门用于正在执行的测量。此外，计量目标结构的节距P接近于散射仪的光学系统的分辨率极限，但是可以远大于目标部分C中由光刻工艺产生的典型产品特征的尺寸。实际上，可以使得目标结构内的重叠光栅的线和/或空间包括尺寸与产品特征类似的较小结构。
与在衬底和图案化装置上实现的目标结构的物理光栅结构相关联，实施例可以包括包含一个或多个机器可读指令序列的计算机程序，其描述在衬底上测量目标结构和/或分析测量以获取关于光刻工艺的信息的方法。该计算机程序可以例如在图3的设备中的单元PU和/或图2的控制单元LACU中执行。还可以提供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)。在例如图3所示的类型的现有计量设备已经在生产和/或使用中的情况下，本发明可以通过提供更新后的计算机程序产品来实现，用于引起处理器执行修改后的步骤S6并且因此利用对结构非对称性的降低的敏感性来计算套刻误差或者其他参数。
程序可以可选地被布置为控制光学系统、衬底支承件等以执行用于测量合适的多个目标结构上的非对称性的步骤S2至S5。
尽管在基于衍射的套刻测量(例如，使用图3(a)所示的设备的第二测量分支进行的测量)方面描述上述实施例，但是原则上，可以将相同的模型用于基于光瞳的套刻测量(例如，使用图3(a)所示设备的第一测量分支进行的测量)。因此，应当理解，本文中描述的概念同样适用于基于衍射的套刻测量和基于光瞳的套刻测量。
尽管以上可以具体参考本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用，但是应当理解，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻，并且如果上下文允许，则不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。图案化装置的形貌可以被压入被提供给衬底的抗蚀剂层，在衬底上抗蚀剂通过施加电磁辐射、热、压力或其组合被固化。在抗蚀剂被固化之后，将图案化装置从抗蚀剂移除，以在其中留下图案。
本文中使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，波长为或大约为365、355、248、193、157或126nm)和极紫外(EUV)辐射(例如，波长在5至20nm的范围内)以及粒子束，诸如离子束或电子束。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学部件中的任何一种或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。
根据本发明的其他实施例在以下编号的项中提供：
1.一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括以下步骤：
在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括在所述衬底的不同层上的第一结构和第二结构；
利用测量辐射来测量每个目标结构以获取所述目标结构中的目标非对称性的测量，所述目标非对称性包括由于所述第一结构和所述第二结构的未对准而产生的套刻贡献、以及由于至少所述第一结构中的结构非对称性而产生的结构贡献；
获取与每个目标结构的至少所述第一结构中的结构非对称性相关的结构非对称性特性，所述结构非对称性特性与所述测量辐射的至少一个所选择的特性无关；以及
根据所述目标非对称性的测量和所述结构非对称性特性来确定每个目标结构的所述目标非对称性的所述套刻贡献。
2.根据项1的方法，其中所述结构非对称性特性包括每个目标结构的至少所述第一结构的无量纲指纹特性。
3.根据项1或2的方法，其中所述目标结构的所述测量包括：
利用所述测量辐射照射所述目标结构并且检测由每个目标结构散射的测量辐射；以及
测量散射的测量辐射的相应较高阶中的强度非对称性。
4.根据项3的方法，其中确定所述目标非对称性的套刻贡献的所述步骤包括假定在强度非对称性与所述目标非对称性的套刻贡献之间存在非线性周期性关系，所述非线性周期性关系包括与所述结构非对称性相关的偏移项。
5.根据项4的方法，其中所述偏移项包括按标量因子缩放的所述结构非对称性特性，其中所述标量因子对于在关于所述测量辐射在至少第一取向中被测量时的所有所述多个目标结构是恒定的，并且取决于所述测量辐射的所述至少一个所选择的特性。
6.根据项5的方法，包括构造套刻模型，所述套刻模型包括：
由所述结构非对称性特性和与所述强度非对称性的测量相关的第一强度非对称性参数被参数化的设计矩阵；
由与所述强度非对称性的测量相关的第二强度非对称性参数被参数化的响应向量；以及
由描述所述目标非对称性的所述套刻贡献的套刻贡献参数和所述标量因子被参数化的待求解的参数向量。
7.根据项6的方法，其中所述目标结构包括至少两个目标，关于所述测量辐射具有第一取向的第一取向目标和关于所述测量辐射具有第二取向的第二取向目标；并且所述套刻模型包括用于基于对所述第一取向目标的测量来在所述第一取向的方向上对套刻进行建模的第一套刻模型、以及用于基于对所述第二取向目标的测量来在所述第二取向的方向上对套刻进行建模的第二套刻模型。
8.根据项7的方法，其中所述第一套刻模型包括第一标量因子，并且所述第二套刻模型包括第二标量因子。
9.根据项7或8的方法，其中所述第一套刻模型包括第一结构非对称性特性，并且所述第二套刻模型包括第二结构非对称性特性。
10.根据项6至9中任一项的方法，其中确定所述目标非对称性的套刻贡献的所述步骤包括使用所述模型来求解所述套刻贡献参数。
11.根据项6至10中任一项的方法，其中所述目标结构中的每个目标结构包括至少两个目标，具有第一已知施加偏差的第一目标和具有第二已知施加偏差的第二目标，并且其中：
所述第一非对称性参数包括从所述第一目标和所述第二目标获取的非对称性测量之差；以及
所述第二非对称性参数包括从所述第一目标和所述第二目标获取的非对称性测量之和。
12.根据任一前述项的方法，包括进行所述第一结构的直接测量，以及使用所述直接测量来获取所述结构非对称性特性。
13.根据项12的方法，其中所述第一结构是所述衬底上的最下部结构，并且在形成所述第二结构之前进行所述第一结构的所述直接测量。
14.根据任一前述项的方法，其中所述目标非对称性的所述套刻贡献包括由于已知的施加偏差而产生的贡献和由于套刻误差而产生的贡献，并且所述方法包括确定由于套刻误差而产生的贡献。
15.根据任一前述项的方法，包括每次使用测量辐射时多次执行每个目标结构的所述测量，其中所述至少一个所选择的特性被改变。
16.根据任一前述项的方法，其中所述至少一个所选择的特性包括波长和/或极化。
17.根据任一前述项的方法，其中获取结构非对称性特性的所述步骤包括获取多个结构非对称性特性的线性组合，每个结构非对称性特性是不同处理步骤的结果。
18.一种用于测量光刻工艺的参数的计量设备，所述计量设备可操作为执行项1至17中任一项的方法。
19.根据项18的计量设备，包括：
用于所述衬底的支承件，所述衬底上具有多个目标结构；
光学系统，用于执行测量每个目标结构的所述步骤；以及
处理器，被布置为执行确定每个目标结构的所述目标非对称性的套刻贡献的所述步骤。
20.一种光刻系统，包括：
光刻设备，包括：
照射光学系统，被布置为照射图案；
投影光学系统，被布置为向衬底上投影所述图案的图像；和
根据任一项18或19所述的计量设备，
其中所述光刻设备被布置为在向另外的衬底施加所述图案时使用由所述计量设备计算的所确定的套刻贡献。
21.一种包括处理器可读指令的计算机程序，所述处理器可读指令当在合适的处理器控制的设备上运行时引起所述处理器控制的设备执行项1至17中任一项的方法。
22.一种包括项21的计算机程序的计算机程序载体。
具体实施例的以上描述将充分揭示本发明的一般性质，使得在不脱离本发明的一般概念的情况下，其他人可以通过应用本领域技术内的知识来容易地修改和/或使这样的具体实施例适应各种应用，而无需过多的实验。因此，基于本文中呈现的教导和指导，这样的适应和修改旨在在所公开的实施例的等同方案的含义和范围内。应当理解，本文中的措辞或术语是为了通过示例而不是限制的方式来描述的目的，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据这些教导和指导来解释。
本发明的广度和范围不应当受任何上述示例性实施例的限制，而是应当仅根据所附权利要求及其等同方案来限定。

Claims (15)

1.一种测量光刻工艺的参数的方法，所述方法包括以下步骤：
在衬底上提供多个目标结构，每个目标结构包括在所述衬底的不同层上的第一结构和第二结构；
利用测量辐射来测量每个目标结构以获取所述目标结构中的目标非对称性的测量，所述目标非对称性包括由于所述第一结构和所述第二结构的未对准而产生的套刻贡献、以及由于至少所述第一结构中的结构非对称性而产生的结构贡献；
获取与每个目标结构的至少所述第一结构中的结构非对称性相关的结构非对称性特性，所述结构非对称性特性与所述测量辐射的至少一个所选择的特性无关；以及
根据所述目标非对称性的测量和所述结构非对称性特性来确定每个目标结构的所述目标非对称性的套刻贡献。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构非对称性特性包括每个目标结构的至少所述第一结构的无量纲指纹特性。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述目标结构的所述测量包括：
利用所述测量辐射照射所述目标结构并且检测由每个目标结构散射的测量辐射；以及
测量所散射的测量辐射的相应较高阶的强度非对称性。
4.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述目标非对称性的套刻贡献的所述步骤包括假定在强度非对称性与所述目标非对称性的套刻贡献之间存在非线性周期性关系，所述非线性周期性关系包括与所述结构非对称性相关的偏移项。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述偏移项包括以标量因子缩放的所述结构非对称性特性，其中所述标量因子对于在关于所述测量辐射在至少第一取向中测量时的所有所述多个目标结构是恒定的，并且取决于所述测量辐射的所述至少一个所选择的特性。
6.根据权利要求5所述的方法，包括构造套刻模型，所述套刻模型包括：
由所述结构非对称性特性和与所述强度非对称性的测量相关的第一强度非对称性参数被参数化的设计矩阵；
由与所述强度非对称性的测量相关的第二强度非对称性参数被参数化的响应向量；以及
由描述所述目标非对称性的所述套刻贡献的套刻贡献参数和所述标量因子被参数化的待求解的参数向量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述目标结构包括至少两个目标，关于所述测量辐射具有第一取向的第一取向目标和关于所述测量辐射具有第二取向的第二取向目标；并且所述套刻模型包括用于基于所述第一取向目标的测量来在所述第一取向的方向上对套刻进行建模的第一套刻模型、以及用于基于所述第二取向目标的测量来在所述第二取向的方向上对套刻进行建模的第二套刻模型。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一套刻模型包括第一标量因子，并且所述第二套刻模型包括第二标量因子。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述第一套刻模型包括第一结构非对称性特性，并且所述第二套刻模型包括第二结构非对称性特性。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中确定所述目标非对称性的套刻贡献的所述步骤包括使用所述模型来求解所述套刻贡献参数。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其中所述目标结构中的每个目标结构包括至少两个目标，具有第一已知施加偏差的第一目标和具有第二已知施加偏差的第二目标，并且其中：
所述第一非对称性参数包括从所述第一目标和所述第二目标获取的非对称性测量之差；以及
所述第二非对称性参数包括从所述第一目标和所述第二目标获取的非对称性测量之和。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，包括进行所述第一结构的直接测量，以及使用所述直接测量来获取所述结构非对称性特性。
13.一种用于测量光刻工艺的参数的计量设备，所述计量设备可操作为执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法，并且包括：
用于所述衬底的支承件，所述衬底上具有多个目标结构；
光学系统，用于执行测量每个目标结构的所述步骤；以及
处理器，被布置为执行确定每个目标结构的所述目标非对称性的套刻贡献的所述步骤。
14.一种光刻系统，包括：
光刻设备，包括：
照射光学系统，被布置为照射图案；
投影光学系统，被布置为向衬底上投影所述图案的图像；以及
根据任何权利要求13所述的计量设备，
其中所述光刻设备被布置为在向另外的衬底施加所述图案时使用由所述计量设备计算的所确定的套刻贡献。
15.一种包括处理器可读指令的计算机程序，所述处理器可读指令在合适的处理器控制的设备上运行时引起所述处理器控制的设备执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
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