CN107710073A

CN107710073A - 检查设备、检查方法、光刻设备、图案化装置及制造方法

Info

Publication number: CN107710073A
Application number: CN201680034173.2A
Authority: CN
Inventors: A·B·范奥斯滕; P·C·欣南; R·C·M·德克鲁夫; R·J·索查
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2018-02-16
Anticipated expiration: 2036-05-31
Also published as: IL302339A; IL256114B1; WO2016198283A1; JP6618551B2; IL256114B2; US10054862B2; KR102066588B1; US20160363871A1; IL256114A; CN107710073B; JP2018517177A; TW201708972A; IL302339B1; NL2016864A; KR20180016589A; US20180046091A1; TWI635369B

Abstract

公开了一种在光刻工艺期间监测焦距参数的方法。该方法包括分别获取第一目标和第二目标的第一测量值和第二测量值，其中第一目标和第二目标已经以相对最佳焦距偏移被曝光。该方法然后包括根据第一测量值和第二测量值确定焦距参数。还公开了相应的测量和光刻设备、计算机程序和制造器件的方法。

Description

检查设备、检查方法、光刻设备、图案化装置及制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月12日提交的EP申请15171970.5的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及可用于例如通过光刻技术来执行器件制造中的度量的检查设备和方法。本发明还涉及用于监测光刻工艺中的焦距和/或剂量参数的这样的方法。

背景技术

光刻设备是一种将期望图案应用于衬底上、通常应用于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)的制造中。在这种情况下，替代地被称为掩模或掩模版的图案化装置可以被用来生成待形成在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，包括一个或多个管芯的部分)上。图案的转移通常是经由成像到设置在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图案化的相邻目标部分的网络。

在光刻工艺中，经常期望对所创建的结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜、以及用于测量套刻(overlay)(即，器件中两层对准的精度)的专用工具。近来，各种形式的散射仪已经被开发用于光刻领域。这些设备将辐射束引导到目标上并且测量散射的辐射的一个或多个性质，例如作为波长的函数的单个反射角度处的强度；作为反射角的函数的一个或多个波长下的强度；或作为反射角的函数的偏振，以获得衍射“光谱”，从该衍射“光谱”可以确定目标的感兴趣性质。

已知散射仪的示例包括在US2006033921A1和US2010201963A1中描述的类型的角度分辨散射仪。这样的散射仪使用的目标相对较大(例如，40μm×40μm)的光栅，并且测量束生成小于光栅的光斑(即，光栅未充满)。暗场成像度量的示例可以在国际专利申请US20100328655A1和US2011069292A1中找到，其全部内容通过引用合并于此。技术的进一步发展已经被描述在公开的专利公开US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中。这些目标可以小于照射点，并且可以被晶片上的产品结构包围。多个光栅可以使用复合光栅目标来在一个图像中被测量。所有这些申请的内容也通过引用合并于此。

需要监测的光刻工艺的一个重要参数是焦距。需要将越来越多的电子元件集成到IC中。为了实现这一点，有必要减小部件的尺寸，并且因此增加投影系统的分辨率，使得越来越小的细节或线宽可以被投影到衬底的目标部分上。随着光刻中的临界尺寸(CD)的缩小，焦距的一致性(无论是在衬底上还是在衬底之间)变得越来越重要。CD是特征的(诸如晶体管的栅极宽度)的尺寸，其变化将导致该特征的物理特性的不期望的变化。传统上，最佳设置是通过“预发送晶片”(即，在生产运行之前曝光、显影和测量的衬底)来确定的。在预发送晶片中，测试结构暴露在所谓的焦距能量矩阵(FEM)中，并且最佳焦距和能量设置通过检查这些测试结构来确定。

当前的测试结构设计和重点测量方法有很多缺点。很多测试结构需要次分辨率特征或大节距的光栅结构。这样的结构可能违反光刻设备用户的设计规则。焦距测量技术可以包括测量由特殊的、焦距相关的目标结构所散射的相对的较高(例如，第一)阶辐射中的不对称性，并且根据该不对称性确定焦距。对于EUV光刻，抗蚀剂厚度以及因此目标结构的厚度更小(例如，一半厚)。因此，聚焦灵敏度和信号强度可能不足以在EUV光刻中使用这样的不对称方法。此外，基于不对称的技术可能需要仔细选择目标几何形状以确保不对称和焦距之间的期望关系(例如，线性)。这个选择过程可能很复杂，并且需要花费大量的精力才能找到合适的目标几何体。甚至可能不存在合适的目标几何形状。

发明内容

本发明旨在解决一个或多个上述缺陷。

本发明的第一方面提供了一种在光刻工艺期间监测焦距参数的方法，所述方法包括：

获取第一测量值，上述第一测量值已从第一目标的检查获得；

获取第二测量值，上述第二测量值已从第二目标的检查获得，

其中所述第一目标和所述第二目标已经以相对最佳焦距偏移被曝光；

根据所述第一测量值和所述第二测量值确定焦距参数。

本发明还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于一系列衬底，该方法包括：

-使用第一方面的方法来监测所述焦距参数，以及

根据所确定的焦距参数来控制随后衬底的光刻工艺。

本发明还进一步提供了一种计算机程序产品，其包括用于引起处理器执行第一方面的方法的机器可读指令。

本发明还提供了一种图案化装置，其被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，所述图案化装置包括用于在光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征以及用于在光刻工艺期间在衬底上形成第二目标的第二特征；其中在横向于目标的平面的方向上，所述第二特征高于所述第一特征，并且使得所述第一目标和所述第二目标具有相对最佳焦距偏移。

本发明还提供了一种在光刻工艺期间监测剂量参数的方法，所述方法包括：获取第一测量值，所述第一测量值已从第一目标的检查获得；获取第二测量值，所述第二测量值已从第二目标的检查获得，根据所述第一测量值和所述第二测量值确定剂量参数；其中所述第一目标和所述第二目标包括具有相同节距和逆占空比的相应的线和间隔目标。

本发明还进一步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于一系列衬底，该方法包括：使用就在上面的方面的方法来监测所述剂量参数，并且根据确定的剂量参数来控制用于随后衬底的光刻工艺。

本发明还提供了一种图案化装置，其被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，上述图案化装置包括用于在光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征以及用于在光刻工艺期间在衬底上形成第二目标的第二特征；其中所述第一特征被配置为形成拥有具有基本上焦距无关的侧壁角的线特征的所述第一目标，并且所述第二特征被配置为形成拥有具有焦距相关的侧壁角的线特征的所述第二目标。

本发明还提供了一种图案化装置，其被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，所述图案化装置包括用于在光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征以及用于在光刻工艺期间在衬底上形成第二目标的第二特征；其中设计规则将目标特征约束为设置的临界尺寸以及约束在设置的节距的栅格上，其中所述第一目标和所述第二目标每个由所述栅格的行形成，使得所述第一特征和所述第二特征中的每一个由形成在所述栅格上的一个或多个相邻的相应目标特征形成。

下面参考附图详细描述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。应当注意，本发明不限于本文中描述的具体实施例。本文中仅出于说明的目的呈现这些实施例。基于本文中包含的教导，其他实施例对于相关领域的技术人员将是显而易见的。

附图说明

现在将通过仅示例的方式参考所附示意图来描述本发明的实施例，其中相应的附图标记指示相应的部分，并且附图中：

图1描绘了光刻设备；

图2描绘了可以使用根据本发明的检查设备的光刻单元或簇；

图3示出了作为检查设备的第一示例的光谱散射仪的操作原理；

图4以示意形式示出了作为检查设备的另一示例的角度分辨散射仪；

图5示意性地示出了被适配为执行角度分辨散射测量和暗场成像检查方法的检查设备；

图6示出了适于在具有焦距相关的不对称性的衬底上形成光栅的掩模版上的目标形成元件；

图7示出了(a)目标参数的测量值(y轴)与具有相对最佳焦距偏移的两个目标的焦距的图；(b)来自第一目标和第二目标的目标参数的测量值之间的差值(y轴)与焦距(x轴)的图；

图8(a)至图8(d)以截面图示意性地示出了掩模版上的可能的目标形成设计；

图9以截面图示意性地示出了(a)根据实施例的掩模版坯件和(b)在掩模版上的另一可能的目标形成设计；

图10以平面图示意性地示出了在掩模版上的又一可能的目标形成设计；

图11是根据本发明的实施例的监测焦距的方法的流程图；

图12以平面图示意性地示出了用于执行剂量测量的掩模版上的可能的目标形成设计；

图13示出了测量的强度(y轴)与诸如图12中所示的目标的CD(x轴)的图；以及

图14(a)至图14(f)每个示出了当由示例性的基于栅格的设计规则约束时可能的目标特征形成设计的示例。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，有益的是呈现其中可以实现本发明的实施例的示例环境。

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准确地定位图案化装置；两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb，每个衬底台被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W并且每个衬底台连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据某些参数准确地定位衬底；以及被配置为将由图案化装置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)上的投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS。参考框架RF连接各种部件，并且用作用于设置和测量图案化装置和衬底的位置以及它们上的特征的参考。

照射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取向、光刻设备的设计以及其他条件(诸如例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采取多种形式。图案化装置支承件可以确保图案化装置例如相对于投影系统处于期望的位置。

本文中使用的术语“图案化装置”应当被广义地解释为指代可以用于在辐射束的截面中向辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何设备。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目标部分中产生的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。

如本文中所示，该设备是透射型的(例如，采用透射图案化装置)。可替代地，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程镜阵列，或采用反射型掩模)。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜阵列和可编程LCD面板。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更一般的术语“图案化装置”同义。术语“图案化装置”也可以被解释为指代以数字形式存储图案信息以用于在控制这样可编程图案化装置时使用的设备。

本文中使用的术语“投影系统”应当广义地解释为包括适合于所使用的曝光辐射或者适合于其他因素(诸如浸没液体的使用或真空的使用)的任何类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁和静电光学系统或其任何组合。本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更一般的术语“投影系统”同义。

光刻设备还可以是这样的类型，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。浸没液体也可以应用于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是公知的。

在操作中，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是分开的实体，例如当源是准分子激光器时。在这样的情况下，源不被认为形成光刻设备的部分，并且借助于包括例如合适的定向镜和/或扩束器的光束传递系统BD，辐射束从源SO传送到照射器IL。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。根据需要，源SO和照射器IL连同光束传递系统BD可以被称为辐射系统。

照射器IL例如可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD、积分器IN和冷凝器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在被保持在图案化装置支承件MT上的图案化装置MA上入射，并且通过图案化装置来被图案化。在穿过图案化装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将光束聚焦到衬底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，干涉测量装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WTa或WTb，例如以便在辐射束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)来相对于辐射束B的路径准确地定位图案化装置(例如，掩模版/掩模)MA，例如在从掩码库中机械取回之后，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，掩模版/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，它们可以位于目标部分之间的空间(这些被称为划线对准标记)中。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。在器件特征中，小的对准标记也可以被包括在管芯内，在这种情况下期望标记尽可能小并且不需要与相邻特征不同的成像或工艺条件。下面进一步描述检测对准标记的对准系统。

所描绘的设备可以以各种模式使用。在扫描模式下，图案化装置支承件(例如，掩模台)MT和衬底台WT被同时扫描，同时被赋予辐射束的图案被投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于图案化装置支承件(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上)。其他类型的光刻设备和操作模式也是可能的，这在本领域中是公知的。例如，步进模式是已知的。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案化装置保持静止，但具有变化的图案，并且衬底台WT被移动或扫描。

也可以采用上述使用模式或者完全不同的使用模式的组合和/或变形。

光刻设备LA是所谓的双阶段类型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站——曝光站EXP和测量站MEA，衬底台可以在这两个站之间交换。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处被曝光时，另一衬底可以被加载到测量站处的另一衬底台上并且执行各种预备步骤。这使得设备的生产量大大增加。预备步骤可以包括使用水平传感器LS来映射衬底的表面高度轮廓并且使用对准传感器AS来测量衬底上的对准标记的位置。如果当衬底台在测量站以及曝光站处时位置传感器IF不能测量衬底台的位置，则可以设置第二位置传感器以使得衬底台的位置能够在两个站处相对于参考框架RF被跟踪。其他配置是已知的并且可用来代替所示的双阶段布置。例如，已知其中设置有衬底台和测量台的其他光刻设备。在执行预备测量时将这些对接在一起，并且然后在衬底台经历曝光时脱开。

如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC的部分，光刻单元LC有时也被称为光刻单元(lithocell)或簇，其还包括用于对衬底执行曝光前和曝光后处理的装置。常规地，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用于显影曝光的抗蚀剂的显影器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，在不同处理设备之间移动衬底，并且然后将其输送到光刻设备的装载台LB。通常统称为轨道的这些装置处于轨道控制单元TCU的控制之下，轨道控制单元TCU本身由监督控制系统SCS控制，监督控制系统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。

为了使由光刻设备曝光的衬底正确地且一致地曝光，期望检查曝光的衬底以测量各种性质，诸如后续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。因此，光刻单元LC所在的制造设备还包括度量系统MET，度量系统MET接收已经在光刻单元中处理的一些或全部衬底W。度量结果被直接或间接提供给监督控制系统SCS。如果检测到错误，则可以对后续衬底的曝光进行调节，特别是在可以足够迅速和快速地进行检查以使同一批次的其他衬底仍然被曝光的情况下。而且，已经暴露的衬底可以被剥离和返工以提高产量或者被丢弃，由此避免对已知有缺陷的衬底执行进一步的处理。在只有衬底的一些目标部分发生故障的情况下，可以仅对那些良好的目标部分进行进一步的曝光。

在度量系统MET内，使用检查设备来确定衬底的性质，并且具体地确定不同衬底或同一衬底的不同层的性质如何在层与层之间变化。检查设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立的设备。为了能够进行最快速的测量，在曝光之后期望检查设备立即测量曝光的抗蚀剂层中的特性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度(暴露于辐射和没有暴露于辐射的抗蚀剂部分之间的折射率的差值非常小)，并且并不是所有检查设备都具有足够的灵敏度对潜像进行有用的测量。因此，测量可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行，曝光后烘烤步骤(PEB)通常是对曝光的衬底执行的第一步骤并且增加了抗蚀剂的曝光部分和未曝光部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜像。也可以对已显影的抗蚀剂图像(在这时已经去除了抗蚀剂的曝光或未曝光部分)进行测量，或者在诸如蚀刻等图案转印步骤之后进行测量。后一种可能性限制了故障衬底返工的可能性，但是仍然可以提供有用的信息。

图3描绘了可以在上述类型的度量系统中用作检查设备的已知的光谱散射仪。它包括将辐射投影到衬底W上的宽带(白光)辐射投影器2。反射的辐射被传送到光谱仪4，光谱仪4测量镜面反射辐射的光谱6(作为波长的函数的强度)。根据该数据，引起检测到的光谱的结构或分布8可以通过处理单元PU内的计算来被重建。重建可以通过例如严格耦合波分析和非线性回归来执行，或者与预先测量的光谱库或预先计算的模拟光谱相比较。一般而言，对于重建来说，结构的一般形式是已知的，并且根据制作结构的工艺的知识来假定一些参数，从而仅仅结构的一些参数需要根据散射测量数据来确定。这样的散射仪可以被配置为法线入射散射仪或者斜入射散射仪。

图4示出了代替光谱散射仪或除了光谱散射仪之外可以使用的已知的角分辨散射仪的基本元件。在这种类型的检查设备中，辐射源11发射的辐射通过照射系统12来被调节。例如，照射系统12可以包括准直使用透镜系统12a、滤色器12b、偏振器12c和孔径器件13。被调节的辐射遵循照射路径IP，在该照射路径IP中，其被反射表面15部分地反射并且经由显微镜物镜16聚焦到衬底W上的点S。可以在衬底W上形成度量目标T。透镜16具有高数值孔径(NA)，优选至少为0.9，并且更优选地为至少0.95。根据需要，可以使用浸没流体来获得大于1的数值孔径。

如在光刻设备LA中那样，可以设置一个或多个衬底台以在测量操作期间保持衬底W。衬底台可以与图1的衬底台WTa、WTb在形式上类似或相同。(在其中检查设备与光刻设备集成的示例中，它们甚至可以是相同的衬底台。)粗和精定位器可以被配置为相对于测量光学系统准确地定位衬底。各种传感器和致动器被设置用于例如获取感兴趣的目标的位置，并且将其置于物镜16下方的位置。通常，将在衬底W上不同位置处的目标上进行很多测量。衬底支承件可以在X和Y方向上移动以获得不同的目标，并且在Z方向上移动以获得光学系统在目标上的期望聚焦。当实际上光学系统保持基本静止并且仅衬底移动时，考虑和描述操作是便利的，就好像物镜和光学系统被带到衬底上的不同位置。假如衬底和光学系统的相对位置是正确的，则原则上它们中的一个或两个是否在现实世界中移动并不重要。

当辐射束在分束器16上入射时，其部分传输通过分束器并且朝向参考反射镜14遵循参考路径RP。

由衬底反射的辐射(包括由任何度量目标T衍射的辐射)由透镜16收集，并且遵循收集路径CP，在收集路径CP中，其部分地通过反射表面15进入检测器19。检测器可以位于在透镜16的焦距F处的后向投影的光瞳面P中。实际上，光瞳面本身可以是不可接近的，并且可以替代地利用辅助光学器件(未示出)被重新成像到位于所谓的共轭光瞳面P'的检测器上。检测器优选地为二维检测器，使得可以测量衬底目标30的二维角散射光谱或衍射光谱。在光瞳面或共轭光瞳面中，辐射的径向位置限定了聚焦光斑S的平面中的辐射的入射角/离开角，并且围绕光轴O的角位置限定了辐射的方位角。检测器19可以是例如CCD或CMOS传感器的阵列，并且可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。

参考路径RP中的辐射被投影到相同检测器19的不同部分上，或者替代地被投影到不同的检测器(未示出)上。参考光束通常用于例如测量入射辐射的强度，以允许在散射光谱中测量的强度值的归一化。

照射系统12的各种部件可以是可调节的，以在同一设备内实现不同的度量“配方”。滤色器12b可以例如通过一组干涉滤光器来实现，以选择在例如405-790nm或者诸如200-300nm的甚至更低的范围内的感兴趣的不同波长。干涉滤光器可以是可调谐的而不是包括一组不同的滤光器。可以使用光栅来代替干涉滤光器。偏振器12c可以是可旋转的或可交换的，以便在辐射点S中实现不同的偏振状态。可以调节孔径器件13以实现不同的照射轮廓。孔径器件13位于与物镜16的光瞳面P和检测器19的平面共轭的平面P”中。以这种方式，由孔径器件限定的照射轮廓定义了辐射通过孔径器件13上的不同位置的在衬底上入射的光的角度分布。

检测器19可以测量单个波长(或窄波长范围)处的散射光的强度、分别在多个波长处的强度或者在波长范围内积分的强度。此外，检测器可以分别测量横向磁偏振光和横向电偏振光的强度和/或横向磁偏振光和横向电偏振光之间的相位差。

当度量目标T设置在衬底W上时，其可以是一维光栅，其被印刷使得在显影之后，各条由固态光刻胶线形成。目标可以是二维光栅，其被印刷使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的固体抗蚀剂柱或孔形成。可替代地，可以将条、柱或孔蚀刻到衬底中。该图案对光刻投影设备、特别是投影系统PS中的色差敏感。照射对称性和这样的像差的存在将表现在印刷光栅的变化中。因此，印刷光栅的散射测量数据用于重建光栅。诸如线宽和形状等一维光栅的参数、或者诸如柱或孔宽度或长度或形状等二维光栅的参数可以被输入到重建过程，该重建过程由处理单元PU根据印刷步骤和/或其他散射测量过程的知识来执行。

除了通过重建来测量参数之外，角度分辨散射测量还可用于测量产品和/或抗蚀剂图案中的特征的不对称性。不对称测量的特定应用是用于根据以焦距相关的不对称性印刷的目标来测量焦距参数(例如，目标的曝光期间的焦距设置)。例如在上面引用的公开的专利申请US2006066855A1中描述了使用图3或图4的仪器的不对称性测量的概念。简而言之，虽然目标的衍射光谱中的衍射阶的位置仅由目标的周期性来确定，但是衍射光谱中的强度水平的不对称性表示构成目标的各个特征中的不对称性。在图4的仪器中，在检测器19可以是图像传感器的情况下，衍射阶中的这样的不对称性直接表现为由检测器19记录的光瞳图像中的不对称性。这种不对称性可以通过单元PU中的数字图像处理来测量，并且根据这个，可以确定焦距。

图5(a)更详细地示出了通过与图4的设备相同的原理来实现角度分辨散射测量的检查设备，其具有用于执行所谓的暗场成像的附加适配。该设备可以是独立设备或者被包含到例如在测量站处的光刻设备LA中、或光刻单元LC处。在整个设备中具有多个分支的光轴用虚线O表示。目标光栅T和衍射射线在图5(b)中更详细地示出。

对于图4设备中已经描述的部件使用相同的附图标记。照射路径像以前一样被标记为IP。为了清楚起见，参考路径RP被省略。与该设备相比，第二分束器17将收集路径分成两个分支。在第一测量分支中，检测器19如上所述准确地记录目标的散射光谱或衍射光谱。该检测器19可以被称为光瞳图像检测器。

在第二测量分支中，成像光学系统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。在与光瞳面共轭的平面中的收集路径中的平面中设置有孔径光阑21(也可以称为光瞳光阑)。孔径光阑21可以采取不同的形式，正如照射孔径可以采取不同的形式。典型地，孔径光阑21用于阻挡零阶衍射光束，使得形成在传感器23上的目标图像仅由一阶束形成。这就是所谓的暗场图像，相当于暗场显微镜。由传感器19和23捕获的图像被输出到图像处理器和控制器PU，其功能取决于正在执行的特定测量类型。

在该示例中的照射路径中，示出了附加的光学器件，使得可以将场光阑13'放置在与目标和图像传感器23的平面共轭的平面中。该平面可以被称为场平面，或共轭图像平面，并且具有以下特性：场平面上的每个空间位置对应于目标上的位置。该场光阑可以用于例如为了特定目的而对照射点进行成形，或者仅仅用于避免照射位于设备的视场内而不是感兴趣的目标的部分的特征。作为示例，以下附图和讨论参考用于实现孔径器件13的功能的技术，但是本公开还包括使用相同的技术来实现场光阑13'的功能。

如图5(b)中更详细地示出，目标光栅T与衬底W一起被放置为垂直于物镜16的光轴O。在离轴照射轮廓的情况下，从离开轴O的角度撞击在光栅T上的照射射线I产生零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线+1和双点划线-1)。应当记住，对于过度填充的小目标光栅，这些射线只是覆盖包括度量目标光栅T和其他特征的衬底区域的很多平行射线之一。由于板13中的孔径具有有限的宽度(允许有用的光量所必需的)，入射射线I实际上将占据一个角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将稍微扩展。根据小目标的点扩散函数，每个阶+1和-1将进一步分布在一个角度范围内，而不是如图所示的单个理想射线。

通过使用不同的孔径可以实现不同的照射模式。孔径13N(“北”)和13S(“南”)每个仅从特定的窄角度范围提供离轴照射。返回到图5(a)，这通过将环形孔径的直径相对的部分指定为北(N)和南(S)来被示出。被标记为+1(13N)的来自照射的锥体的北部分的+1衍射射线进入物镜16，并且来自锥体的南部分的-1衍射射线(标记为-1(13S))也是如此。如在引言中提到的在先申请中所述，在这种类型的孔径13N、13S之间切换时使用暗场成像传感器23是从多个小目标获得不对称测量的一种方式。当使用离轴照射时，孔径光阑21a可以用于阻挡零阶辐射。

虽然示出了离轴照射，但是也可以替代使用目标的轴上照射，并且使用具有离轴孔径的孔径光阑来将基本上仅一个第一阶衍射光传递到传感器。在一个示例中，使用棱镜21b来代替孔径光阑21，孔径光阑21具有将+1阶和-1阶转移到传感器23上的不同位置的效果，使得它们可以被检测以及比较而不会形成两个图像。该技术在上述公开的专利申请US2011102753A1中公开，其内容通过引用结合于此。替代第一阶射束或者除了第一阶射束之外，可以在测量中使用第二阶、第三阶和更高阶的射束(图5中未示出)。

在监测光刻工艺时，期望监测光刻光束在衬底上的焦距。根据印刷结构确定焦距设置的一种已知方法是测量印刷结构的临界尺寸(CD)。CD是最小特征(例如，元件的线宽)的度量。印刷结构可以是专门为焦距监测而形成的目标，诸如线间隔光栅。已知CD通常显示对焦距的二阶响应，以在CD(y轴)与焦距(x轴)的图上形成所谓的“柏桑(Bossung)曲线”。Bossung曲线是基本上对称的曲线，其围绕表示最佳焦距的峰值基本上对称。Bossung曲线可以基本上是抛物线形状。这种方法有几个缺点。一个缺点是，该方法在最佳焦距附近示出低灵敏度(由于曲线的抛物线形状)。另一缺点是，该方法对任何离焦的符号不敏感(因为曲线围绕最佳焦距大致对称)。此外，该方法对剂量和工艺变化(串扰)尤其敏感。

为了解决这些问题，设计了基于衍射的焦距(DBF)。基于衍射的焦距可以使用在掩模版上的目标形成特征，掩模版印刷具有取决于印刷期间的焦距设置的不对称程度的目标。然后可以使用基于散射测量的检查方法来测量这种不对称程度，例如通过测量从目标衍射的+1阶和-1阶辐射的强度之间的强度不对称性，以获得焦距设置的度量。

图6示出了被配置用于基于衍射的焦距测量的DBF目标形成设计615。它包括多个DBF结构620，每个DBF结构620包括高分辨率子结构625。基节距之上的高分辨率子结构625为每个DBF结构620产生不对称的抗蚀剂轮廓，其中不对称程度取决于焦距。因此，度量工具可以根据使用DBF目标形成设计615而形成的目标来测量不对称程度，并且将其转化为扫描仪焦距。

尽管DBF目标形成设计615使得基于衍射的焦距测量成为可能，但其并不适用于所有情况。EUV抗蚀剂膜厚度显著低于浸没式光刻中使用的厚度，这使得难以从形成目标的部分的结构的不对称轮廓提取准确的不对称信息。另外，这样的结构可能不符合适用于某些产品结构的严格的设计限制。在芯片制造过程期间，掩模版上的所有特征都必须印刷并且经过后续处理步骤。半导体制造商使用设计规则作为限制特征设计的手段，以确保印刷的特征符合其工艺要求。这样的设计规则的示例涉及结构或节距的可允许尺寸。另一示例设计规则涉及图案密度，其可以将所得到的抗蚀剂图案的密度限制在特定范围内。

因此建议使用已经在两个目标之间形成有最佳焦距偏移df的至少第一目标和第二目标来监测焦距。如前所述，具有针对目标参数的测量值(例如将在下面描述的CD或其他测量值)的焦距响应采用第一目标和第二目标中的每一个的Bossung曲线的形式。焦距是从第一目标的测量获得的目标参数的第一测量值和从第二目标的测量获得的目标参数的第二测量值的函数。因此，建议获得来自第一目标和第二目标的参数的测量值以及从这些测量值导出的用于焦距的值。下面参考图7描述如何导出焦距的具体示例。然而，本领域技术人员将认识到，存在很多替代方法，这些方法允许焦距从第一目标和第二目标获得的测量值中被提取。虽然下面的描述具体论述了使用两个测量值的差值(无论它们是强度值还是其他)，可以使用其他数学运算和方法来提取焦距值。例如，可以将测量值之一(来自第一目标和第二目标中的一个)除以另一测量值(来自第一目标和第二目标中的另一个)。

图7(a)示出了目标参数P_t与第一目标和第二目标两者的焦距f的图。它示出了对应于第一目标的第一Bossung曲线700和对应于第二目标的第二Bossung曲线710。还示出了最佳焦距偏移df(Bossung曲线700、710的两个峰值之间的焦距偏移)。其中目标叠加720是第一目标的目标参数与第二目标的目标参数之间的差值与焦距具有基本线性关系的焦距范围。这在图7(b)中示出，其是这种差值P_t2-P_t1(其中P_t1是第一目标的目标参数，P_t2是第二目标的目标参数)与焦距的图。可以看出，关系740是线性的。P_t2-P_t1度量可以对串扰敏感，例如，通过剂量和/或工艺。更鲁邦的度量可以是P_t2-P_t1/P_tAV，其中P_tAV是P_t2和P_t1的平均值。在图7(b)中还示出了P_t2-P_t1/P_tAV与焦距的关系750(虚线)。这种关系仍然具有足够的线性，同时对串扰更鲁邦。

在所示的具体示例中，关系740或关系750的斜率可以用2*df*a来描述，其中df是最佳焦距偏移，并且a是Bossung曲率。因此，焦距可以从以下等式(等式1)获得：

其中分母中的P_tAV是可选的。

为了增加焦距敏感度，可以增加最佳焦距偏移，从而增加关系740或关系750的斜率。

在上面的讨论中，应当认识到，可以使用任何目标参数P_t，只要它与焦距具有Bossung曲线响应。虽然可以使用CD，但是提出了一种新的基于衍射的焦距方法，其与先前的方法相比具有显著的优势。该方法包括使用从第一目标和第二目标散射的辐射的衍射阶获得的强度信号来确定焦距。具体地，建议使用来自第一目标和第二目标中的每一个的单个衍射阶的强度值来确定焦距。所提出的方法可以使用来自第一目标和第二目标的相应衍射阶的强度值。例如，强度值可以是来自第一目标和第二目标的第+1(或第-1)衍射阶的强度值。替代地或组合地，强度值可以是来自第一目标和第二目标的第零衍射阶的强度值。

在这样的方法的具体示例中，提出了使用由第一目标散射的辐射的衍射阶的测量强度与由第二目标散射的辐射的相应衍射阶的测量强度之间的差值dI。这个差值在下文中被称为dI度量。然而，dI度量可以是从来自第一目标和第二目标的衍射强度值导出的任何度量(例如，通过将其中一个强度值除以另一个)。

在实施例中，dI度量可以是相应的第一衍射阶(或者更高的衍射阶)中的差值，例如，由第一目标散射的辐射的第+1阶衍射阶和由第二目标散射的辐射的第+1阶衍射阶(显然负的阶可以同样被使用)。在另一实施例中，dI度量可以包括来自第一目标和第二目标的第零阶强度测量之间的差值。

如前所述，可以将dI度量除以强度测量的平均值I_av，以减少串扰的影响。然而，dI度量的Bossung曲率仅仅弱依赖于剂量，因此dI度量可能已经呈现出足够低的剂量串扰。

即使当目标包括浅光栅(例如，用于在EUV光刻时使用)时，以这种方式使用dI度量也提供了良好的信号强度和信噪比响应。

如上所述，dI度量可以包括由第一目标和第二目标散射的第零阶辐射的差值。以这种方式，可以使用具有较小节距的目标。因此，第一目标和第二目标的目标节距可以被选择为符合任何客户设计规则。另外，较小的目标节距表示整体目标尺寸可以减小。多个节距也是可能的。使用第零阶辐射表示不需要捕获衍射辐射，并且dI度量描述由具有相对最佳焦距偏移的目标吸收的光的差异。第零阶测量也可以增加信号强度和信号噪声特性。

在使用第一阶衍射辐射的情况下，并且由于每次测量只需要单个第一阶，使用第一阶辐射光所需要的节距在数值孔径NA＝1的极限内减小到λ/2(其中λ是检测波长)。目前这个极限是λ。这将表示线性目标尺寸可以减少2倍，并且真实估计可以减少4倍。

第一目标和第二目标之间的最佳焦距偏移可以通过多种方式引入。在一个实施例中，用于印刷目标的光刻设备可以具有有意控制的像散。像散可以经由被包括在投影光学器件内的多个操纵器被引入投影光学器件。很多光刻设备中的投影透镜能够实现足够大的像散偏移以产生最佳焦距偏移，而没有不希望的波前效应。在实施例中，像散可以在水平和垂直特征之间引入最佳焦距偏移。为了利用这一点，第一目标和第二目标可以分别包括水平光栅和垂直光栅(反之亦然)。

在实施例中，可以通过掩模版(也称为图案化装置或掩模)引入最佳焦距偏移。提出了具有被包含在掩模版上的成对的目标(例如，线间隔光栅)。掩模版可以包含大约目标尺寸(例如，20×20μm、8×8μm或5×5μm)的位置和衬底被蚀刻到深度d的边界区域。第一目标和第二目标成对中的一个被放置在正常掩模水平处，另一个放置在(优选地是相邻的)蚀刻位置。

图8示出了用于实现这样的布置的多个替代的掩模版布置。图8a以截面示出了可以用于印刷所述第一目标和所述第二目标中的一个的参考目标。这是掩模版上的常规目标特征，包括在透明掩模版衬底810上的辐射阻挡结构800。掩模版可以是任何结构或材料。例如，透明掩模版衬底810可以包括石英玻璃，并且辐射阻挡结构800可以包括铬、硅化钼(任何不透明度)或钽硼氮化物。

建议这个参考目标与图8(b)、图8(c)或图8(d)的目标布置之一一起使用。然而，可以使用图8所示的任何目标中的两个(或更多个)的任何组合，只要它们导致相对最佳焦距偏移。

图8(b)示出了透明掩模版衬底810，其在目标区域中已经在添加辐射阻挡结构800之前被蚀刻到深度d。这样的布置提供了简单的目标，但是制造由于不能在“掩模店”做到这一点而被复杂化。图8(c)示出了类似于图8(a)的布置，但是其中掩模版衬底810在辐射阻挡结构800的沉积之后已经被蚀刻到深度d。图8(d)示出了其中辐射阻挡结构800顶上具有附加金属(例如，铬)盖820。这与TIS(透射图像传感器)目标类似。这样的布置在EUV光刻中是不可能的。

在上述蚀刻的示例中，深度d可以为例如0.1μm或更大，更具体地在0.1μm至5μm、或者0.5μm至5μm、以及例如0.5μm至3μm的范围内。在实施例中，深度d可以在1μm的区域中。

图9示出了用于实现第一(参考)目标中的最佳焦距偏移的另一掩模版布置。这种布置适合于(作为示例)OMOG(玻璃上的不透明MoSi)和attPSM(衰减相移掩模)掩模版类型。特别地，attPSM掩模版的趋势是降低Cr厚度。这将减少上述图8(d)实施例的Cr顶部效应。掩模版生产包括在坯件上沉积一个(或多个)额外的吸收叠层；其中坯件包括在其上沉积有单个吸收叠层的掩模版衬底。吸收叠层可以包括顶部具有金属层(例如，Cr层)的不透明层(例如，MoSi层)。

图9(a)示出了新的掩模版坯件。它包括顶部具有两个吸收叠层的掩模版衬底910。第一吸收叠层包括第一层920a(例如，MoSi层)和第二层920b(例如，Cr层)。第二吸收层也包括两个层：第三层920c(例如，MoSi层)和第四层920d(例如，Cr层)。

图9(b)示出了最终的掩模版布置。它示出了第一目标930和第二目标940。第一目标930是常规的，因为它包括阻挡结构900的单个不透明层(例如，由第一层材料920a形成)。第二目标940包括阻挡结构950，每个阻挡结构具有三个层：分别由第一层材料920a、第二层材料920b和第三层材料920c形成的第一层950a、第二层950b和第三层950c。第四层920d被完全去除。

制造这样的掩模版的方法可以包括以下步骤：

·在坯件上沉积一个或多个额外的吸收叠层(这可以由坯件供应商进行)；

·将目标层(包含目标930、940)蚀刻通过两个叠层到衬底910的深度。

·去除针对第一目标及其相应层的额外叠层。该层包含产品和参考目标(第一目标)，但不包含第二目标。抗蚀剂在这一步中覆盖第二目标；

·以常规方式蚀刻参考层。抗蚀剂在这一步期间覆盖第二目标。

用于获得它们之间具有最佳焦距偏移的两个目标的另一方法包括提供：包括具有焦距不敏感的侧壁角(SWA)的线间隔目标的第一目标，使得第一目标的各个结构的SWA是焦距不敏感的；以及具有焦距敏感的SWA第二目标。第二目标可以包括分段线，分段相对于光刻设备是亚分辨率。

图10示出了用于产生这样的第一目标和第二目标的掩模版布置。第一目标1000(部分示出)包括具有结构1010的线间隔目标，结构1010在衬底上产生具有对焦距不敏感的SWA的相应的目标结构。在实施例中，SWA很小(即，接近垂直)。第二目标1020(部分示出)包括具有分段线结构1030的线间隔目标。分段线结构1030包括可以与图6的高分辨率子结构625类似的高分辨率子结构1040。第二目标1020使得暴露在衬底上的所得到的目标具有焦距相关SWA。

第一目标1000和第二目标1020每个具有与焦距的目标参数响应，其描述具有最佳焦距偏移的Bossung曲线，类似于图7所示的响应。该最佳焦距偏移是作为仅一个目标的焦距相关SWA的结果。SWA随着焦距线性变化，这导致Bossung峰值的变化。通过这种方法，可以将不对称目标(诸如图6所示的目标)分成具有相似性能的两个单独的对称目标。这实现了更有效的目标选择和参数值的全部节距的使用。

在掩模版中引入最佳焦距偏移(而不是通过投影光学器件中的像散)的优点是允许产品上和产品外焦距监测。投影光学器件中的像散的要求意味着这种方法只能用于产品外监测。

图11是根据示例性实施例的用于在光刻工艺期间监测焦距参数的方法的步骤的流程图。步骤如下，并且然后在下面更详细地描述：

1100-开始。

1110-印刷具有相对最佳焦距偏移的第一目标和第二目标；

1120-根据第一目标的检查执行第一测量以获得第一测量值；

1130-根据第二目标的检查执行第二测量以获得第二测量值；

1140-根据第一测量值和第二测量值的差值计算焦距；

1150-使用焦距设定中的计算的焦距测量以用于后续曝光。

1160-结束。

在步骤1110处，如已经描述，以相对最佳焦距偏移印刷第一目标和第二目标(至少)。例如，可以经由在形成第一目标和第二目标的目标形成结构之间的掩模版上的相对深度偏移来引入相对最佳焦距偏移。可替代地，可以经由光刻系统的投影光学器件中的像散来引入相对最佳焦距偏移。作为另外的替代示例，可以使用图10中所示的掩模版布置。在两个目标之间引入相对最佳焦距偏移的其他方法也是可能的，并且在本公开的范围内被设想。

在步骤1120处，根据第一目标的检查来执行第一测量以获得目标参数的第一测量值。在实施例中，该第一测量可以是由第一目标散射的辐射的衍射阶之一的强度(或相关参数)的测量。例如，该第一测量可以使用本文中描述的任何散射仪装置来获得。在本公开的范围内，第一测量是CD测量(无论是使用散射仪、扫描电子显微镜还是其他合适的设备获得的)、或者是与焦距具有Bossung曲线关系的参数的任何其他测量。

在步骤1130处，根据第二目标的检查来执行第二测量以获得目标参数的第二测量值。该第二测量应当使用与第一测量相同的方法进行。在第一测量是由第一目标散射的辐射的衍射阶之一的强度(或相关参数)的测量的情况下，第二测量应当具有与由第二目标散射的辐射相同的衍射阶的测量。衍射阶可以是第一衍射阶或第零衍射阶中的任一个。然而，也可以使用更高的衍射阶，并且在本公开的范围内。如果印刷的目标超过两个，则可以进行进一步的测量。这些附加目标每个可以包括与所述第一目标和/或所述第二目标不同的最佳焦距偏移。

应当认识到，步骤1120和步骤1130可以作为单个步骤执行，使得在单个获取中获得第一测量值和第二测量值。另外，在有多于两个目标被测量的情况下，可以在单个获取中测量所有目标以获得相应数目的测量值。在具体示例中，诸如图5所示的测量设备可以用于测量包括多个单独目标(单独的周期性结构或光栅)的复合目标。复合目标的光栅可以被紧密地放置在一起，使得它们全部位于由度量设备的照射束形成的像场或测量点内。以这种方式，光栅可以全部被同时照射，并且同时在检测器上被成像。然后可以处理这些图像以识别光栅的单独的图像。这可以通过图案匹配技术来完成，使得图像不必在传感器帧内的特定位置处非常准确地对准。一旦光栅的单独的图像已经被识别，则可以例如通过对所识别的区域内的所选择的像素强度值求平均或求和来测量那些单独的图像的强度。在另一实施例中，第一目标和第二目标可以被包括在复合目标内，但是在两个单独的获取中被分开地测量。

在步骤1140处，根据第一测量值和第二测量值(例如，根据第一测量值和第二测量值的差值)来计算焦距。这个计算可以使用等式1或其他合适的等式或方法来执行。

在步骤1150处，然后可以在随后的光刻工艺期间在焦距参数监测中使用所计算的焦距，以便在曝光期间保持焦距精度和一致性。

以上讨论描述了用于确定焦距的方法。但是，也公开了用于测量剂量的方法。基于电流衍射的剂量度量基于参数化抗蚀剂图案的衍射图案的模拟。然后调节参数使得所得到的零阶衍射效率、特别是其角度依赖性与测量结果一致。使用CD和节距在感兴趣的范围内的线/间隔(LS)目标。这种方法被称为CD重建(CDR)，并且取决于参数化模型的正确性。该模型必须是具有有限数目的参数的抗蚀剂图案的示意性近似。该模型需要知道叠层的几何和光学参数。这通常是专有信息，并且因此难以获得，并且可能不准确。

因此，提出了一种用于确定剂量的更简单的方法，其包括形成具有倒转的占空比的抗蚀剂图案、或者具有匹配性质的成对的抗蚀剂图案的第一线间隔目标和第二线间隔目标，使得能够最小化偏移量和缩放比例。在实施例中，第一和第二目标每个具有相同的间距，但是在第一目标是线目标的情况下，第二目标将是相应的间距目标，使得第一目标的线宽度等于第二目标的间距宽度。图12示出了具有第一目标1200和第二目标1220的这种目标布置，第一目标1200的单独抗蚀剂特征1210具有CD a，第二目标1220的单独抗蚀剂特征1230具有CD b，每个目标具有相同的间距。

图13示出了抗蚀剂(线)CD与节距为600nm的线间隔目标的第一阶强度I的图1310。可以看出，相应的线和间隔目标(例如，抗蚀剂CD为150nm的第一目标和抗蚀剂CD为450nm的第二目标)的测量强度应当大致相同。然而，抗蚀剂CD依赖于剂量，使得剂量的增加导致抗蚀剂CD的减少，反之亦然。因此，剂量的增加(例如)将导致第一目标和第二目标二者的抗蚀剂CD降低。这将导致第一目标的第一阶强度降低，并且第二目标的第一阶强度增加。因此可以看出，第一目标和第二目标的剂量灵敏度相反。因此，第一目标和第二目标的强度测量的差值可以是用作剂量度量的目标参数。

可以注意到，在一定程度上的任何工艺变化可以与剂量变化具有相同的效果。诸如后曝光烘烤(PEB)和二次电子模糊(SEB)变化以及底部抗反射涂层(BARC)和抗蚀剂厚度变化等工艺变化改变了薄抗蚀剂膜中的曝光强度。然而，BARC和抗蚀剂厚度变化影响测量的衍射强度：较厚的BARC和抗蚀剂导致测量的第一阶强度增加。这种效果不依赖于CD，并且所得到的强度变化对于两个目标的相等。如果目标具有匹配的标称第一阶强度响应，则当获得来自两个目标的测量的差值时，任何串扰引起的信号偏移将被抵消。任何串扰引起的缩放对于信号差和信号平均将是相等的。因此，预期差和平均测量强度的比率对于工艺串扰将是鲁邦的，但是对剂量、包括工艺引起的剂量效应的是敏感的。

建议将剂量校准曲线作为焦距的函数进行测量。假设焦距是已知的，可以从剂量校准推断实际剂量。可以使用本文中公开的任何方法，通过早期的基于衍射的焦距方法(例如，使用图6所示的形式的结构)或任何其他合适的方法来确定焦距。

尽管第一目标和第二目标被描述为线间隔目标，但是它们可以包括产生合适的第一阶响应的任何剂量相关抗蚀剂目标。在实施例中，可以确定校正以考虑相应于目标和产品之间的工艺诱导剂量效应的任何差异。

所提出的方法使得可以使用第一阶强度测量来确定剂量，而不需要模型模拟或预测。该方法抑制对目标性能的工艺变化的敏感度。照射和剂量条件对目标性能的影响很小。该方法对扫描剂量和类似剂量的工艺效应敏感。第一阶信号的使用比使用第零阶信号更准确，因为它们具有更好的散粒噪声性能。

上面将目标描述为线间隔光栅目标，因为这些目标很容易产生和测量。然而，目标可以包括导致可测量的目标参数与焦距之间的Bossung曲线响应的任何结构。例如，目标可以包括组合的水平和垂线间隔光栅，以形成“接触孔”布置。这样的目标可以使得更多的衍射阶能够被捕获。目标布置可以包括两个以上的目标。因此，本文中描述的方法可以包括对两个以上的目标执行测量。

在某些情况下，设计规则被施加，其导致对掩模版特征的某些参数的约束。这样的设计规则的示例是提供具有(并且因此施加在目标上)用于线间隔目标的固定节距和/或CD的设计栅格。本文中描述的很多目标可能会违反这样的设计规则。

通过具体示例，基于设计栅格的设计规则可以施加100nm的目标节距和40nm的CD；也就是说，线只能利用40nm的CD、并且在线间隔光栅的方向上具有100nm间距的栅格上形成。然而，可能期望目标实际上具有600nm的间距，使得可以检测和测量第一阶信号。建议通过在这样的栅格的一行中的相应栅格位置上设置1或2个这样的线来获得这样的线型目标。每个栅格因此将定义单个目标特征。类似的间隔型目标可以通过在这样的栅格的一行中的相应栅格位置上设置4或5个这样的线来获得。

期望对这些图案进行成像，使得它们在衬底上具有设计的尺寸以及足够大的焦距深度。因此，线可以被偏置(例如，以类似于光学邻近校正方法的方式)，并且(例如，20nm)辅助特征可以可选地被放置在每个栅格上的空位置上。以这种方式，目标可以变得更稳定和更对称(例如，就SWA而言)。

图14(a)至图14(f)每个包括基于栅格的可能目标特征的示例。具体地，在CD为40nm并且栅格节距为100nm的情况下，根据前面给出的示例，图14(e)的2线示例和图14(c)的4线示例仿真了CD为约100-150nm并且节距为600nm的各个线和间隔目标的目标特征。

使用光刻工艺来制造器件的方法可以通过提供如本文中公开的检查设备来改进(使用该设备来测量已处理的衬底以测量光刻工艺的性能参数)，并且调节工艺的参数(特别是焦距)以改善或保持光刻工艺的性能用于后续衬底处理。

应当理解，在上面的示例中使用的特定参数不是唯一可以定义的参数。根据要用于度量的光刻设备和检查设备的限制，可以在真实设计过程中使用附加的和/或替代的参数。尽管上述目标结构是为了测量目的而具体设计和形成的度量目标，但是在其他实施例中，可以在作为形成在衬底上的器件的功能部件的目标上测量性能。很多装置具有规则的光栅状结构。本文中使用的术语“目标光栅”和“目标结构”不需要该结构已被专门设置用于正执行的测量。

与在衬底和图案化装置上实现的目标的物理光栅结构相关联，实施例可以包括计算机程序，该计算机程序包含一个或多个机器可读指令序列，该机器可读指令序列描述设计度量配方和/或控制检查设备实现那些度量配方的照射模式和其他方面的方法。该计算机程序例如可以在用于设计/控制工艺的单独的计算机系统中执行。可替代地，设计过程可以在图3、图4或图5的设备中的单元PU内和/或图2的控制单元LACU内完全或部分地执行。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)。

在以下编号的项中提供了根据本发明的其他实施例：

1.一种在光刻工艺期间监测焦距参数的方法，所述方法包括：

获取第一测量值，所述第一测量值已从第一目标的检查获得；

获取第二测量值，所述第二测量值已从第二目标的检查获得，

其中所述第一目标和所述第二目标已利用相对最佳焦距偏移来被曝光；

根据所述第一测量值和所述第二测量值确定所述焦距参数。

2.根据项1所述的方法，其中所述第一测量值已根据从所述第一目标散射的辐射的第一测量来获得，并且所述第二测量值已根据从所述第二目标散射的辐射的第二测量来获得。

3.根据项2所述的方法，其中所述第一测量是从所述第一目标散射的辐射的衍射阶的强度测量，并且所述第二测量是从所述第二目标散射的辐射的相应衍射阶的强度测量。

4.根据项3所述的方法，其中所述衍射阶是第零衍射阶。

5.根据项3所述的方法，其中所述衍射阶是非第零衍射阶。

6.根据前述任一项所述的方法，包括执行所述第一测量以获得所述第一测量值以及执行所述第二测量以获得所述第二测量值的步骤。

7.根据项1至5中任一项所述的方法，包括在单次测量中检查至少所述第一目标和所述第二目标以获得所述第一测量值和所述第二测量值。

8.根据前述任一项所述的方法，其中确定所述焦距参数的所述步骤包括根据所述第一测量值和所述第二测量值的差值来确定所述焦距参数。

9.根据项8所述的方法，其中所述第一测量值和所述第二测量值的所述差值被除以所述第一测量值和所述第二测量值的平均值。

10.根据项8或9所述的方法，其中所述第一测量值随焦距的变化和所述第二测量值随焦距的变化每个定义具有相对焦距偏移的相应柏桑(Bossung)曲线，并且所述第一测量值和所述第二测量值的所述差值随焦距的变化实质上是线性的。

11.根据项10所述的方法，其中所述第一测量值和所述第二测量值的所述差值随焦距的变化通过具有取决于所述Bossung曲线的曲率和所述相对最佳焦距偏移的斜率的线来被限定。

12.根据前述任一项所述的方法，其中在形成所述第一目标和所述第二目标期间，所述相对最佳焦距偏移源自所述光刻设备中的像散。

13.根据项12所述的方法，其中所述像散导致水平和垂直结构之间的相对最佳焦距偏移，并且其中所述第一目标包括基本上水平的结构并且所述第二目标包括基本上垂直的结构。

14.根据项1至12中任一项所述的方法，其中所述相对最佳焦距偏移是由限定所述第一目标和所述第二目标的图案化装置产生的。

15.根据项14所述的方法，其中在限定所述第一目标和所述第二目标的所述图案化装置中存在图案的深度偏移。

16.根据项14或15所述的方法，其中用于定义一个所述第一目标或所述第二目标的图案之一包括线特征，所述线特征在与所述第一目标或所述第二目标中的另一目标相比时在横向于所述目标的平面的方向上更高。

17.根据项16所述的方法，具有至少一个吸收材料的附加层。

18.根据项17所述的方法，其中所述附加层包括以下之一：金属、硅化钼或钽硼氮化物。

19.根据项17所述的方法，其中所述附加层包括吸收材料的附加堆叠。

20.根据项14所述的方法，其中所述第一目标包括具有基本上焦距无关的侧壁角的线特征，并且所述第二目标包括具有焦距相关的侧壁角的线特征。

21.根据项20所述的方法，其中所述第一目标和所述第二目标中的每一个包括线间隔光栅结构，并且其中限定所述第二目标的所述图案化装置上的图案包括分段线特征，每个分段线特征具有低于光刻工艺的成像分辨率的节距。

22.根据前述任一项所述的方法，包括以所述相对最佳焦距偏移在衬底上形成所述第一目标和所述第二目标。

23.根据前述任一项所述的方法，其中所述第一目标和所述第二目标每个包括线间隔光栅结构。

24.根据前述任一项所述的方法，其中设计规则将目标特征约束为设置的临界尺寸以及约束在设置的节距的栅格上，其中所述第一目标和所述第二目标每个由所述栅格的行形成，使得所述第一目标和所述第二目标的每个线特征由形成在所述栅格上的一个或多个相邻的相应目标特征形成。

25.根据前述任一项所述的方法，其中定义所述第一目标和所述第二目标的图案不包括故意地在所述第一目标和所述第二目标中引入焦距相关的不对称的特征。

26.根据前述任一项所述的方法，包括：

进行附加目标的附加测量，所述附加目标附加于所述第一目标和所述第二目标，所述附加目标中的每个附加目标具有与所述第一目标和/或所述第二目标的最佳焦距不同的最佳焦距；以及

在确定所述焦距参数的所述步骤中使用所述附加测量。

27.一种在光刻工艺期间监测剂量参数的方法，所述方法包括：

根据所述第一测量值和所述第二测量值确定所述剂量参数；

其中所述第一目标和所述第二目标包括具有相同的节距和逆占空比的相应的线和间隔目标。

28.根据项26或27所述的方法，其中确定所述剂量参数的所述步骤包括根据所述第一测量值和所述第二测量值的差值来确定所述剂量参数。

29.根据项26至28中任一项所述的方法，其中确定剂量参数的所述步骤包括：

确定所述光刻工艺的焦距参数；以及

参考对应于确定的所述焦距参数的剂量校准曲线。

30.根据项29所述的方法，其中确定所述剂量参数的所述步骤包括执行根据项1至26中任一项所述的方法。

31.一种用于测量光刻工艺的参数的度量设备，所述度量设备可操作为执行根据项1至30中任一项所述的方法。

32.根据项31所述的测量设备，包括：

用于所述衬底的支承件，所述衬底上具有多个目标；

用于测量每个目标的光学系统；以及

处理器。

33.一种光刻系统，包括：

光刻设备，包括：

照射光学系统，被布置为对图案进行照射；

投影光学系统，被布置为将所述图案的图像投影到衬底上；以及

根据项31或32所述的度量设备，

其中所述光刻设备被布置为在将所述图案应用于另外的衬底时使用由所述度量设备计算的确定的焦距参数和/或剂量参数。

34.一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项1至26中任一项所述的方法。

35.一种包括项34所述的计算机程序的计算机程序载体。

36.一种制造器件的方法，其中器件图案通过使用光刻工艺被应用于一系列衬底，所述方法包括：

-使用根据项1至26中任一项所述的方法来监测所述焦距参数，以及

-根据所确定的焦距参数来控制用于在后衬底的所述光刻工艺。

37.一种制造器件的方法，其中器件图案通过使用光刻工艺被应用于一系列衬底，所述方法包括：

-使用根据项27至30中任一项所述的方法来监测所述剂量参数，以及

-根据所确定的剂量参数来控制用于在后衬底的所述光刻工艺。

38.一种图案化装置，被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，所述图案化装置包括用于在所述光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征、以及用于在所述光刻工艺期间在所述衬底上形成第二目标的第二特征；其中在横向于所述目标的平面的方向上，所述第二特征高于所述第一特征，并且使得所述第一目标和所述第二目标具有相对最佳焦距偏移。

39.根据项38所述的图案化装置，其中所述第一特征和所述第二特征被沉积在掩模版衬底上，并且与其上已经沉积有所述第一特征的掩模版衬底的部分相比，在横向于所述目标平面的方向上，所述第二特征被沉积在掩模版衬底的已被蚀刻到不同水平的部分上。

40.根据项38或39所述的图案化装置，其中与所述第一特征相比，所述第二特征包括一个或更多个附加层。

41.根据项40所述的图案化装置，其中所述一个或多个附加层包括吸收材料层。

42.根据项41所述的图案化装置，其中吸收材料的附加层包括以下之一：金属、硅化钼或钽硼氮化物。

43.根据项40所述的图案化装置，其中所述一个或多个附加层包括吸收材料的附加堆叠，所述吸收材料的附加堆叠包括第一吸收材料层和第二吸收材料层。

44.根据项43所述的图案化装置，其中所述第一吸收材料层包括硅化钼或钽硼氮化物，并且所述第二吸收材料层包含金属。

45.一种图案化装置，被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，所述图案化装置包括用于在所述光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征以及用于在所述光刻工艺期间在所述衬底上形成第二目标的第二特征；其中所述第一特征被配置为形成拥有具有基本上焦距无关的侧壁角的线特征的所述第一目标，并且所述第二特征被配置为形成拥有具有焦距相关的侧壁角的线特征的所述第二目标。

46.根据项45所述的图案化装置，其中所述第一目标和所述第二目标中的每一个包括线间隔光栅结构，并且其中所述第二特征包括分段线特征，每个分段线特征具有低于所述光刻工艺的成像分辨率的节距。

47.一种图案化装置，被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，所述图案化装置包括用于在所述光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征、以及用于在所述光刻工艺期间在衬底上形成第二目标的第二特征；其中设计规则将目标特征约束为设置的临界尺寸以及约束在设置的节距的栅格上，其中所述第一目标和所述第二目标每个由所述栅格的行形成，使得所述第一特征和所述第二特征中的每一个特征由形成在所述栅格上的一个或多个相邻的相应目标特征形成。

本文中使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，具有或约为365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5-20nm范围内的波长)以及诸如离子束或电子束的粒子束。

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个或其组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。

具体实施例的前述描述将充分揭示本发明的一般性质，使得其他人可以在不背离本发明的一般概念的情况下通过应用本领域技术内的知识容易地修改和/或适应这些具体实施例的各种应用，而无需过度实验。因此，基于本文中给出的教导和指导，这样的适应和修改意图在所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应当理解，本文中的措辞或术语是出于通过示例描述的目的而非限制目的，使得本说明书的术语或措辞由本领域技术人员根据教导和指导来解释。

本发明的宽度和范围不应当被任何上述示例性实施例限制，而应当仅根据下面的权利要求及其等同方案来限定。

Claims

其中所述第一目标和所述第二目标以相对最佳焦距偏移被曝光；

根据所述第一测量值和所述第二测量值确定所述焦距参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述焦距参数的所述步骤包括根据所述第一测量值和所述第二测量值的差值来确定所述焦距参数。

3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述相对最佳焦距偏移是由在所述第一目标和所述第二目标的形成期间所述光刻设备中的像散引起。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，包括利用所述相对最佳焦距偏移在衬底上形成所述第一目标和所述第二目标。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一目标和所述第二目标每个包括线间隔光栅结构。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，包括：

在确定所述焦距参数的所述步骤中使用所述附加测量。

7.一种在光刻工艺期间监测剂量参数的方法，所述方法包括：

根据所述第一测量值和所述第二测量值确定所述剂量参数；

8.一种用于测量光刻工艺的参数的度量设备，所述度量设备可操作为执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的度量设备，包括：

用于所述衬底的支承件，所述衬底上具有多个目标；

用于测量每个目标的光学系统；以及

处理器。

10.一种光刻系统，包括：

光刻设备，包括：

照射光学系统，被布置为照射图案；

根据权利要求8或9所述的度量设备，

其中所述光刻设备被布置为在将所述图案应用于另外的衬底时使用由所述度量设备计算的确定的所述焦距参数和/或所述剂量参数。

11.一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装置上运行时引起所述处理器控制的装置执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

12.一种制造器件的方法，其中器件图案通过使用光刻工艺被应用于一系列衬底，所述方法包括：

-使用根据权利要求1至6中任一项所述的方法来监测所述焦距参数，以及/或者使用根据权利要求7所述的方法来监测所述剂量参数，

-根据确定的所述焦距参数来控制用于随后衬底的所述光刻工艺。

13.一种图案化装置，被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，所述图案化装置包括用于在所述光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征、以及用于在所述光刻工艺期间在所述衬底上形成第二目标的第二特征；其中在横向于所述目标的平面的方向上，所述第二特征高于所述第一特征，并且使得所述第一目标和所述第二目标具有相对最佳焦距偏移。

14.一种图案化装置，被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，所述图案化装置包括用于在所述光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征、以及用于在所述光刻工艺期间在所述衬底上形成第二目标的第二特征；其中所述第一特征被配置为形成拥有具有实质上焦距无关的侧壁角的线特征的所述第一目标，并且所述第二特征被配置为形成拥有具有焦距相关的侧壁角的线特征的所述第二目标。

15.一种图案化装置，被配置为根据期望图案在光刻工艺中图案化辐射束，所述图案化装置包括用于在所述光刻工艺期间在衬底上形成第一目标的第一特征、以及用于在所述光刻工艺期间在衬底上形成第二目标的第二特征；其中设计规则将目标特征约束为设置的临界尺寸以及约束在设置的节距的栅格上，其中所述第一目标和所述第二目标每个由所述栅格的行形成，使得所述第一特征和所述第二特征中的每一个特征由形成在所述栅格上的一个或多个相邻的相应目标特征形成。