CN110998455A

CN110998455A - 量测参数确定和量测配方选择

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Publication number: CN110998455A
Application number: CN201880053401.XA
Authority: CN
Inventors: K·布哈塔查里亚; S·G·J·马斯杰森; M·J·诺特; A·J·登博夫; M·哈吉阿玛迪; F·法哈德扎德
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2038-06-18
Also published as: KR20200014829A; JP2020525831A; US10451978B2; JP6934541B2; WO2019002003A1; TW201917491A; IL271584B1; IL271584B2; TWI685720B; EP3422105A1; KR102364227B1; IL271584A; CN110998455B; US20190004437A1

Abstract

一种方法，该方法包括：对于使用图案化工艺创建的具有偏置的第一目标结构和不同偏置的第二目标结构的量测目标，获得包括用于第一目标结构的信号数据与用于第二目标结构的信号数据之间关系的量测数据，该量测数据是针对多个不同量测配方获得的，并且每个量测配方指定不同的测量参数；确定通过针对多个不同量测配方的量测数据的统计的拟合曲线或拟合函数作为参考；以及标识至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方的集体量测数据从所述参考的参数的变化超过或满足特定阈值。

Description

量测参数确定和量测配方选择

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月30日提交的EP申请17178949.8的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于例如在通过光刻技术对器件的制造中可使用的检查(例如，量测)的方法和设备，并且涉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到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备例如可以被使用在集成电路(IC)的制造中。在那种情形中，可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要被形成在IC的个体层上的电路图案。可以将这种图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个管芯或若干管芯)上。图案的转移通常是经由成像到在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的。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。

实施图案化工艺(即，创建涉及图案化(诸如光刻曝光或压印)的器件或其它结构的工艺，其通常可以包括一个或多个相关联的处理步骤，诸如抗蚀剂的显影、蚀刻等)的重要方面包括显影工艺本身，对其进行设置以进行监视和控制，然后对工艺本身进行实际监视和控制。假设图案化工艺的基本原理的配置，诸如(一个或多个)图案化装置图案、(一个或多个)抗蚀剂类型、光刻后工艺步骤(诸如显影、蚀刻等)，则期望在图案化工艺中对设备进行设置以用于将图案转移到衬底上，显影一个或多个量测目标以监视该工艺，设置量测过程以测量量测目标，然后基于测量来实施监视和/或控制该工艺的过程。

因此，在图案化工艺中，期望确定(例如，使用对图案化工艺的一个或多个方面进行建模的一个或多个模型来测量、仿真等)一个或多个感兴趣参数，诸如结构的临界尺寸(CD)、在衬底中或衬底上形成的连续层之间的套刻误差(即，连续层的不希望的和无意的未对准)等。

期望为由图案化工艺创建的结构确定这样的一个或多个感兴趣参数，并使用它们以用于与图案化工艺相关的设计、控制和/或监视，例如用于工艺设计、控制和/或验证。所确定的图案化结构的一个或多个感兴趣参数可以被用于图案化工艺设计、校正和/或验证、缺陷检测或分类、产出估计和/或工艺控制。

因此，在图案化工艺中，经常期望对所创建的结构进行测量，例如以用于工艺控制和验证。用于进行这种测量的各种工具是已知的，包括常常被用来测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用于测量套刻的专用工具，测量套刻是对器件中的两层对准的准确度的度量。可以根据两层之间的未对准程度来描述套刻，例如，参考所测量的1nm的套刻可以描述其中两层未对准为1nm的情形。

已经开发出各种形式的检查设备(例如，量测设备)以用于在光刻领域中使用。这些器件将辐射光束引导到目标上，并测量重定向的(例如散射的)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处的强度；作为反射角的函数的在一个或多个波长处的强度；或作为反射角的函数的偏振——以获得“光谱”，从其中可以确定目标的感兴趣属性。可以通过各种技术来确定感兴趣属性：例如，通过诸如严格耦合的波分析或有限元方法之类的迭代方法来对目标进行重构；库搜索；和主成分分析。

另外的技术涉及阻挡零阶衍射(对应于镜面反射)且仅处理更高阶衍射。可以在PCT专利申请公开No.WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到这样的量测的示例，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文。已经在美国专利申请公开No.US 2011-0027704、US2011-0043791和US 2012-0242940中描述了该技术的进一步发展，这些专利申请中的每一个专利申请的全部内容通过引用并入本文。这样的基于衍射的技术典型地被用来测量套刻。用于这些技术的目标可以小于照射斑点并且可以被衬底上的产品结构包围。目标可以包括多个周期性结构，可以在一个图像中测量所述周期性结构。在特定形式的这样的量测技术中，通过在特定条件下测量目标两次，同时使目标旋转或者改变照射模式或成像模式以便分别获得常态的(例如，+1)和互补的(例如，-1)衍射阶强度，来获得套刻测量结果。针对给定目标的强度不对称性(这些衍射阶强度的比较)提供对目标不对称性(即，目标中的不对称性)的测量结果。目标中的这种不对称性可以被用作套刻误差的指标。

发明内容

在套刻测量的示例中，上文的技术依赖于如下假设：套刻(即，套刻误差和有意的偏置)是目标中的目标不对称性的唯一原因。目标或测量中的任何其它不对称性，诸如上层和/或下层中周期性结构内的特征的结构不对称性、使用传感器进行的测量中的不对称性等，也可导致1阶(或其它更高阶)中测量的强度不对称性。这种强度不对称性可归因于目标和/或测量中这样的其它不对称性，并且其与套刻(包括有意的偏置)不相关，扰乱了套刻测量，从而给出了不准确的套刻测量。

在实施例中，提供了一种方法，包括：对于使用图案化工艺创建的具有偏置的第一目标结构和不同偏置的第二目标结构的量测目标，获得包括用于所述第一目标结构的信号数据与用于所述第二目标结构的信号数据之间关系的量测数据，该量测数据是针对多个不同量测配方获得的，并且每个量测配方指定不同的测量参数；确定通过针对所述多个不同量测配方的所述量测数据的统计拟合曲线或拟合函数作为参考；以及标识至少两个不同量测配方，该至少两个不同量测配方的集体量测数据从参考的参数的变化超过或满足特定阈值。

在实施例中，提供了一种方法，该方法包括：对于量测目标，使用多个不同量测配方获得被用来测量所述量测目标的检查设备的检测器的每个像素的套刻值和/或由被用来测量所述量测目标的检查设备的检测器产生的图像的每个像素的套刻值，使用图案化工艺创建所述量测目标并且每个量测配方指定不同的测量参数；确定针对所述多个不同量测配方中的每一个量测配方的所述套刻值的统计；以及标识至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方的所述统计的值超过或满足特定阈值。

在实施例中，提供了一种测量方法，包括根据如本文所确定的量测配方来测量衬底上的量测目标。

在实施例中，提供了一种量测设备，用于测量图案化工艺的参数，所述量测设备能够操作为执行本文所述的方法。

在实施例中，提供了一种非瞬态计算机程序产品，包括用于使处理器引起本文所述方法的执行的机器可读指令。

在实施例中，提供了一种系统，包括：检查设备，所述检查设备被配置成在衬底上的两个相邻的周期性结构或测量目标上提供辐射光束并检测由所述目标衍射的辐射以确定图案化工艺的参数；以及本文所述的非瞬态计算机程序。在实施例中，所述系统还包括光刻设备，所述光刻设备包括：支撑结构，被配置为保持图案化装置以调制辐射光束；以及投影光学系统，被布置为将调制的辐射光束投射至辐射敏感衬底上。

下面参考附图详细描述各种实施例的其它特征和优点以及结构和操作。注意，本发明不限于本文描述的具体实施例。在本文中提出的这种实施例仅用于说明性目的。基于本文所包含的教导，附加实施例对相关领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考附图来描述实施例，其中：

图1描绘了光刻设备的实施例；

图2描绘了光刻单元或簇的实施例；

图3示意性地描绘了示例检查设备和量测技术；

图4示意性地描绘了示例检查设备；

图5图示了检查设备的照射斑点与量测目标之间的关系；

图6示意性地描绘了基于测量数据导出多个感兴趣变量的过程；

图7A描绘了被配置为使用第一对照射孔径来测量目标的检查设备(在这种情况下例如是暗场散射仪)的示意图；

图7B示意性地描绘了用于给定照射方向的目标周期性结构的衍射光谱的细节；

图7C示意性地描绘了在将图7A的检查设备用于基于衍射的套刻测量时提供另外照射模式的第二对照射孔径；

图7D示意性地描绘了将第一对孔径和第二对孔径进行组合的第三对照射孔径；

图8描绘了多个周期性结构目标的形式以及衬底上测量斑点的轮廓；

图9描绘了在图7A的检查设备中获得的图8的目标的图像；

图10是示出使用图3的检查设备的套刻测量方法的步骤的流程图；

图11A、图11B和图11C分别示出了在零区域中具有不同套刻值的套刻周期性结构的示意性横截面；

图11D是由于处理效应而在底部周期性结构中具有结构不对称性的套刻周期性结构的示意性横截面；

图11E是具有存在有意偏置的周期性结构的套刻目标的示意性俯视图；

图11F描绘了来自诸如图11E中所描绘的目标的特定阶辐射的检测的衍射信号的示例；

图11G描绘了来自诸如图11E中所描绘的目标的另一特定阶辐射的检测的衍射信号的示例；

图11H是用于描述来自具有两层周期性结构的目标的辐射的衍射的简单模型的示意图；

图12图示了不遭受结构不对称性的理想目标中的套刻测量的原理；

图13图示了非理想目标中的套刻测量的原理，其中对如在本文的实施例中所公开的结构不对称性进行校正；

图14是根据实施例的针对没有特征不对称性效应的套刻目标的A+与A-之间关系的绘图；

图15是根据实施例的针对具有特征不对称性效应的套刻目标的A+与A-之间关系的绘图；

图16A、图16B和图16C是根据实施例的针对具有各种特征不对称性效应(包括没有特征不对称性效应)的套刻目标的A+与A-之间关系的绘图；

图17A是根据实施例的针对没有特征不对称性效应的套刻目标的A+与A-之间关系的绘图；

图17B是根据实施例的针对具有特征不对称性效应的套刻目标的A+与A-之间关系的绘图；

图18是根据实施例的针对不具有特征不对称性效应的套刻目标的实例和具有特征不对称性效应的套刻目标的实例的A+与A-之间关系的绘图；

图19是根据实施例的针对多个不同量测配方的目标的实例的A+与A-之间关系的绘图；

图20是针对图19中呈现的数据子集的A+与A-之间关系的绘图；

图21是针对图20中呈现的数据子集的A+与A-之间关系的绘图，其中的线仅连接与衬底的中央部分相对应的某些数据；

图22是针对图20中呈现的数据子集的A+与A-之间关系的绘图，其中的线仅连接与衬底的边缘部分相对应的某些数据；

图23是方法的实施例的流程图；

图24是根据实施例的针对多个不同量测配方的目标图像的个体像素的A+与A-之间关系的绘图；

图25是根据实施例的针对多个不同量测配方的目标图像的个体像素的A+与A-之间关系的绘图；

图26是针对单个偏振(在这种情况下为线性X偏振)在各种波长下测量的目标的套刻灵敏度和叠层灵敏度的曲线图；

图27是针对单个偏振(在这种情况下为线性Y偏振)在各种波长下测量的目标的套刻灵敏度和叠层灵敏度的曲线图；

图28是在各种波长下测量的目标的套刻灵敏度和叠层灵敏度的曲线图；和

图29是图示了如下过程的流程图，其中量测目标被用来监视性能并且作为控制量测、设计和/或生产过程的基础。

具体实施方式

在详细地描述实施例之前，提供一个可以实施实施例的示例环境是有指导意义的。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：照射光学系统(照射器)IL，被配置成调整辐射光束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，被构造成支撑图案化装置(例如掩模)MA，并与被配置成根据特定参数准确地定位图案化装置的第一定位器PM连接；衬底台(例如晶片台)WT，被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与被配置成根据特定参数准确地定位衬底的第二定位器PW连接；和投影光学系统(例如折射型投影透镜系统)PS，被配置成将通过图案化装置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。

照射光学系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或者它们的任意组合，用以对辐射进行引导、成形或控制。

图案化装置支撑件以取决于图案化装置的取向、光刻设备的设计、以及诸如例如图案化装置是否被保持在真空环境中等其它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的、真空的、静电的、或其它夹持技术来保持图案化装置。图案化装置支撑件可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案化装置支撑件可以确保图案化装置(例如相对于投影系统)位于期望的位置处。本文使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以被认为与更通用的术语“图案化装置”同义。

本文使用的术语“图案化装置”应被广义地解释为指代能够被用来在辐射光束的横截面上赋予辐射光束以图案以便在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应注意的是，被赋予至辐射光束的图案可能不与衬底的目标部分中的期望图案精确地对应——例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，被赋予至辐射光束的图案将与在目标部分中创建的器件(诸如集成电路)中的特定功能层相对应。

图案化装置可以是透射型的或反射型的。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。掩模在光刻技术中是公知的，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被单独地倾斜，以便沿不同的方向反射传入辐射光束。倾斜的反射镜将图案赋予由反射镜矩阵反射的辐射光束。

如这里所描绘的，设备是透射型的(例如，采用透射型掩模)。可替代地，设备可以是反射型的(例如，采用上文提及类型的可编程反射镜阵列，或者使用反射型掩模)。

光刻设备还可以是如下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)所覆盖，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至光刻设备中的其它空间，例如掩模与投影系统之间的空间。本领域中众所周知的是，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。本文使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底之类的结构必须被没入在液体中；而是，“浸没”仅意味着在曝光期间液体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的辐射光束。辐射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。在这种情况下，辐射源并不被认为是形成光刻设备的一部分，且辐射光束被借助于包括例如适合的定向反射镜和/或扩束器的光束递送系统BD从源SO传递至照射器IL。在其它情况下，辐射源可以是光刻设备的组成部分，例如当辐射源是汞灯时。可以将源SO和照射器IL以及需要时设置的光束递送系统BD一起称作辐射系统。

照射器IL可以包括用于调整所述辐射光束的角强度分布的调整器AD。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。此外，照射器IL可以包括各种其它部件，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器可以被用来调节辐射光束，以便在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射光束B被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，并且通过所述图案化装置而被图案化。在已穿过图案化装置(例如，掩模)MA的情况下，辐射光束B穿过投影光学系统PS，所述投影光学系统将光束聚焦到衬底W的目标部分C上，由此将图案的图像投影到目标部分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、二维编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于辐射光束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械取回之后，或在扫描期间，可以将第一定位器PM和另一位置传感器(图1中未明确描绘出)用来相对于辐射光束B的路径而准确地定位图案化装置(例如，掩模)MA。

可以使用图案化装置对准标记M₁、M₂和衬底对准标记P₁、P₂来对准图案化装置(例如，掩模)MA和衬底W。尽管图示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间(这些被称为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个管芯提供在图案化装置(例如，掩模)MA上的情形中，图案化装置对准标记可以位于管芯之间。小的对准标记也可以被包括在管芯内、在器件特征之间，在这种情况下，期望该标记尽可能小且不需要任何与相邻特征不同的成像或工艺条件。下文中进一步描述了检测对准标记的对准系统。

在该示例中的光刻设备LA是所谓的双平台类型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站——曝光站和测量站，在曝光站与测量站之间衬底台可以进行交换。当一个衬底台上的一个衬底正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，且执行各种制备步骤。制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测量对准标记在衬底上的位置。这实现设备的生产量的显著增加。

可以在各种模式包括例如步进模式或扫描模式下使用所描绘的设备。光刻设备的构造和操作对于本领域技术人员而言是公知的，并且不需要为了理解本发明的实施例而被进一步描述。

如图2中所示，光刻设备LA构成光刻系统的部分，其被称作光刻单元LC或光刻制造单元或簇。光刻单元LC还可以包括用于在衬底上执行曝光前工艺和曝光后工艺的设备。传统上而言，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用于显影曝光后的抗蚀剂的显影剂DE、激冷板CH和焙烤板BK。衬底处理机或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同的工艺设备之间移动衬底，然后将它们递送到光刻设备的加载台LB。这些装置通常被统称为轨道，并且处于轨道控制单元TCU的控制之下，该轨道控制单元TCU本身由监管控制系统SCS控制，该监管控制系统SCS也经由光刻控制单元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。

为了对包括至少一个图案化步骤(例如，光学光刻步骤)的图案化工艺(例如，器件制造工艺)进行设计、监视、控制等，可以检查图案化的衬底并测量图案化的衬底的一个或多个参数。该一个或多个参数可以包括例如在图案化的衬底中或其上形成的连续层之间的套刻、例如在图案化的衬底中或其上形成的特征的临界尺寸(CD)(例如，临界线宽)、光学光刻步骤的聚焦或聚焦误差、光学光刻步骤的剂量或剂量误差、光学光刻步骤的光学像差等。可以在产品衬底本身的目标上和/或在提供在衬底上的专用量测目标上执行该测量。存在用于对图案化工艺中形成的结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜、基于图像的测量或检查工具和/或各种专用工具。相对快速且非侵入形式的专用量测和/或检查工具是这样一种工具：其中将辐射光束引导到衬底表面上的目标上，并且测量散射(衍射/反射)光束的属性。通过比较在光束被衬底散射之前和之后的光束的一个或多个属性，可以确定衬底的一个或多个属性。这可以被称为基于衍射的量测或检查。

图3描绘了示例检查设备(例如，散射仪)。它包括将辐射投影到衬底W上的宽带(白光)辐射投影仪2。重定向的辐射被传递到光谱仪检测器4，该光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱10(强度作为波长的函数)，如例如在左下方的曲线图中示出的。根据此数据，可以通过处理器PU来重构引起检测到的光谱的结构或轮廓，例如通过严格耦合波分析和非线性回归、或与图3底部右侧处所示的模拟光谱的库的对比来执行重构。通常，对于重构，结构的一般形式是已知的，且根据对于制造该结构的工艺的知识来假设一些变量，从而仅留下结构的几个变量根据测量的数据来进行确定。这种检查设备可以被配置为垂直入射检查设备或倾斜入射检查设备。

在图4中示出可以使用的另一检查设备。在该装置中，由辐射源2发射的辐射被使用透镜系统120来准直并通过干涉滤光器130和偏振器170来透射，被部分反射表面160反射，并经由物镜150而被聚焦成衬底W上的斑点S，该物镜具有期望为至少0.9或至少0.95的高数值孔径(NA)。浸没式检查设备(使用相对高折射率的流体，诸如水)甚至可以具有超过1的数值孔径。

如在光刻设备LA中，可以提供一个或多个衬底台以在测量操作期间保持衬底W。衬底台在形式上可以与图1的衬底台WT类似或相同。在检查设备与光刻设备集成在一起的示例中，它们甚至可以是同一衬底台。粗定位器和精定位器可以被提供给第二定位器PW，所述第二定位器被配置成相对于测量光学系统而准确地定位衬底。提供各种传感器和致动器，例如用以获取感兴趣的目标的位置，并且将感兴趣的目标带入至物镜150下方的位置中。典型地，将对横跨衬底W的不同位置处的目标进行许多测量。衬底支撑件能够在X和Y方向上移动以获取不同目标，且能够在Z方向上移动以获得该目标相对于光学系统的聚焦的期望位置。当例如在实践中光学系统可以保持大致静止(典型地在X和Y方向上，但也许还在Z方向上)且只有衬底移动时，将操作考虑和描述成好像将物镜正带入至相对于衬底的不同位置中是简便的。假设衬底和光学系统的相对位置是正确的，原则上无关紧要的是：衬底和光学系统中的哪一个在现实世界中是移动的，或者两者都是移动的，或者光学系统的一部分是移动的(例如，在Z和/或倾斜方向上)且光学系统的其余部分是静止的且衬底是移动的(例如，在X和Y方向上，而且可选地可以在Z和/或倾斜方向上)的组合。

然后，被衬底W重定向的辐射通过部分反射表面160而被传递到检测器180中，以便使光谱得到检测。检测器180可以位于后投影式焦平面110中(即，在透镜系统150的焦距处)，或者平面110可以用辅助光学器件(未示出)重新成像到检测器180上。检测器可以是二维检测器，从而可以测量衬底目标30的二维角散射光谱。检测器180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。

例如，可以使用参考光束来测量入射辐射的强度。为此，当辐射光束入射在部分反射表面160上时，其一部分被透射通过部分反射表面160作为朝向参考反射镜140的参考光束。然后，参考光束被投影到同一检测器180的不同部分上，或者可替代地被投影到不同的检测器(未示出)上。

一个或多个干涉滤光器130可用于选择在例如405nm-790nm或甚至更低诸如200nm-300nm的范围内的感兴趣波长。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。可以使用光栅代替干涉滤光器。可以在照射路径中提供孔径光阑或空间光调制器(未示出)，以控制辐射在目标上的入射角的范围。

检测器180可以测量单个波长(或窄波长范围)处的被重定向的辐射的强度、分别在多个波长处或在波长范围上积分的强度。此外，检测器可以分别测量横向磁偏振辐射和横向电偏振辐射的强度和/或横向磁偏振辐射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1-D光栅，其被印制成使得在显影之后，栅条由实体抗蚀剂线形成。目标30可以为2-D光栅，所述2-D光栅被印制成使得在显影之后，光栅由实体抗蚀剂柱或抗蚀剂中的过孔形成。栅条、柱或过孔可以被刻蚀至衬底中或衬底上(例如，蚀刻至衬底上的一个或多个层中)。(例如，栅条、柱或过孔的)图案对图案化工艺中的处理的变化(例如，光刻投影设备(特别是投影系统PS)中的光学像差、聚焦变化、剂量变化等)是敏感的并且将表现在印制的光栅的变化中。因此，印制的光栅的测量数据被用来重构光栅。诸如线宽和/或形状之类的1-D光栅的一个或多个参数或诸如柱或过孔的宽度或长度或形状之类的2-D光栅的一个或多个参数可以根据印制步骤和/或其它检查工艺的知识而被输入到由处理器PU执行的重构过程。

除了通过重构来进行参数的测量之外，可以在产品和/或抗蚀剂图案的特征不对称性的测量中使用基于衍射的量测或检查。不对称性测量的特定应用是例如用于套刻的测量，但是其它应用也是已知的。在这种情况下，目标30典型地包括叠置在一组周期性特征上的另一组周期性特征。例如，可以通过比较衍射光谱的来自目标30的相对部分来测量不对称性(例如，比较周期性结构的衍射光谱中的第-1阶和第+1阶)。例如，在美国专利申请公开出版物US2006-066855中描述了使用图3或图4的仪器的不对称性测量的构思，该专利申请通过引用而将其全部内容并入本文。简言之，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确定，但衍射光谱中的不对称性指示了构成目标的个体特征中的不对称性。在图4的仪器中，其中检测器180可以是图像传感器，衍射阶中的这种不对称性看上去直接为由检测器180记录的光瞳图像中的不对称性。可以通过单元PU中的数字图像处理来测量该不对称性，且相对于已知的套刻值来校准该不对称性。

图5图示了典型目标30的平面图以及图4的设备中的照射斑点S的范围。为了获得不受周围结构干扰的衍射光谱，在实施例中，目标30是大于照射斑点S的宽度(例如，直径)的周期性结构(例如，光栅)。斑点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“未填充满”，并且衍射信号基本上不受来自目标本身之外的产品特征等的任何信号的影响。照射布置2、120、130、170可以被配置成提供横跨物镜150的后焦平面的均匀强度的照射。可替代地，通过例如在照射路径中包括孔径，照射可以被限制在轴上方向或离轴方向上。

图6示意性地描绘了基于使用量测获得的测量数据来确定目标图案30′的一个或多个感兴趣变量的值的示例过程。由检测器180检测的辐射为目标30′提供测量的辐射分布108。

对于给定的目标30′，可以使用例如数值麦克斯韦尔求解器210从参数化模型206计算/模拟辐射分布208。参数化模型206示出了构成目标且与目标相关联的各种材料的示例层。参数化模型206可以包括针对被考虑的目标的部分的特征和层的一个或多个变量，这些变量可以被改变和被导出。如图6中所示，一个或多个变量可以包括一个或多个层的厚度t、一个或多个特征的宽度w(例如，CD)、一个或多个特征的高度h、和/或一个或多个特征的侧壁角α。尽管未示出，但是一个或多个变量还可以包括但不限于一个或多个层的折射率(例如，实数或复数折射率、折射率张量等)、一个或多个层的消光系数、一个或多个层的吸光率、显影期间的抗蚀剂损失、一个或多个特征的地位关系(footing)、和/或一个或多个特征的线边缘粗糙度。变量的初始值可以是为正在被测量的目标所预期的初始值。然后，在212处将测量的辐射分布108与计算的辐射分布208进行比较，以确定两者之间的差异。如果存在差异，则可以改变参数化模型206的一个或多个变量的值，新的计算的辐射分布208与测量的辐射分布108进行计算和比较，直到测量的辐射分布108与计算的辐射分布208之间存在足够的匹配。此时，参数化模型206的变量的值提供了实际目标30′的几何形状的良好或最佳匹配。在实施例中，当测量的辐射分布108与计算的辐射分布208之间的差异在公差阈值内时，则存在足够的匹配。

图7A中示出了适于在实施例中使用的另外的检查设备。在图7B中更详细地图示了被用来照射目标的测量辐射的衍射射线和目标T。图示的检查设备是被称为暗场量测设备类型的检查设备。检查设备可以是独立的装置，或者可以被并入在光刻设备LA中，例如位于测量站处或光刻单元LC处。用虚线O表示具有贯穿设备的若干支路的光轴。在该设备中，由源11(例如氙灯)发射的辐射经由光学元件15而被包括透镜12、14和物镜16的光学系统引导到衬底W上。这些透镜被布置成4F布置的双序列。可以使用不同的透镜布置，只要它例如将衬底图像提供到检测器上并且同时允许进入用于空间频率滤波的中间光瞳平面。因此，可以通过在呈现衬底平面的空间光谱的平面中限定空间强度分布来选择辐射被入射到衬底上的角度范围，此处该平面被称为(共轭)光瞳平面。特别地，这可以通过在作为物镜光瞳平面的后投影图像的平面中，在透镜12与14之间插入合适形式的孔径板13来完成。在图示的示例中，孔径板13具有被标记为13N和13S的不同形式，以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，仅为了便于描述起见，孔径板13N提供从指定为“北”的方向的离轴辐射。在第二照射模式中，孔径板13S被用来提供类似的照射，但是来自被标注为“南”的相反方向的照射。通过使用不同的孔径，其它照射模式是可能的。光瞳平面的其余部分期望是暗的，因为在期望的照射模式之外的任何不必要的辐射都将干扰期望的测量信号。

如图7B中所示，目标T被放置成衬底W垂直于物镜16的光轴O。衬底W可以由支撑件(未示出)支撑。测量辐射的射线I从偏离轴线O的角度射到目标T上产生零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线表示+1阶，并且双点划线表示-1阶)。应记住，对于过填充的小目标而言，这些射线只是覆盖包括量测目标T和其它特征的衬底区域的许多平行射线之一。由于板13中的孔径具有有限的宽度(对于允许有用数量的辐射而言是必需的)，因而入射射线I实际上将占据一个角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将稍微被展开。根据小目标的点扩展函数，每一阶+1和-1都将进一步在一个角度范围上被扩展，而不是如所示的单个理想的射线。注意，目标的周期性结构节距和照射角度可以被设计或调整成使得进入物镜的一阶射线与中心光轴紧密对准。图7A和图7B中图示的射线被示出为略微离轴，这纯粹是为了使它们能够在图中更容易被区分开。

由衬底W上的目标T衍射的至少0阶和+1阶被物镜16收集，并且被引导返回通过光学元件15。返回到图7A，第一照射模式和第二照射模式两者都通过指定被标注为北(N)和南(S)的在直径方向上相反的孔径来图示出。当测量辐射的入射射线I来自光轴的北侧时，也就是当使用孔径板13N施加第一照射模式时，被标记为+1(N)的+1阶衍射射线进入物镜16。相反地，当使用孔径板13S施加第二照射模式时，-1阶衍射射线(被标记为-1(S))是进入透镜16的射线。

分束器17将衍射光束分成两个测量支路。在第一测量支路中，光学系统18利用零阶衍射光束和一阶衍射光束在第一传感器19(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶撞击传感器上的不同点，以便图像处理可以比较和对比多个阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以被用于聚焦检查设备和/或归一化一阶光束的强度测量。光瞳平面图像也可以被用于许多测量目的，诸如重构。

在第二测量支路中，光学系统20、22在传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标T的图像。在第二测量支路中，孔径光阑21被提供在与光瞳平面共轭的平面中。孔径光阑21起到阻挡零阶衍射光束的作用，使得在传感器23上形成的目标的图像仅由-1阶或+1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，处理器PU的功能将取决于正在执行的测量的特定类型。注意，这里在广义上使用术语“图像”。如果仅存在-1阶和+1阶中的一个，则将不会形成这样的周期性结构特征的图像。

图7A、图7C和图7D中所示的孔径板13和场光阑21的特定形式纯粹为示例。在实施例中，使用目标的同轴照射并且使用具有离轴孔径的孔径光阑以将大致仅一个一阶衍射辐射传递到传感器。在另外的其它实施例中，代替一阶光束或者除了一阶光束之外，在测量中可以使用二阶、三阶和更高阶光束(图7A、图7B、图7C或图7D中未示出)。

为了使测量辐射能够适应于这些不同类型的测量，孔径板13可以包括围绕盘形成的多个孔径图案，所述盘旋转以将期望的图案带到合适的位置。注意，孔径板13N或13S只能被用来测量在一个方向(X方向或Y方向，这取决于设定)上取向的周期性结构。为了测量正交周期性结构，可以实施穿过90°和270°的目标旋转。图7C和图7D中示出了不同的孔径板。在上文中提及的专利申请公开中描述了这些设备的使用以及这些设备的许多其它变型和应用。

图8描绘了根据已知实践形成在衬底上的(复合)目标。该示例中的目标包括四个周期性结构(例如光栅)32至35，它们被定位成紧密地在一起，使得它们将全部位于由检查设备的量测辐射照射光束形成的测量斑点31内。四个周期性结构因此都被同时地照射并被同时地成像在传感器19和传感器23上。在专用于测量套刻的示例中，周期性结构32至35本身是通过对例如在衬底W上形成的半导体器件的不同层中被图案化的周期性结构进行套刻而形成的复合周期性结构。周期性结构32到35可以具有被不同偏置的套刻偏移，以便促进层之间的套刻的测量，在这些层中形成复合周期性结构的不同部分。下面将参考图8来解释套刻偏置的含义。如图所示，周期性结构32至35在它们的取向上也可以不同，以便在X方向和Y方向上衍射传入辐射。在一个示例中，周期性结构32和34是分别具有+d、-d的偏置偏移的X方向周期性结构。周期性结构33和35是分别具有+d和-d的偏置偏移的Y方向周期性结构。这些周期性结构的分开的图像可以在由传感器23捕获的图像中被标识。这仅是目标的一个示例。目标可以包括多于或少于4个周期性结构，或者仅包括单个周期性结构。

图9示出了在图7的设备中使用图8的目标且使用来自图7D的孔径板13NW或13SE的情况下可以在传感器23上形成并且由传感器23检测的图像的示例。虽然光瞳平面图像传感器19不能解析不同的个体周期性结构32至35，但图像传感器23可以这样做。暗的矩形表示传感器上的图像的场，衬底上的照射斑点31在场内被成像到对应的圆形区域41内。在该区域内，矩形区域42至45表示小的目标周期性结构32至35的图像。如果目标位于产品区域中，则产品特征也可以在图像场的周边中是可见的。图像处理器和控制系统PU使用图案识别来处理这些图像，以标识周期性结构32至35的分开的图像42至45。以这种方式，图像不必非常精确地在传感器框架内的特定位置处被对准，这极大地改善了整个测量设备的生产量。

一旦周期性结构的分开的图像已经被标识，例如通过对标识的区域内的选定的像素强度值求平均或者求和，那些个体图像的强度就可以被测量。图像的强度和/或其它属性可以相互比较。这些结果可以被组合以测量图案化工艺的不同参数。套刻性能是这种参数的重要示例。

图10图示了如何使用例如在PCT专利申请公开出版物WO 2011/012624(通过引用将其全部内容并入本文)中描述的方法来测量包含分量周期性结构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)。如通过比较目标周期性结构的常态和互补的衍射阶图像中的强度所揭露的那样，通过标识目标不对称性以获得强度不对称性的度量，来完成该测量。在实施例中，常态衍射阶为+1阶辐射，并且互补衍射阶为-1阶辐射。虽然本文的讨论集中在常态衍射阶如+1阶辐射和互补衍射阶如-1阶辐射，但是可以比较其它对应的较高阶例如+2和-2阶的强度。

在步骤S1处，例如半导体晶片的衬底被通过光刻设备(诸如图2的光刻单元)处理一次或多次，以创建包括周期性结构32至35的目标。在S2处，使用图7的检查设备，仅使用一阶衍射光束之一(例如+1阶)来获得周期性结构32至35的图像。在步骤S3处，无论是通过改变照射模式还是改变成像模式，或者通过在检查设备的视场中将衬底W旋转180°，都可以使用另一个一阶衍射光束(-1阶)获得周期性结构的第二图像。因此，在第二图像中捕获-1阶衍射辐射。

注意，通过在每个图像中仅包括一阶衍射辐射的一半，这里所称的“图像”不是传统的暗场显微镜图像。目标周期性结构的个体目标特征将不被解析。每个目标周期性结构将仅由特定强度水平的区域表示。在步骤S4中，在每个分量目标周期性结构的图像内标识感兴趣区域(ROI)，将从感兴趣区域中测量强度水平。

在针对每个个体目标周期性结构标识出ROI并且测量其强度后，随后可以确定目标的不对称性，并且因此确定套刻误差。这是在步骤S5中(例如由处理器PU)通过比较针对每个目标周期性结构32至35的常态和互补的衍射阶辐射所获得的强度值以标识它们的强度不对称性例如它们强度的任何差异来完成的。术语“差异”并不意味着仅指减法。差异可以按比例形式来计算。在步骤S6中，使用针对多个目标周期性结构的测量的强度不对称性以及这些目标周期性结构的任何已知的强加的套刻偏置的知识，来计算在目标T附近的图案化工艺的一个或多个性能参数。

图11A至图11D示出了具有不同偏置偏移的目标周期性结构(套刻周期性结构)的示意性横截面。这些可以被用作衬底W上的目标T，如图7至图9中所见。仅出于示例的目的，示出了在X方向上具有周期性的周期性结构。可以分别提供或作为目标的一部分提供具有不同偏置和具有不同取向的这些周期性结构的不同组合。

从图11A开始，示出了形成在被标记为L1和L2的至少两个层中的目标600。在下层或底层L1中，第一周期性结构(下部或底部周期性结构)，例如光栅，由衬底606上的特征602和间隔604形成。在层L2中，第二周期性结构，例如光栅，由特征608和间隔610形成。(绘制横截面以使得特征602、608(例如，线)延伸到页面中。)周期性结构图案在两个层中以节距P重复。特征602和608可以采取线、点、块和过孔的形式。在图11A处所示的情形中，没有由于未对准而引起的套刻贡献(例如，没有套刻误差和没有强加的偏置)，使得第二结构的每个特征608恰好位于第一结构中的特征602上方。

在图11B处，示出了与第一已知的强加的偏置+d的同一目标，使得第一结构的特征608相对于第二结构的特征向右偏移距离d。偏置距离d在实践中可以是几纳米，例如10nm-20nm，而节距P例如在300nm-1000nm的范围内，例如500nm或600nm。在图11C处，描绘了具有第二已知的强加的偏置-d的另一特征，使得特征608向左偏移。每个结构的d值不必相同。在上面提及的在先专利申请公开出版物中描述了在图11A至图11C处所示的这种类型的偏置的周期性结构。

图11E从顶部示意性地描绘了示例目标600，该示例目标600具有包括周期性结构(诸如图11A-图11C中描绘的上层和下层中的周期性结构)的子目标612、614、616和618。在图11E中未示出下层。在实施例中，子目标612、614、616和618被设计成测量在两个垂直方向(例如X和Y)上的套刻，并具有强加的偏置d，以促进实现(如上文关于图11B和图11C所描述的)。尽管图11E的实施例示出四个子目标，但是可以有不同的数量，并且它们都可以被用来测量一个方向上的套刻或测量两个以上方向上的套刻。

在实施例中，子目标612和614被设计成一起测量在X方向上的套刻。在实施例中，子目标612的偏置为+d，而子目标614的偏置为-d。在实施例中，子目标616和618被设计成一起测量在Y方向上的套刻。在实施例中，子目标616的偏置为+d，而子目标618的偏置为-d。

图11F描绘了来自诸如图11E中描绘的目标600的步骤S2的常态(例如+1)阶辐射的检测的衍射信号的示例。图11G描绘了来自诸如图11E中描绘的目标600的步骤S3的互补(例如-1)阶辐射的检测的衍射信号的示例。对于每个周期性结构方向(X和Y)，都存在具有相反方向的有意的偏置(如图11F和图11G中由“+”(对于+d偏置)和“-”(对于-d偏置)所示)的两个周期性结构。因此，X+表示来自子目标612的检测的衍射信号，X-表示来自子目标614的检测的衍射信号，Y+表示来自子目标618的检测的衍射信号，Y-表示来自子目标616的检测的衍射信号。因此，在每个周期性结构的周期性方向上检测到四个衍射强度信号。

图11H是用于描述来自具有两层周期性结构(诸如图11A至图11C中所示)的目标(诸如子目标612、614、616或618)的辐射的衍射的简单模型的示意图。示出了来自上层和下层的衍射辐射的复振幅。来自下层的衍射辐射包括来自套刻的相位贡献。

在图12中，曲线702图示了对于形成目标的个体周期性结构内(特别是在第一结构的个体周期性结构内)具有零偏移且没有结构不对称性的“理想”目标，套刻OV与强度不对称性A之间的关系(例如+l和-1衍射阶强度之间的差异)。因此，该理想目标的目标不对称性仅包括由于第一结构和第二结构由已知的强加的偏置和套刻误差OV_E引起的未对准导致的套刻贡献。该曲线图和图13的曲线图仅图示了本公开背后的原理，并且在每个曲线图中，强度不对称性A和套刻OV的单位是任意的。实际尺寸的示例将在下面进一步给出。

在图12的“理想”情形中，曲线702指示强度不对称性A具有与套刻的非线性周期性关系(例如，正弦关系)。正弦变化的周期P对应于周期性结构的周期或节距P，其当然被转换为适当的比例。在该示例中正弦形式是纯粹的，但在真实场景中可以包括谐波。

如上所提及，偏置的周期性结构(具有已知的强加的套刻偏置)可以被用来测量套刻，而不是依赖于单个测量。此偏置具有图案化装置(例如掩模版)(该偏置由该图案化装置造成)中限定的已知值，其用作与测量的强度不对称性相对应的套刻的衬底上校准。在图中，图形地图示了计算。在步骤S1-S5中，针对分别强加偏置+d和-d的周期性结构获得强度不对称性测量A_+d和A_-d(例如，如图11B和图11C中所示)。将这些测量拟合至正弦曲线给出了点704和706，如图所示。知道了偏置后，就可以计算真实的套刻误差OV_E。从目标的设计中知晓正弦曲线的节距P。曲线702的垂直比例开始时并不被知晓，而是可以被称为1阶谐波比例常数K的未知因子。因此，套刻灵敏度K是强度不对称性测量对套刻的灵敏度的度量。在实施例中，它是测量的强度相对于套刻的比例。因此，它有助于检测套刻的工艺依赖性。

就等式而言，假设套刻误差OV_E与强度不对称性A之间的关系为：

A_±d＝K sin(OV_E±d) (1)

其中，以使得目标节距P与角度2π弧度相对应的比例表达套刻误差OV_E。在使用具有不同已知偏置(例如+d和-d)的周期性结构的两个测量结果的情况下，可以使用以下来计算套刻误差OV_E：

返回参考图11H，也可以如下那样评估套刻OV(也被称为套刻误差OV_E)。具体地，基于图11H中表示的模型，可以如下那样计算衍射辐射的+1和-1阶的强度：

其中，

是由于套刻和偏置引起的相位差，

是来自上层与下层的衍射辐射之间的剩余相位差，它与上层和下层周期性结构之间的层的厚度T成比例并与入射辐射的波长成反比。

为了方便起见，可以将一个周期性结构方向(例如X)的四个强度指定如下：

-PBN(来自正偏置周期性结构的+1衍射阶)

-PBC(来自正偏置周期性结构的-1衍射阶)

-NBN(来自负偏置周期性结构的+1衍射阶)

-NBC(来自负偏置周期性结构的-1衍射阶)

因此，ΔI_PB可以被指定为PBN-PBC，而ΔI_NB可以被指定为NBN-NBC。然后，假设来自+1和-1阶辐射以及来自正偏置和负偏置周期性结构的衍射波的振幅和相位(不包括套刻相位)均相等，并且量测装置的光学器件本身是对称的，则+1和-1阶辐射的强度之间的差异被导出为ΔI＝K.sin(Φ_OV)，并且K是等于K＝4A.B.sin(β)的套刻比例。因此，套刻可以被如下那样计算：

现在，图11D示意性地示出了结构不对称性的现象，在这种情况下为第一结构中的结构不对称性(下部或底部结构不对称性)。图11A至图11C中的周期性结构中的特征被示出为完全正方形的，此时真实特征在侧面上具有一些坡度和一定的粗糙度。然而，它们旨在轮廓上至少是对称的。第一结构中的图11D处的特征602和/或间隔604根本不再具有对称形式，而是由于一个或多个处理步骤而变得失真。因此，例如，每个间隔的底表面已经变得倾斜(底壁倾斜)。例如，特征和间隔的侧壁角度已经变得不对称。由此，目标的总体目标不对称性将包括：独立于结构不对称性的套刻贡献(即，由于第一结构和第二结构的未对准导致的套刻贡献；其本身包括套刻误差和任何已知的强加的偏置)以及由于目标中的这种结构不对称性而导致的结构贡献。

当使用仅两个偏置的周期性结构通过图10的方法测量套刻时，工艺引发的结构不对称性不能与由于未对准导致的套刻贡献区分开，并且结果导致(特别是测量不期望的套刻误差的)套刻测量变得不可靠。目标的第一结构(底部周期性结构)中的结构不对称性是结构不对称性的常见形式。例如，它可以源自第一结构最初形成之后所执行的衬底处理步骤，诸如化学机械抛光(CMP)。

图13示出了引入结构不对称性的第一效应，例如图11D中图示的底部周期性结构不对称性。“理想”正弦曲线702不再适用。然而，至少近似地，底部周期性结构不对称性或其它结构不对称性具有在强度不对称性A_±d上添加强度偏移项K₀和相位偏移项

的效应。得到的曲线在图中被示为712，其中，标注K₀指示强度偏移项，并且标注

指示相位偏移项。强度偏移项K₀和相位偏移项

依赖于目标与测量辐射的选定特性的组合，诸如测量辐射的波长和/或偏振，并且对工程变化是敏感的。就等式而言，在步骤S6中用于计算的关系变为：

在存在结构不对称性的情况下，由等式(2)描述的套刻模型将提供受到强度偏移项K₀和相位偏移项

影响的套刻误差值，并且最终将是不准确的。因为强度和相移是依赖于例如波长和/或偏振的，所以当映射套刻误差时，结构不对称性也将导致使用不同的一个或多个测量参数(例如，测量光束的波长、测量光束的偏振等)在测量同一目标时的差异。

修改的步骤S6的套刻计算依赖于特定假设。首先，假设强度不对称性表现为套刻的正弦函数，其中，周期P对应于周期性结构节距。这些假设对目前的套刻范围有效。谐波的数量可以被设计得较小，因为小节距-波长比率仅允许来自周期性结构的小数量的传播衍射阶。然而，实际上，归因于未对准而对强度不对称性的套刻贡献可能不一定是真正正弦的，并且可能不一定关于OV＝0完全对称。

因此，结构不对称性的效应通常可以被表示为：

ΔI₊＝K(OV+d)+ΔI_BG (6)

ΔI_-＝K(OV-d)+ΔI_BG (7)

其中ΔI_-(也与A-同义)和ΔI₊(也与A+同义)分别表示针对负偏置和正偏置的周期性结构所测量的强度不对称性，而ΔI_BG是对结构不对称性的强度不对称性的贡献。并且因此，套刻误差ΔOV可以被视为ΔI_BG/K的函数。

现在，另外已经发现，除了目标中的结构不对称性之外或者作为目标中的结构不对称性的替代，目标的相邻周期性结构之间的或者相邻目标之间的叠层差异也可能是不利地影响测量(诸如套刻测量)的准确度的因素。叠层差异可以被理解为相邻周期性结构或目标之间的物理配置的非设计的差异。叠层差异导致相邻周期性结构或目标之间的测量辐射的光学属性(例如，强度、偏振等)的差异，这是由于除了套刻误差、除了有意的偏置以及除了对于相邻周期性结构或目标常见的结构不对称性之外的因素。叠层差异包括但不限于：相邻周期性结构或目标之间的厚度差异(例如，一个或多个层的厚度差异，使得一个周期性结构或目标高于或低于被设计成处于大致相等水平的另一周期性结构或目标)，相邻周期性结构或目标之间的折射率差异(例如，一个或多个层的折射率差异，使得一个周期性结构或目标的一个或多个层的组合的折射率不同于即使被设计成具有基本相等的组合的折射率的另一周期性结构或目标的一个或多个层的组合折射率)，相邻周期性结构或目标之间的材料差异(例如，在一个或多个层的材料类型、材料均匀性等方面的差异，使得一个周期性结构或目标的材料与被设计成具有基本相同材料的另一周期性结构或目标不同)，相邻周期性结构或目标的结构的周期性结构周期的差异(例如，一个周期性结构或目标的周期性结构周期与被设计成具有基本相同的周期性结构周期的另一周期性结构或目标的差异)，相邻周期性结构或目标的结构的深度的差异(例如，由于一个周期性结构或目标的结构的深度中的蚀刻而与被设计成具有大致相同深度的另一周期性结构或目标的结构的差异)，相邻周期性结构或目标的特征的宽度(CD)的差异(例如，一个周期性结构或目标的特征的宽度与被设计成具有基本相同宽度的特征的另一周期性结构或目标的宽度的差异)等。在一些示例中，叠层差异是由诸如CMP、层沉积、蚀刻等等之类的处理步骤引入的。在实施例中，如果周期性结构或目标彼此在200μm以内、彼此在150μm以内、彼此在100μm以内、彼此在75μm以内、彼此在50μm以内、彼此在40μm以内、彼此在30μm以内、彼此在20μm以内或彼此在10μm以内，则它们是相邻的。

叠层差异(其可以被称为光栅之间的光栅不平衡度)的效应通常可以被表示为：

ΔI₊＝(K+ΔK)(OV+d) (8)

ΔI_-＝(K-ΔK)(OV-d) (9)

其中ΔK表示可归因于叠层差异的套刻灵敏度的差异。并且因此，套刻误差ΔOV可以与

成比例。

因此，为了表征叠层差异，可以定义一个或多个叠层差异参数。如上文提出的，叠层差异参数是相邻周期性结构或目标的非设计的不同物理配置的度量。在实施例中，可以根据评估相邻周期性结构或目标的横截面来确定叠层差异参数。

在实施例中，可以通过在施加上部周期性结构之前评估下部相邻周期性结构，来针对复合周期性结构的下部相邻周期性结构确定叠层差异参数。在实施例中，可以从根据相邻周期性结构或目标的光学测量或者根据相邻周期性结构或目标的横截面对相邻周期性结构或目标的重构来导出叠层差异参数。即，对物理尺寸、特性、材料属性等进行重构，并且确定相邻周期性结构或目标之间的差异，以得到叠层差异参数。

叠层差异参数的实施例是周期性结构强度不平衡度(GI)，它可以被定义为：

其中，

是由具有+d偏置的第一周期性结构衍射的+1衍射阶强度信号

和由具有+d偏置的第一周期性结构衍射的-1衍射阶强度信号

的平均值。类似地，

是由具有-d偏置的第二周期性结构衍射的+1衍射阶强度信号

和由具有-d偏置的第二周期性结构衍射的-1衍射阶强度信号

的平均值。在实施例中，周期性结构强度不平衡度(GI)可以是导出的形式，诸如

等。

另外，目标的测量准确度和/或灵敏度可以相对于目标本身的一个或多个性质和/或相对于提供在目标上的测量辐射的一个或多个性质而变化；例如：辐射的波长、辐射的偏振和/或辐射的强度分布(即，角或空间强度分布)。在实施例中，辐射的波长范围限于选自一个范围(例如，选自约400nm至900nm范围)的一个或多个波长。另外，可以提供对辐射光束的不同偏振的选择，并且可以使用例如多个不同的孔径来提供各种照射形状。

因此，为了能够进行这样的选择和测量，可以使用如下量测配方，该量测配方使用测量系统指定测量的一个或多个参数。在实施例中，术语“量测配方”包括测量本身的一个或多个参数、所测量的目标的图案的一个或多个参数，或者它们两者。

在这种上下文中，所测量的目标的图案(也被称作“目标”或“目标结构”)可以是光学测量的图案，例如，其衍射被测量。所测量的目标图案可以是出于测量目的而特殊设计或选择的图案。可以将目标的多个副本放置于衬底上的许多位置上。

在实施例中，如果量测配方包括测量本身的一个或多个参数，则测量本身的一个或多个参数可以包括与测量光束和/或被用来进行测量的测量设备相关的一个或多个参数。例如，如果量测配方中使用的测量是基于衍射的光学测量，则该测量本身的一个或多个参数可以包括：测量辐射的波长；和/或测量辐射的偏振；和/或测量辐射强度分布；和/或测量辐射相对于衬底的照射角度(例如入射角、方位角等)；和/或衍射测量辐射相对于衬底上的图案的相对取向；和/或目标的测量点或实例的数量；和/或所测量的目标的实例在衬底上的位置。测量本身的一个或多个参数可以包括在测量中使用的量测设备的一个或多个参数，该参数可以包括检测器灵敏度、数值孔径等。

在实施例中，如果量测配方包括所测量的图案的一个或多个参数，则所测量的图案的一个或多个参数可以包括一个或多个几何特性(诸如图案的至少一部分的形状，和/或图案的至少一部分的取向)；和/或图案的至少一部分的节距(例如周期性结构的节距，包括在下部周期性结构的层上方的层中的上部周期性结构的节距，和/或下部周期性结构的节距)；和/或图案的至少一部分的大小(例如CD)(例如周期性结构的特征的CD，包括上部周期性结构和/或下部周期性结构的特征的CD)；和/或图案的特征的分段(例如，周期性结构的特征划分成子结构)；和/或周期性结构的长度或周期性结构的特征的长度；和/或图案的至少一部分的材料属性(例如折射率、消光系数、材料类型等)；和/或图案的标识(例如区分一个图案与另一个图案)等。

量测配方可以被表达成如(r₁，r₂，r₃，...r_n；t₁，t₂，t₃，...t_m)的形式，其中r_i是测量的一个或多个参数，t_j是所测量的一个或多个图案的一个或多个参数。如将理解的，n和m可以是1。此外，量测配方不需要具有测量的一个或多个参数以及一个或多个所测量的图案的一个或多个参数两者；它可以仅具有测量的一个或多个参数或者仅具有一个或多个所测量的图案的一个或多个参数。

可以使用两个量测配方A和B来使目标经受测量，这两个量测配方在对目标进行测量所处的阶段上不同(例如，A在目标包括潜像结构时测量目标，而B在目标不包括潜像结构时测量目标)以及/或者在其测量的参数上不同。量测配方A和B可以至少在所测量的目标上不同(例如，A测量第一目标，并且B测量不同的第二目标)。量测配方A和B可以在其测量和目标测量的参数上不同。量测配方A和B可以甚至不基于同一种测量技术。例如，配方A可以基于以衍射为基础的测量，而配方B可以基于扫描电子显微镜(SEM)或原子力显微法(AFM)测量。

现在，如上文所指出的，一些确定套刻的技术假定所测量的强度不对称性仅与周期性结构层之间的实际套刻偏移成比例。但是，并不一定是这种情况，因为所测量的不对称性还受到目标的周期性结构的制作中出现的各种特征不对称性效应的影响，诸如结构性不对称性、叠层差异等。这些特征不对称性效应扰动基于一阶不对称性的套刻测量，并且会导致测量的偏置，并从而导致不准确的套刻测量。

一种旨在解决诸如结构不对称性、叠层差异等等之类的特征不对称性效应的套刻分析技术，涉及使用A+与A-之间关系分析的自参考技术，其在PCT专利申请公开出版物WO2015/018625和美国专利申请公开出版物US 2016/0161864中被描述，所述专利申请公开出版物通过引用整体并入本文。

在实施例中，这涉及A+与A-之间关系分析，该分析包括：通过确定来自正偏置周期性结构(例如，周期性结构612)的辐射的不对称性A+(例如，正1阶辐射与负1阶辐射之间的差异)作为来自负偏置周期性结构(例如，周期性结构614)的辐射的不对称性A-(例如，正1阶辐射与负1阶辐射之间的差异)的函数，来分析基于衍射的套刻测量。在实施例中，针对多个不同的测量的光瞳像素和/或多个不同的波长-偏振组合(即，针对多个不同量测配方)确定A+和A-。从该数据获得通过数据对曲线(例如，直线)或函数(例如，表示曲线的函数，特别是表示直线的函数)的拟合。在实施例中，拟合是通过回归来获得的。在实施例中，拟合是通过线性回归来获得的。在实施例中，根据曲线或函数，可以确定套刻的度量(例如，根据直线的斜率或该直线的关联函数的斜率)。本文中的描述将集中在曲线(例如，线)上，但是如将理解的，另外地或可替代地，可以通过数据拟合函数(诸如表示诸如直线之类的曲线的函数)。本文中的描述还将集中于A+与A-之间关系的绘图，但是如将理解的，A+与A-之间关系的数据的绘图对于确定通过数据的拟合曲线或函数不是必需的。

图14是针对没有特征不对称性效应的套刻周期性结构的A+(被标记为A+^d)与A-(被标记为A-^d)之间关系的示例绘图，使得辐射中存在的唯一不对称性是由于偏置和套刻引起的不对称性，以示出拟合的示例。在这种情况下，A+和A-之间的关系依赖于通过原点(因为假定没有特征不对称性效应)拟合的曲线，尤其是直线。用于所有量测配方的对应的A+与A-之间关系的数据点都位于这条线上。这条线的斜率(其是拟合)与实际套刻相关。图14示出了六条示例线，这些线取决于数据的性质。被标记为OV＝0的虚线是指示零套刻的线，并且具有-1的斜率。这条线将出现在套刻为零的位置。被标记为OV_∞的虚线是斜率为+1的线，并且指示套刻接近无穷大。因此，当数据中存在套刻误差时，例如将存在被标记为OV<0的实线，其是斜率小于-1且指示套刻小于零的线；或者将存在被标记为OV>0的实线，其是斜率大于-1且指示套刻大于零的线。此外，可以看出，等于+d的套刻(其中d是周期性结构偏置)将导致沿y轴绘制的线；而等于-d的套刻将导致沿x轴绘制的线。

图15是根据上述技术的A+与A-之间关系的绘图，其中套刻目标具有特征不对称性效应。根据上面讨论的技术，其中套刻目标不具有特征不对称性效应，数据点930将通过原点与线900拟合。然而，在该实施例中，数据点根据最佳拟合方法(例如，最小二乘)由不一定穿过原点的线910拟合。以这种方式，仍然可以从线910的斜率计算出套刻；但是可以看出，线910平行于线920，指示对于没有特征不对称性效应的相同的测量结构可以看到的线。线910的轴截距，即是线910与线920(具有与线910相同的斜率、但通过原点绘制的线)的偏移，定量地指示了特征不对称性效应的效应。

因此，通过确定通过数据集的拟合线(该线不必是通过原点拟合的)斜率，通过例如回归对通过A+与A-之间关系的数据的曲线或函数进行拟合可以产生更准确的套刻值，正如它在没有归因于特征不对称性效应的贡献的情况下的那样。可选地，可以经由拟合线从原点的偏移(例如，截距项)来确定特征不对称效应。

图16A至图16C是A+与A-之间关系的绘图，展示了数据在特征不对称性效应的各种场景下(包括缺失情况)如何偏移。图16A是针对没有特征不对称性效应(例如，没有结构不对称性并且没有叠层差异)的套刻目标的A+与A-之间关系的绘图。线1600表示针对具有特定套刻的套刻目标的数据，而线1610表示针对具有不同套刻的套刻目标的数据。如上文所讨论的，线的斜率对应于套刻的大小。因此，箭头示出了数据以及因此线如何取决于套刻的大小进行旋转。

图16B是A+与A-之间关系的绘图，示出了数据如何受到例如套刻目标的结构不对称性的影响。线1620表示针对没有特征不对称性效应(并且具有特定套刻)的套刻目标的数据。如上文所讨论的，线1620穿过不存在特征不对称性效应的原点。现在，线1630表示针对具有结构不对称性(例如，底部光栅结构不对称性)但具有相同套刻的套刻目标的数据。结构不对称性导致数据并且因此导致线发生位移，同时保持相同的斜率。因此，箭头示出了数据以及因此线1630如何取决于结构不对称性的大小而位移。

图16C是A+与A-之间关系的绘图，示出了数据如何受到例如套刻目标的叠层差异的影响。线1640表示针对没有特征不对称性效应(并且具有特定套刻)的套刻目标的数据。如上文所讨论的，线1640穿过没有特征不对称性效应的原点。现在，线1650表示针对具有叠层差异但具有相同套刻的套刻目标的数据。叠层差异导致数据并且从而导致线位移不同的量。因此，箭头示出了数据以及因此线1650如何取决于叠层差异的大小而位移。明显可以看出线的斜率受到了影响。

图17A是针对不具有特征不对称性效应的套刻目标的、针对不同偏振-波长组合的(模拟)数据的A+与A-之间关系的绘图。可以看出，所有数据都拟合在同一条线上，如已经讨论的那样。图17B示出了与图17A类似的绘图，但是存在特征不对称性效应，特别是0.5nm的地面倾斜(floor-tilt)。在图17A和图17B二者中，用圆圈标记的数据表示TE辐射，而用十字标记的数据表示TM辐射。尽管在此处看不到，但沿着线的位置很大程度上由波长确定(对于给定的偏振)，因此在该线的上端处发现较短(紫)波长(A+＝6至8)，并且在该线的下端处往往发现较长(红)波长。

从图17B中可以看出，在原点周围的区域1000中观察到线性关系的波长相关和偏振相关的偏差。在地面倾斜为0.5nm的该示例中，套刻灵敏度对于TE偏振而言是最小的。此外，还可以容易地标识出具有最大K值(在所测量的辐射中套刻和不对称性之间的比例因子)的数据，即对套刻具有最大灵敏度的数据，该数据是数据1010，其仍然示出了离原点最远的线性关系。在该示例中，数据1010是针对短波长(紫)区域中的辐射。因此，诸如此类的绘图允许选择最佳量测配方，该最佳量测配方在被用来测量周期性结构时产生对套刻最敏感并且最少取决于特征不对称性效应的数据1010。

在实际的量测配方优化中，应当针对不同的波长和偏振在衬底上方执行多次测量，从而考虑到衬底上(例如在边缘处)的所有可能的特征不对称性效应。一旦选择了最佳或所期望的配方，就可以使用该单个配方(例如，波长-偏振-照射角度组合)执行测量。

如果没有单个量测配方提供足够的特征不对称性效应鲁棒性，则可以使用上文解释的A+与A-之间关系的分析来标识2个或3个量测配方的组合。这可能是这样的情况：每个个体量测配方都会产生一堆数据条目，并且通过2个到3个量测配方的线示出了非零轴截止值；这样一条线的斜率仍然将产生如下套刻数据，该套刻数据对于特征不对称性效应具有相对的鲁棒性。为此，将2个或3个量测配方用于实际的套刻测量。

因此，在实施例中，A+与A-之间关系的分析可以被用来评估针对具有正偏置(A+)的周期性结构和负偏置(A-)的周期性结构的目标的量测配方。因此，对于作为性能参数的套刻，为每个量测配方确定A+和A-，并相对于所确定的A-的值评估所确定的A+的值，以通过此类数据产生拟合。与该拟合相关的值对应于针对目标实例的实际套刻的更准确的值。例如，线的斜率提供了套刻的度量。因此，在校准例程中，利用一组已知套刻，在该组已知套刻处或接近该组已知套刻而产生其拟合的斜率值的量测配方是成为用于大量测量的量测配方的强候选者。

参考图18，在特定量测配方下的测量结果中可能会存在显著差异。例如，对于特定的单个量测配方(例如，特定的测量辐射波长)，在图18中的A+与A-之间关系的绘图中示出了两个示例测量结果1800、1805。在这种情况下，每个测量结果都与相同的套刻相关联，但是是某个目标的不同实例。如实线1810、1820的斜率所示，如果假设不存在特征不对称性效应(即，线穿过原点)，则每个测量结果1800、1805将产生非常不同的套刻。实际上，对应于测量结果1800的目标的实例具有显著的特征不对称性效应(例如，结构不对称性)，而对应于测量结果1805的目标的实例则没有。因此，可以看出，当存在显著的特征不对称性效应(例如，结构不对称性、叠层差异等)时，单个量测配方(例如，单个波长)可能会给所确定的套刻(特别是根据测量结果1800确定的套刻)带来误差。

然而，使用从多个不同量测配方(例如，两个不同量测配方)获取的测量，可以更准确地确定套刻，因为其对于特征不对称性效应具有更强的鲁棒性。再次参考图18，针对与用于结果1800、1805的第一量测配方不同的特定的第二量测配方(例如，特定的测量辐射波长)，在图18中的A+与A-之间关系的绘图中示出了两个另外的示例测量结果1830、1835。与测量1800、1805一样，在这种情况下，每个测量结果1830、1835都与相同的套刻相关联，但是是某个目标的不同实例。测量结果1830是与测量结果1800相同的目标实例，并且测量结果1835是与测量1805相同的目标实例。如上文所指出的，实际上，对应于测量结果1800、1830的目标的实例具有显著的特征不对称性效应(例如结构不对称性)，而对应于测量结果1805、1835的目标实例则没有。

但是现在，如虚线1840、1850的斜率所示，测量结果1800、1805、1830、1835的组合将产生大致相同的套刻，而与特征不对称性效应无关。因此可以看出，即使在由线1850距原点的距离1860所指示的显著的特征不对称性效应(例如，结构不对称性、叠层差异等)的情况下，两个或更多量测配方(例如，多个波长)也可以产生所确定的对于特征不对称性效应非常鲁棒的套刻。

因此，在实施例中，选择两个或更多不同的量测配方，通过其测量目标的实例，并从其结果组合中确定对目标的实例的可能特征不对称性效应具有鲁棒性的套刻。也就是说，在实施例中，提供了一种选择合适的量测配方组合的技术，该技术可以被用来提供相对于特征不对称性效应或虚假强度不对称性的其他源(叠层差异、结构不对称性等)的套刻结果。

参考图19，描绘了针对在整个衬底上测量的目标的多个实例的A+与A-之间关系的数据的绘图，其中使用不同的量测配方测量目标的每个实例。在这种情况下，每个量测配方在测量辐射波长方面不同，特别是在图19的侧栏中示出的500nm至858nm范围内的某些特定波长方面不同。在该示例中，每个量测配方都具有相同的偏振(90°)，但是如将理解的，偏振可以另外地或可替代地随着波长变化。A+与A-之间关系的绘图中的每个圆圈表示针对整个衬底的不同位置处的量测目标的特定实例的数据。

如图19中所看见的，并且与例如图17A相比，可以看出这些结果相对于通过结果拟合的线而存在显著变化。现在，一些变化可归因于在目标的不同实例处存在不同的套刻值。但是，正如将要进一步讨论的，一些变化可归因于特征不对称性效应。为了考虑这些结果中的特征不对称性效应，将关注两组结果。被标记为1900的第一组结果对应于通过包括波长为500nm的测量辐射的量测配方对目标实例的测量。被标记为1910的第二组结果对应于通过包括波长为617nm的测量辐射的量测配方对相同目标实例的测量。

图20描绘了针对在整个衬底上测量的多个目标实例的A+与A-之间关系的数据的绘图，其中使用包括波长为500nm的测量辐射的第一量测配方和使用包括波长为617nm的测量辐射的第二量测配方来测量该目标的每个实例。被标记为1900的第一组结果对应于第一量测配方，被标记为1910的第二组结果对应于具有包括617nm波长的测量辐射的量测配方对相同目标实例的测量。因此，图20表示来自图19的数据的子集。此外，在图20中，针对目标的特定实例、使用第一量测配方和第二量测配方的关联结果通过一条线连接。如图20中通常可以看见的，许多线穿过原点或非常靠近原点。因此，对于目标的那些实例，那些线的斜率应提供套刻的良好度量。但是，尽管如此，通常可以看到许多线没有穿过原点，因此一条或多条那些线的斜率可能不能为那些目标实例提供良好的套刻度量，因为它们看起来像受到特征不对称性效应的影响。

图21描绘了A+与A-之间关系的数据的绘图，其中描绘了来自图20的数据的子集的连接线。特别地，其线被示出的目的实例是那些在衬底的中心处或在衬底的中心附近的目标实例。可以看出，在该数据子集中，连接用于相同目标实例的两个量测配方的结果的大多数线穿过原点或非常靠近原点。因此，每个量测配方都为目标实例提供了准确的套刻测量，因为其结果将在穿过或非常靠近原点的A+与A-之间关系的线上通过。因此，对于那些实例，可以使用第一或第二量测配方，也可以使用第一和第二量测配方二者，以获得相对准确的套刻测量。

然而，图22描绘了A+与A-之间关系的数据的绘图，其中描绘了与图21相比来自图20的数据的不同子集的连接线。特别地，其线被示出的目标实例是在衬底的边缘处或在衬底的边缘附近的那些目标实例。可以看出，在该数据子集中，连接用于相同目标实例的两个量测配方的结果的许多线都不会穿过原点或非常靠近原点。因此，它们本身的每个量测配方可能无法为那些目标实例提供准确的套刻测量，因为其结果不一定落在穿过原点或非常接近原点的A+与A-之间关系的线上。但是，使两个或更多量测配方的结果测量目标实例可以有助于在存在特征不对称性效应的情况下标识套刻。

但是，如将理解的，通常事先不知晓目标的实例是否具有特征不对称性效应。因此，提供了一种确定两个或更多不同量测配方的组合的技术，通过该技术可以测量目标的实例，并从其结果组合中确定对目标实例的可能特征不对称性效应具有鲁棒性的套刻。

在实施例中，通过确定通过针对多个不同量测配方的集体A+与A-之间关系的数据的拟合曲线、拟合函数或统计作为参考，来确定两个或更多量测配方，然后选择其集体A+与A-之间关系的数据从参考的变化满足或超过特定阈值(例如，低于可接受变化水平)的至少两个量测配方。在实施例中，用于参考的多个不同量测配方包括所考虑的所有不同量测配方，并且针对其的A+与A-之间关系的数据是可用的。在实施例中，用于参考的多个不同量测配方包括从不同的量测配方的更大集合中选择的两个或更多不同的量测配方的子集，并且针对多个这种子集的每个子集获得参考，以便选择至少一个子集作为选定的至少两个量测配方。在实施例中，所选择的子集的其集体A+与A-之间关系的数据从其参考的变化小于另一子集的变化。所选择的至少两个量测配方然后可以被用来在大量应用中测量目标实例，以获得更准确的测量套刻值。

参考图23，呈现了确定量测配方的子集的示例方法的流程图。在该示例中，标识了两个量测配方。但是可以标识不同的多个量测配方。此外，作为示例实施例，下面的描述(以及本文的总体描述)集中于A+与A-之间关系的数据，但应被更一般地理解为例如针对量测目标的第一偏置目标结构的信号数据(例如A+数据)和针对量测的不同的第二偏置目标结构的信号数据(例如，A-数据)。在实施例中，相应信号数据是不对称光学参数数据，例如，衍射阶强度的不对称性。

在2310处，对于使用特定图案化工艺处理的特定目标，获得了针对多个不同量测配方的每个量测配方的、用于量测目标的第一偏置目标结构的信号数据(例如，A+数据)和用于量测的第二不同偏置目标结构的信号数据(例如，A-数据)。在实施例中，多个量测配方包括三个或更多量测配方。在实施例中，量测配方在一个或多个测量参数方面不同。在实施例中，两个或更多量测配方在测量光束波长方面不同。在实施例中，两个或更多量测配方在测量光束偏振类型方面不同。在实施例中，两个或更多量测配方在目标上的测量光束照射入射角方面不同。在实施例中，针对其获得A+和A-数据的量测配方是用户指定的。在实施例中，针对其获得A+和A-数据的量测配方对应于选自以下的两种或更多种的组合的全部或某个子集：检查设备中可用的一个或多个特定波长、检查设备中可用的一个或多个特定偏振、和/或检查设备中可用的一个或多个特定照射入射角。

在实施例中，可以以不同的方式定义A+与A-之间关系的数据。例如，A+与A-之间关系可以特定于一个衬底或多个衬底，特定于一个或多个衬底上的某个位置，特定于目标的(例如在像素级别评估的)特定实例，特定于所获得的图像的特定像素(例如，使用来自目标的多个衬底或实例的数据)等。

例如，在实施例中，可以针对在一个或多个衬底上的目标的多个实例获得A+与A-之间关系的数据，诸如图19中所绘制的；例如，可以获得来自衬底上的目标实例的不同偏置的周期性结构的+1和-1衍射阶辐射的平均强度值，以创建A+与A-之间关系的数据。

在实施例中，可以针对一个或多个衬底上的特定位置获得A+与A-之间关系的数据；例如，可以获得来自多个衬底上的相同位置处的目标实例的不同偏置周期性结构的+1和-1衍射阶辐射的平均强度值，以创建A+与A-之间关系的数据。例如，可以从许多衬底获得该数据。

在实施例中，可以在像素级别处分析目标以获得针对周期性结构的像素级别处的套刻值或A+与A-之间关系的数据。在实施例中，像素对应于被用来获取A+和A-或套刻数据的检查设备的检测器的像素和/或与被用来获取A+和A-或套刻数据的检查设备的检测器所产生的图像的像素。例如，可以在像素级别处分析图11F和图11G的X-和X+图像以获得针对像素的数据。在实施例中，以光栅扫描的方式从左到右以及从上到下选择被用来生成数据的X-和X+图像的像素。因此，例如，将针对来自X-图像的左上角像素的辐射数据用作A-数据，并且结合着将来自X+图像的左上角像素的辐射数据用作A+数据，然后从以光栅扫描的方式选择的后续像素中获得A+和A-数据。应当理解，可以以不同的方式选择来自X-图像和X+图像的像素之间的关联。因此，在实施例中，像素级数据可以特定于目标的特定实例。在实施例中，可以针对一个或多个衬底上的目标的多个实例获得像素级数据(因此与来自X-图像和X+图像的平均强度相区别)。在图24和图25中描绘了诸如A+与A-之间关系的数据之类的像素级数据的实施例，其中每个圆圈对应于来自个体像素的数据。在图24和图25中，存在两种量测配方，其在所使用的测量光束波长方面不同。在图24中，数据2400对应于使用500nm的测量光束波长获得的数据，而数据2410对应于使用583nm的测量光束波长获得的数据。在图25中，数据2500对应于使用517nm的测量光束波长获得的数据，而数据2410对应于使用650nm的测量光束波长获得的数据。

在实施例中，像素级数据可以特定于特定像素。例如，在一个实施例中，可以针对目标的跨越一个或多个衬底的多个实例(从而与来自X-图像和X+图像的平均强度相区别)和/或从目标的跨越多个衬底的一个实例获得特定像素水平数据。

在2320处，通过例如回归，将通过针对两个或更多不同量测配方所获得的数据的曲线、函数或统计确定为参考。以A+与A-之间关系的数据为参考的这种曲线或函数(以线性线或函数的形式)的示例是图14至图16和图18中所示的线中的一条或多条线。因此，该曲线或函数有效地形成针对数据(例如，A+与A-之间关系的数据)的参考拟合。在实施例中，该统计是针对两个量测配方的对应数据的斜率的扩展的平均或度量(例如，如上所述，从A+与A-之间关系的数据的斜率确定的套刻)。如上文所指出的，可以不同地指定数据(例如，A+与A-之间关系的数据)，并且因此参考可以特定于图案化工艺的特定衬底，特定于图案化工艺的衬底上的特定位置，特定于图案化工艺的衬底上的目标的特定像素等。

在实施例中，用于确定参考的不同量测配方的组合包括所考虑的所有不同量测配方，并且数据对于其是可用的。在实施例中，用于确定参考的多个不同量测配方包括从不同量测配方的更大集合中选择的两个或更多不同量测配方的子集，并且针对多个这种子集中的每个子集获得参考(从而选择至少一个子集)。

在2330处，选择其集体数据(例如，集体A+与A-之间关系的数据)从参考的参数的变化满足或超过特定阈值(例如，低于可接受变化水平)的至少两个量测配方，从而理想地，排除了所评估的多个量测配方中的至少一个量测配方。例如，标识具有从参考参数的低变化的至少两个量测配方将至少两个量测配方标识为对特征不对称性效应相对鲁棒。因此，例如，选择至少两个量测配方，这些配方将具有连接相对高度平行的许多(如果不是全部)对应的A+与A-之间关系的数据点的线，即使例如那些线偏离原点也是如此。即使偏离，那些线的斜率也表示套刻。作为示例，参数可以是参考的统计、参考拟合线的斜率或参考拟合函数的系数。

例如，在实施例中，用于参考的不同量测配方的组合包括所考虑的所有不同量测配方，并且针对其可获得数据(例如，A+与A-之间关系的数据)。因此，所选择的至少两个量测配方是从如下组合中选择的两个或更多不同量测配方的子集，该组合的集体数据(例如，集体A+与A-之间关系的数据)具有满足或超过特定阈值的、从参考参数的变化。例如，可以评估从组合中选择的各种子集(每个子集包括两个或更多不同的量测配方，但是一个或多个子集可以共用同一量测配方)以标识哪个子集(或哪几个子集)在其数据中与参考参数的变化最小。在实施例中，这可以涉及：确定通过针对所考虑的子集的集体A+与A-之间关系的数据的曲线或函数拟合，并且针对每个子集评估该子集的特定曲线或函数的参数相对于参考参数的变化，以将一个子集标识为所选择的至少两个量测配方(例如，与参考曲线或函数的变化最小的子集或与参考曲线或函数的变化最小的10个或更少子集、5个或更少子集、或2个子集)。作为具体示例，并参考图19和图20，相对于参考拟合线的斜率(例如，作为通过所考虑的所有不同量测配方的参考拟合线的斜率示例的线1920的斜率，并且A+与A-之间关系的数据针对其是可用的)，可以评估通过子集的A+与A-之间关系的数据的线的斜率(例如，作为两个不同量测配方的一个子集的示例斜率的线1930的斜率)，以标识斜率最接近于参考斜率的一个或多个子集作为所选择的至少两个量测配方。作为另一示例，参考可以是在A+与A-之间关系的数据内的关联数据点之间的斜率的扩展(例如，方差或标准偏差)的度量，并且针对所考虑的子集的在A+与A-之间关系的数据内的关联数据点之间的斜率的扩展(例如，方差或标准偏差)的度量可以与扩展的参考度量进行比较，以标识最接近的匹配。因此，在该实施例中，有效地，在通过针对多个不同量测配方的A+与A-之间关系的数据的曲线(例如，线)拟合方面，所选择的至少两个量测配方是具有通过其相应数据的曲线(例如，线)拟合的那些配方，该曲线与通过多个量测配方的数据的参考拟合曲线相平行，或者具有满足或超过特定阈值(例如，低于特定阈值)的、与通过多个量测配方的数据的参考拟合曲线的平行度。

作为另一示例，在实施例中，用于参考的多个不同量测配方包括从不同量测配方的更大集合中选择的两个或更多不同量测配方的子集，并且针对多个这种子集中的每个子集获得参考(其中每个子集具有与另一子集不同的量测配方，但是一个或多个子集可以共用同一量测配方)，以便选择至少一个子集作为所选择的至少两个量测配方。在实施例中，所选择的子集的其集体数据与其参考参数的变化小于另一子集的变化。因此，实际上，分别评估了多个子集，每个子集具有与其它子集不同的两个或更多量测配方的不同组合，以确定其集体数据与针对其集体数据的参考参数的变化，从而标识与其自身参考参数的变化最小的子集，或者标识与其相应参考的变化最小的10个或更少子集、5个或更少子集、或2个子集。作为示例，参考图24和图25，可以针对本文中所呈现的量测配方的每种组合来确定所描绘的线(每条线对应于一个像素)的斜率的扩展的度量。然后，可以选择具有低或最低扩展的量测配方的组合。例如，可以为图24和图25的每一个图计算(例如，通过计算线的斜率)从例如关联的A+与A-之间关系的数据为像素所确定的套刻的标准偏差或方差(例如，3个标准偏差)，然后比较它们的标准偏差或方差，以标识最低的一个以选择作为至少两个选定的量测配方。因此，在这种特定情况下，将选择与图24相关联的量测配方，因为它们在视觉上(和数字上)呈现出比图25更低的扩展。

此外，在实施例中，基于A+与A-之间关系的数据选择至少两个量测配方，可以考虑针对每个量测配方的数据距A+与A-之间关系的数据的原点的距离。例如，可以确定用于量测配方的A+与A-之间关系的数据的质心，并计算其距原点的距离。利用对于所考虑的量测配方组合的每个配方的这个距离，可以相对于阈值评估那些距离的组合(例如，距离的平均值)，以确定距离的组合是否满足或超过阈值。在实施例中，阈值可以是所考虑的量测配方的另一组合的距离的组合。通过这样的选择，通常离原点最远的量测配方的组合可能是被偏好的，因为具有距原点最远的数据的量测配方倾向于对套刻具有良好的灵敏度。

因此，作为在A+与A-之间关系的数据的上下文中的总结，产生通过原点的拟合线的数据(诸如图16中所描绘的)意味着在图案化工艺中测量的量测目标将产生特征不对称性效应是相对鲁棒的套刻结果。但是，尽管A+与A-之间关系的数据的线仅偏离原点(诸如图17中所描绘的)意味着存在特征不对称性效应，但是该线的斜率可以被用来确定或校正套刻。但是，对于来自单个量测配方的数据，并不确定针对该A+与A-之间关系的数据的线是经过原点(或仅从其偏移)——其中它从其斜率可给出良好的套刻结果，还是说A+与A-之间关系的数据的倾斜度不是由于套刻所致(诸如图18中所描绘的)，从而其数据不会产生良好的套刻结果。因此，将产生与表示没有特征不对称性效应或仅有因特征不对称性效应导致偏移的量测目标的A+与A-之间关系的数据的线基本平行的A+与A-之间关系的数据的线的量测配方组合，意味着从该线的斜率导出的套刻对特征不对称性效应相对鲁棒，而将产生与表示没有特征不对称性效应或仅有因特征不对称性效应导致偏移的量测目标的A+与A-之间关系的数据的线相交的A+与A-之间关系的数据的线的量测配方组合，意味着该组合对特征不对称性效应不太鲁棒(尽管事实上用于这种相交线的量测配方例如如下所述否则可能是从摆动曲线中选择的良好量测配方)。因此，通过标识在其数据的A+与A-之间关系的线之间有效地具有高度并行度的量测配方组合，所标识的量测配方组合可以帮助确保使用那些量测配方的测量相对于大多数(如果不是所有)特征不对称性效应具有鲁棒性的套刻值(例如，不必自行确定特征不对称性)。因此，在实施例中，量测配方选择(和套刻分析方法)不需要任何叠层信息来执行。

作为步骤2330的结果，在前述评估之后应保留多个量测配方(例如，测量波长)(当然，如果没有令人满意的量测配方剩余，那么可能需要修改一个或多个其它量测配方参数，例如目标本身的一个或多个参数)。此时，可以输出所选择的量测配方以供在步骤2340中使用。

然后，在2340处，可以使用至少两个选择的量测配方来测量目标，以从目标获得更准确的套刻结果。也就是说，在实施例中，来自使用至少两个选择的量测配方的目标的测量结果可以被组合以产生更准确的套刻值。例如，可以使用至少两个选择的量测配方来获得A+与A-之间关系的数据，并从该数据确定套刻(例如，确定穿过该数据拟合的线的斜率)。作为另一示例，可以从使用所选择的至少两个量测配方的测量中确定两个或更多套刻值，然后将其统计地组合(例如平均)以产生更准确的套刻值。在实施例中，所选择的至少两个量测配方被用来在大量应用中测量目标的实例，以获得所测量的套刻的更准确值。

因此，实际上，提供了一种优化过程，以选择至少两个不同量测配方来测量量测目标，以通过选择例如对特征不对称性效应最不敏感的量测配方的组合来确定套刻值。

可选地，在2300处，可以选择多个不同量测配方以获得A+和A-数据。由于检查设备可能能够提供例如多种测量辐射波长、多种偏振、多种测量辐射照射角度等，因此可能会有许多不同的组合，其例如需要大量的测量才能获得数据以用于选择至少两个量测配方。因此，在实施例中，可以通过相对于一个或多个特定参数或指标评估不同的量测配方，从量测配方的更大集合中预选择针对其获得A+和A-数据的多个不同量测配方。在实施例中，这可能涉及使用摆动曲线数据，如在下文中更详细地描述的。

尽管以下针对这种预选择顺序地描述了各个步骤，但是它们不一定必须以该顺序执行。此外，不需要执行所有步骤。例如，可以执行步骤中的一个或多个步骤。因此，可以执行从步骤中选择的任何组合。

预选择可以涉及量测目标相对于多个不同波长的套刻数据的分析。可以通过实验获得数据，也可以使用目标从生产测量获得数据。例如，可以使用所考虑的目标要用于其的图案化工艺，在整个衬底上印制该目标的多个实例，然后使用可适用的量测设备以多个不同的设定(例如，不同的波长)测量每个实例。另外地或可替代地，可以模拟由于使用量测配方来测量目标而产生的套刻测量。在模拟中，使用量测配方的参数r_i和/或t_j(例如，由其提供或从其确定)来确定测量的一个或多个参数。例如，可以通过使用例如麦克斯韦求解器和严格耦合波分析(RCWA)或通过其它数学建模来从量测配方的这些参数中确定与量测配方相对应的目标和辐射之间的相互作用。因此，可以从相互作用中确定使用目标和关联的量测配方所预期的测量。因此，在某些场景下，例如为了确定产生强信号的目标和/或量测配方，可以使用测量过程的模拟器来获得数据；模拟器可以从数学上导出将如何使用根据检查设备的测量技术(例如，基于衍射的套刻测量)使用特定量测配方通过例如计算要在例如图7的设备的检测器中测量的强度来测量特定特性的特定目标(例如，根据节距、特征宽度、材料类型等指定的目标)。为了获得鲁棒性数据，模拟器可以引入一定范围内的扰动(例如，高达10％的变化、高达5％的变化、高达2％的变化、高达1％的变化或高达0.5％的变化)以模仿工艺变化(可以横跨衬底延伸)。

因此，实验方法或模拟可以使用例如上文描述的公式来得出针对特定参数或指标(诸如OV、K等)的值。

一种这样的指标是叠层灵敏度(SS)(也被认为是信号对比度)。叠层灵敏度可以被理解为由于目标(例如，光栅)层之间的衍射、信号强度随着套刻变化的度量。也就是说，在套刻的上下文中，它检测套刻目标的上部周期性结构与下部周期性结构之间的对比度，从而表示上部周期性结构与下部周期性结构之间的衍射效率之间的平衡。因此，叠层灵敏度是测量的灵敏度的示例度量。在实施例中，叠层灵敏度是强度不对称性和平均强度之间的比率。在实施例中，叠层灵敏度可以用公式SS＝KL/I_M表示，其中L是使用者定义的常数(例如，在实施例中，值L是20nm和/或是偏置d的值)，I_M是由目标衍射的测量光束的平均强度。在实施例中，应将针对量测配方的叠层灵敏度最大化。然而，使用具有最大叠层灵敏度的量测配方可能不是最佳的。例如，其叠层灵敏度是最大的测量光束波长可能对应于低套刻灵敏度和较差的工艺鲁棒性。

在图26和图27中呈现量测配方数据的示例。数据可以将测量数据的依赖性表示为一个或多个量测配方参数、特别是测量本身的一个或多个参数(诸如测量光束的波长)的函数。在实施例中，数据可以将所测量的数据(例如，作为场数据(在图像平面处)或光瞳数据(在光瞳平面处)而获得的强度)的振荡依赖性表示为测量辐射波长的函数。图26是针对单个偏振(在这种情况下为线性X偏振)在各种波长下测量的目标的数据的示例曲线图。已经通过数据拟合了曲线，因此这种表示可以被称为摆动曲线。如将理解的，不必生成曲线图，因为只有数据可以被处理。图27是针对不同的单个偏振(在这种情况下为线性Y偏振)在各种波长下测量的同一目标的数据的曲线图。在图26和图27两者中，针对各种测量光束波长绘制了叠层灵敏度和套刻灵敏度。另外，虽然这里的偏振是线性X和Y偏振，但它可以是不同的或额外的偏振(诸如左手椭圆偏振辐射、右手椭圆偏振辐射等)。

使用该数据，可以将一个或多个特定的量测配方(例如波长)从考虑中去除，以导致针对可能另外的考虑选择一组量测配方。在这种情况下，量测配方共用同一目标，但在测量辐射波长方面不同。

现在，可以消除某些波长，因为它们超出了特定目标的节距/波长限制。也就是说，目标特征的节距和测量辐射波长使得在这种组合下的测量将是无效的。这些一个或多个量测配方不在区域1500中。

该选择的可能方面是选择具有满足或超过阈值(即，在叠层灵敏度值的某一范围内)的叠层灵敏度(例如，从在衬底上的目标的多个实例获得的平均叠层灵敏度(然后其可以针对多个衬底而被确定))的这些一个或多个量测配方。在实施例中，应使叠层灵敏度最大化(但如上文所讨论的，不以牺牲其它指标或参数为代价，此外，在叠层灵敏度上可能存在可能影响对工艺变化的鲁棒性的上限)。例如，可能由于另外的考虑而选择叠层灵敏度的绝对值大于或等于0.05的一个或多个量测配方。当然，不必使用0.05。如果在这种情况下数值越大，则将排除越多的量测配方。因此，在这种情况下的叠层灵敏度数值相对小。因此，由选择的该方面排除的那些一个或多个量测配方被标记为区域1510(其中，在这种情况下区域大致对应于检查设备可用的波长；如果可以使用连续的波长范围并且检查设备可以精确且稳定地调谐到该范围内的任何波长，则应用于图26和图27中的曲线的分析将更加精确)。

该选择的可能方面是考虑目标西格玛。目标西格玛(TS)可以被理解为横跨目标的多个测量的像素的测量参数(例如，套刻)的统计变化。理论上，每个像素应由检测器测量以读取特定目标的同一参数值。然而，实际上，像素之间可能存在变化。在实施例中，目标西格玛是标准偏差的形式或方差的形式。因此，目标西格玛的小值意味着横跨目标的测量参数的期望的小变化。目标西格玛(TS)的大值可能暗示目标的印制问题(例如，变形的光栅线)、污染问题(例如目标上显著的颗粒)、测量光束斑点定位问题和/或横跨目标的测量光束强度变化问题。

因此，该选择的另外方面可以是选择具有满足或超过阈值(即，在目标西格玛值的某一范围内)的目标西格玛(例如，从横跨衬底的目标的多个实例而获得的平均目标西格玛(然后其可以针对多个衬底而被确定))的这些一个或多个量测配方。在实施例中，目标西格玛应被最小化。例如，可以为了另外的考虑而选择目标西格玛小于或等于10nm的一个或多个量测配方。当然，不必使用10nm。如果在这种情况下数值越小，则将排除越多的量测配方。因此，在这种情况下的目标西格玛数值相对较大。因此，由选择的该方面排除的那些一个或多个量测配方被标记为区域1515(其中，区域大致对应于这种情况下检查设备可用的波长)。

为了例如降低套刻的测量误差，可以选择具有大的套刻灵敏度K的一组测量条件(例如目标选择、测量光束波长、测量光束偏振等)。因此，该选择的可能方面是选择具有满足或超过阈值(即，在套刻灵敏度值的某一范围内)的套刻灵敏度(例如，从横跨衬底的目标的多个实例获得的平均套刻灵敏度(然后其可以针对多个衬底而被确定))的那些一个或多个量测配方。在实施例中，对于量测配方，套刻灵敏度应最大化。例如，可以为了另外的考虑而选择套刻灵敏度的绝对值在最高套刻灵敏度的绝对值的范围内的一个或多个量测配方。例如，范围可以在最高套刻灵敏度值的35％之内、30％之内、25％之内、20％之内、15％之内或10％之内。例如，可以从套刻灵敏度值的局部最小值或最大值的范围内选择一个或多个量测配方。例如，范围可以在局部最小值或最大值的35％之内、30％之内、25％之内、20％之内、15％之内或10％之内。当然，可以使用不同的范围。范围越高，保留的量测配方越多。因此，由选择的该方面排除的那些一个或多个量测配方被标记为区域1520(其中，区域大致对应于这种情况下检查设备可用的波长)。

该选择的可能方面是出于叠层差异参数相对于阈值的考虑。在实施例中，叠层差异参数包括周期性结构不平衡度(GI)。因此，例如，可以通过相对于阈值评估光栅不平衡度(GI)(例如，光栅不平衡度的平均光栅不平衡度或变化(例如，方差、标准偏差等)，来选择一个或多个量测配方的子集，该平均光栅不平衡度或变化从跨衬底的目标的多个实例获得(然后其可以针对于多个衬底而被确定)。例如，可以出于另外的考虑而选择光栅不平衡度小于或等于0.05％或5％的一个或多个量测配方。当然，不是必需使用0.05％或5％。在实施例中，使叠层差异参数最小化。

考虑这些参数或指标中的一个或多个的结果可以产生用于获得A+和A-数据的量测配方的预选择。此外，虽然焦点已被集中在波长上，但可以考虑其它测量参数，诸如偏振、测量光束照射入射角等。

参考图28，以摆动曲线的形式绘制了针对多个波长的套刻灵敏度和叠层灵敏度。感兴趣的示例波长被标记为500nm、517nm、583nm和650nm。那些突出示出的波长具有相对较高的叠层灵敏度绝对值，还具有相对较高的套刻灵敏度绝对值。因此，那些波长将是用于在套刻测量中使用的良好候选者，并且至少将是用于在图23的过程中使用的良好候选者。例如，可以为图23的过程预选择那些波长。现在，在图24和图25中描绘了通过使用那些波长获得的示例数据。特别地，在图24中描绘了使用500nm和583nm进行测量的数据，在图25中描绘了使用517nm和650nm进行测量的数据。但是，即使那些个体波长将是用于测量套刻的良好候选者——如上面所述的示例摆动曲线分析所确定的那样，但是上述图23的技术表明，对于图24和图25的数据的量测目标和图案化工艺，在测量量测目标时，500nm和583nm的测量辐射优于517nm和650nm的测量辐射。

图29示出了流程图，该流程图图示了其中至少两个不同量测配方被用来监视性能以及作为用于控制量测、设计/或生产过程的基础的过程。在步骤D1中，根据适用的量测配方，对衬底进行处理以制作产品特征和一个或多个如本文所述的量测目标。在步骤D2处，使用至少两个选择的不同量测配方来测量并计算图案化工艺参数(例如，套刻)值。在可选步骤D3处，可以使用所测量的图案化工艺参数(例如，套刻)值(连同可能可用的其它信息一起)来更新量测配方(例如，改变波长)。更新的量测配方被用于重新测量图案化工艺参数，和/或用于测量随后处理的衬底上的图案化工艺参数。以这种方式，所计算的图案化工艺参数在准确度上得以提高。如果期望，可以自动进行更新过程。在步骤D4中，图案化工艺参数值被用来更新配方，该配方控制器件制造工艺中的光刻图案化步骤和/或其它工艺步骤，以进行返工和/或用于处理其它衬底。同样，如果期望，可以再次自动进行此更新。

在实施例中，提供了一种方法，该方法包括：对于使用图案化工艺创建的具有偏置的第一目标结构和不同偏置的第二目标结构的量测目标，获得包括用于第一目标结构的信号数据与用于第二目标结构的信号数据之间关系的量测数据，所述量测数据是针对多个不同量测配方获得的，并且每个量测配方指定不同的测量参数；确定通过针对所述多个不同量测配方的所述量测数据的统计的拟合曲线或拟合函数作为参考；以及标识至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方的集体量测数据从所述参考的参数的变化超过或满足特定阈值。

在实施例中，该方法包括确定所述拟合曲线或函数，并且其中所述曲线或函数是线性的。在实施例中，所述参数是扩展的统计度量。在实施例中，所述标识包括确定通过所述至少两个不同量测配方的所述量测数据的统计的拟合曲线或拟合函数，并且其中所述变化位于针对所述多个不同量测配方的所述参考的所述参数与通过所述至少两个不同量测配方的所述量测数据的所述统计的拟合曲线或拟合函数的参数之间。在实施例中，用于所述参考的所述多个不同量测配方包括所考虑的并且所述量测数据可用于的所有不同量测配方。在实施例中，所述参考包括通过所述量测数据的曲线的斜率，并且所述标识包括：确定所述参考的斜率与通过所述至少两个不同量测配方的所述集体量测数据的曲线的所述斜率的差异，以及响应于所述差异满足或低于特定阈值而标识所述至少两个不同量测配方。在实施例中，所述确定所述参考包括：针对多个子集的每个子集确定参考，每个子集包括从不同量测配方的更大集合中选择的两个或更多不同量测配方的不同组合，并且所述标识至少两个不同量测配方包括：选择子集中的至少一个子集作为所选择的至少两个不同量测配方，其集体量测数据从其参考的变化小于另一子集的集体量测数据从其参考的变化。在实施例中，所述变化是扩展的度量。在实施例中，在被用来获取所述量测数据的检查设备的检测器的像素水平和/或由被用来获取所述量测数据的检查设备的检测器产生的图像的像素水平处指定所述量测数据。在实施例中，所述方法还包括：执行基于性能参数或指标从不同量测配方的更大集合中选择所述多个不同量测配方。在实施例中，所述量测配方在针对所述量测目标的测量辐射的波长方面是不同的。在实施例中，所述方法还包括：使用所述至少两个不同量测配方来测量所述量测目标的实例，并且从所述测量的结果中确定套刻值。在实施例中，确定所述套刻值包括：使用利用所述至少两个不同量测配方获得的用于所述第一目标结构的信号数据与用于所述第二目标结构数据的信号数据之间关系来确定或校正所述套刻。在实施例中，用于所述第一目标结构的信号数据是用于所述第一目标结构的不对称性数据，并且用于所述第二目标结构的信号数据是用于所述第二目标结构的不对称性数据。在实施例中，用于所述第一目标结构的所述不对称性数据是A+数据，用于所述第二目标结构的所述不对称性数据是A-数据。

在实施例中，提供了一种方法，该方法包括：对于量测目标，使用多个不同量测配方获得被用来测量所述量测目标的检查设备的检测器的每个像素的套刻值和/或由被用来测量所述量测目标的检查设备的检测器产生的图像的每个像素的套刻值，量测目标是使用图案化工艺创建的并且每个量测配方指定不同的测量参数；确定针对所述多个不同量测配方中的每一个量测配方的所述套刻值的统计；以及标识至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方具有超过或满足特定阈值的统计值。

在实施例中，所述标识包括：选择所述至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方的统计值小于两个不同量测配方的多个其它组合的统计值。在实施例中，所述统计包括扩展的度量。在实施例中，从A+与A-之间关系的数据确定所述套刻值。在实施例中，所述方法还包括使用所述至少两个不同量测配方来测量所述量测目标的实例，并且从所述测量的结果确定套刻值。在实施例中，所述量测配方在针对所述量测目标的测量辐射的波长方面是不同的。

虽然上文公开的实施例在场平面中基于衍射的套刻测量(例如，使用图7A中所示的设备的第二测量分支进行的测量)方面进行了描述，但是原则上相同的方法可以被用于基于光瞳的套刻测量(例如，使用图7A中所示的设备的第一测量分支进行的测量)。因此，应当理解，本文描述的构思同样适用于场平面和光瞳平面中基于衍射的套刻测量。

虽然本文描述的量测目标和工艺参数的实施例已经主要在被用来测量套刻的套刻目标方面进行了描述，但是本文描述的量测目标的实施例可以被用来测量一个或多个另外的或可替代的图案化工艺参数。例如，量测目标可以被用来测量曝光剂量变化、测量曝光聚焦/散焦、测量边缘放置误差、测量CD等。另外，这里的描述也可以在适当修改的情况下应用于例如光刻设备中的使用对准标记进行的衬底和/或图案化装置对准。类似地，可以确定用于对准测量的合适的配方。

因此，当感兴趣的性能参数是套刻时，可以使用本文描述的方法并且例如对多个波长等式进行适当修改，来确定图案化工艺的性能的其它参数(例如，剂量、聚焦、CD等)。性能参数(例如套刻、CD、聚焦、剂量等)可以被反馈(或前馈)，以用于图案化工艺的改进、目标的改进、和/或用于改进本文描述的建模、测量和计算过程。

虽然上文描述的目标结构是出于测量的目的而特定地设计和形成的量测目标，但在其它实施例中，可在作为形成于衬底上的器件的功能部分的目标上测量属性。许多器件具有类似于光栅的规则周期性结构。如本文使用的术语“目标”、“光栅”或目标的“周期性结构”，不需要为正在执行的测量专门设置适用的结构。另外，虽然量测目标的节距P接近于测量工具的光学系统的分辨率极限，但是可以比目标部分C中通过图案化工艺制作的典型产品特征的尺寸大得多。在实践中，可以使周期性结构的特征和/或空间包括在尺寸方面类似于产品特征的较小结构。

与如在衬底和图案化装置上实现的目标的物理结构相关联地，实施例可以包括包含机器可读指令的一个或多个序列和/或功能数据的计算机程序，它们描述目标设计、描述设计用于衬底的目标和/或量测配方的方法、描述在衬底上制作目标的方法、描述测量衬底上的目标的方法和/或描述分析测量以获得关于图案化工艺的信息的方法。可以在例如图7的设备中的单元PU和/或图2的控制单元LACU内执行此计算机程序。还可以提供其中存储有这种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7中所示的类型的现有的检查设备已经在生产中和/或在使用中的情况下，可以通过提供更新的计算机程序产品以使处理器执行本文描述的方法中的一个或多个方法来实施实施例。可选地，程序可以被布置成控制光学系统、衬底支撑件等，以执行测量适当的多个目标上的图案化工艺的参数的方法。程序可以更新用于另外的衬底的测量的光刻/或量测配方。程序可以被布置成(直接或间接地)控制光刻设备，以用于图案化和处理另外的衬底。

另外，已经在本文描述了关于基于衍射的量测的实施例，基于衍射的量测例如根据来自衍射阶的强度来测量交叠的周期性结构的相对位置。然而，本文中的实施例可以在必要时以具有适当变型的形式应用于基于图像的量测，基于图像的量测例如使用目标的高品质图像来测量从层1中的目标1到层2中的目标2的相对位置。通常，这些目标是周期性结构或“盒”(盒中盒(BiB))。

如本文使用的，术语“进行优化”和“优化”指的是或意味着调整图案化工艺的设备和/或过程，这可以包括调整光刻过程或设备，或调整量测过程或设备(例如，目标、测量工具等)，使得品质因数具有更期望的值，诸如测量、图案化和/或器件制造结果和/或工艺具有一个或多个期望的特性、设计布局投影在衬底上更准确、工艺窗口更大等。因此，进行优化和优化指的是或意味着为与设计变量的初始的一组值相比可以提供在品质因数上的改进(例如局部最优)的一个或多个设计变量标识一个或多个值的过程。“最优”和其它相关的术语应该相应地进行解释。在实施例中，可以迭代地应用优化步骤，以提供一个或多个品质因数上的进一步改进。

本发明的实施例可以采取包含一个或多个描述本文公开的方法的机器可读指令序列的计算机程序或于其中存储该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)的形式。另外，机器可读指令可以被嵌入在两个或更多计算机程序中。两个或更多计算机程序可以被存储在一个或多个不同的存储器上或数据存储介质上。

可以将本文公开的一个或多个方面实施于控制系统中。本文描述的任何控制系统可以在一个或多个计算机程序被位于设备的至少一个部件内的一个或多个计算机处理器读取时能够各自地或组合地操作。控制系统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适当的配置。一个或多个处理器被配置成与控制系统中的至少一个通信。例如，每一个控制系统可以包括用于执行包括用于上文描述的方法的机器可读指令的计算机程序的一个或多个处理器。控制系统可以包括用于存储这种计算机程序的数据存储介质，和/或用于容纳这种介质的硬件。因此，控制系统可以根据一个或多个计算机程序的机器可读指令操作。

在以下编号的条款中进一步描述了根据本发明的其它实施例：

1.一种方法，包括：

对于使用图案化工艺创建的具有偏置的第一目标结构和不同偏置的第二目标结构的量测目标，获得包括用于所述第一目标结构的信号数据与用于所述第二目标结构的信号数据之间关系的量测数据，所述量测数据是针对多个不同量测配方获得的，并且每个量测配方指定不同的测量参数；

确定通过针对所述多个不同量测配方的所述量测数据的统计的拟合曲线或拟合函数作为参考；以及

标识至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方的集体量测数据与所述参考的参数的变化超过或满足特定阈值。

2.根据条款1所述的方法，包括确定所述拟合曲线或函数，并且其中所述曲线或函数是线性的。

3.根据条款1或条款2所述的方法，其中所述参数是扩展的统计度量。

4.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中所述标识包括：确定通过所述至少两个不同量测配方的所述量测数据的统计的拟合曲线或拟合函数，并且其中所述变化位于针对所述多个不同量测配方的所述参考的所述参数与通过所述至少两个不同量测配方的所述量测数据的所述统计的拟合曲线或拟合函数的参数之间。

5.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中用于所述参考的所述多个不同量测配方包括所考虑的并且所述量测数据可用于的所有不同量测配方。

6.根据条款5所述的方法，其中所述参考包括通过所述量测数据的曲线的斜率，并且所述标识包括：确定所述参考的斜率与通过所述至少两个不同量测配方的所述集体量测数据的曲线的所述斜率的差异，以及响应于所述差异满足或低于特定阈值而标识所述至少两个不同量测配方。

7.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中所述确定所述参考包括：针对多个子集的每个子集确定参考，每个子集包括从不同量测配方的更大集合中选择的两个或更多不同量测配方的不同组合，并且所述标识至少两个不同量测配方包括：选择子集中的至少一个子集作为所选择的至少两个不同量测配方，所述至少一个子集的集体量测数据与其参考的变化小于另一子集的集体量测数据与其参考的变化。

8.根据条款7所述的方法，其中所述变化是扩展的度量。

9.根据条款1至8中任一项所述的方法，其中在被用来获取所述量测数据的检查设备的检测器的像素水平和/或由被用来获取所述量测数据的检查设备的检测器产生的图像的像素水平处指定所述量测数据。

10.根据条款1至9中任一项所述的方法，还包括：基于性能参数或指标，执行从不同量测配方的更大集合中选择所述多个不同量测配方。

11.根据条款1至10中任一项所述的方法，其中所述量测配方在针对所述量测目标的测量辐射的波长方面是不同的。

12.根据条款1至11中任一项所述的方法，还包括：使用所述至少两个不同量测配方来测量所述量测目标的实例，以及从所述测量的结果中确定套刻值。

13.根据条款12所述的方法，其中确定所述套刻值包括：使用利用所述至少两个不同量测配方获得的用于所述第一目标结构的信号数据与用于所述第二目标结构数据的信号数据之间关系来确定或校正所述套刻。

14.根据条款1至13中任一项所述的方法，其中用于所述第一目标结构的信号数据是用于所述第一目标结构的不对称性数据，并且用于所述第二目标结构的信号数据是用于所述第二目标结构的不对称性数据。

15.根据条款14所述的方法，其中用于所述第一目标结构的所述不对称性数据是A+数据，并且用于所述第二目标结构的所述不对称性数据是A-数据。

16.一种方法，包括：

对于量测目标，使用多个不同量测配方获得被用来测量所述量测目标的检查设备的检测器的每个像素的套刻值和/或由被用来测量所述量测目标的检查设备的检测器产生的图像的每个像素的套刻值，所述量测目标是使用图案化工艺创建的并且每个量测配方指定不同的测量参数；

确定针对所述多个不同量测配方中的每一个量测配方的所述套刻值的统计；以及

标识至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方的统计的值超过或满足特定阈值。

17.根据条款16所述的方法，其中所述标识包括：选择所述至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方的统计的值小于两个不同量测配方的多个其它组合的统计的值。

18.根据条款16或条款17所述的方法，其中所述统计包括扩展的度量。

19.根据条款16至18中任一项所述的方法，其中从A+与A-之间关系的数据确定所述套刻值。

20.根据条款16至19中任一项所述的方法，还包括：使用所述至少两个不同量测配方来测量所述量测目标的实例，以及从所述测量的结果确定套刻值。

21.根据条款16至20中任一项所述的方法，其中所述量测配方在针对所述量测目标的测量辐射的波长方面是不同的。

22.一种用于测量图案化工艺的参数的量测设备，所述量测设备可操作以执行条款1至21中任一项的方法。

23.一种非瞬态计算机程序产品，包括用于使处理器引起条款1-21中任一项的方法的执行的机器可读指令。

24.一种系统，包括：

检查设备，所述检查设备被配置成在衬底上的量测目标上提供辐射光束并检测由所述目标衍射的辐射；和

根据条款23所述的非瞬态计算机程序产品。

25.根据条款24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成保持图案化装置以调制辐射光束；以及投影光学系统，所述投影光学系统被布置成将调制的所述辐射光束投射至辐射敏感衬底上。

尽管上文已经对在光学光刻的上下文中使用实施例进行了具体的参考，但是应理解，本发明的实施例可以用于其它应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，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创建的图案。图案化装置的形貌可以被压制到提供给衬底上的抗蚀剂层中，于是抗蚀剂通过应用电磁辐射、热、压力或者它们的组合被固化。在抗蚀剂被固化之后所述图案化装置被移出抗蚀剂，在其中留下图案。

本文使用的术语“辐射”和“束”包括全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5nm)至20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。在实施例中，测量辐射选自400nm至950nm的范围。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射型的、反射型的、磁性的、电磁的和静电的光学部件。

以上对具体实施例的描述将揭示本发明的实施例的一般性质，使得在不背离本发明的整体构思且没有过度的试验的情况下其它人可以通过应用本领域内的知识针对各种应用轻易地修改和/或调适这些具体的实施例。因此，基于本文给出的教导和指导，这样的调适和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应理解，这里的措辞或术语是出于举例描述的目的而不是限制性的，因此本说明书中的术语或措辞应由本领域的技术人员根据所述教导和指导进行解释。

本发明的广度和范围不应受到上文描述的任何的示例性实施例的限制，而应仅由随附的权利要求及其等同物来限定。

Claims

1.一种方法，包括：

标识至少两个不同量测配方，所述至少两个不同量测配方的集体量测数据从所述参考的参数的变化超过或满足特定阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，包括确定所述拟合曲线或函数，并且其中所述曲线或函数是线性的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述参数是扩展的统计度量。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述标识包括：确定通过所述至少两个不同量测配方的所述量测数据的统计的拟合曲线或拟合函数，并且其中所述变化位于针对所述多个不同量测配方的所述参考的所述参数与通过所述至少两个不同量测配方的所述量测数据的所述统计的拟合曲线或拟合函数的参数之间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中用于所述参考的所述多个不同量测配方包括所考虑的并且所述量测数据可用于的所有不同量测配方。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述参考包括通过所述量测数据的曲线的斜率，并且所述标识包括：确定所述参考的斜率与通过所述至少两个不同量测配方的所述集体量测数据的曲线的斜率的差异，以及响应于所述差异满足或低于特定阈值而标识所述至少两个不同量测配方。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中确定所述参考包括：针对多个子集中的每个子集确定所述参考，每个子集包括从不同量测配方的更大集合中选择的两个或更多不同量测配方的不同组合，并且所述标识至少两个不同量测配方包括：选择所述子集中的至少一个子集作为所选择的至少两个不同量测配方，所述至少一个子集的集体量测数据从其参考的变化小于另一子集的集体量测数据从其参考的变化。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述变化是扩展的度量。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在被用来获取所述量测数据的检查设备的检测器的像素水平和/或由被用来获取所述量测数据的检查设备的检测器产生的图像的像素水平处，指定所述量测数据。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括：基于性能参数或指标，执行从不同量测配方的更大集合中选择所述多个不同量测配方。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述量测配方在针对所述量测目标的测量辐射的波长方面是不同的。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，还包括：使用所述至少两个不同量测配方来测量所述量测目标的实例，以及从所述测量的结果中确定套刻值。

13.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述套刻值包括：使用利用所述至少两个不同量测配方获得的、用于所述第一目标结构的信号数据与用于所述第二目标结构数据的信号数据之间的关系来确定或校正套刻。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中用于所述第一目标结构的信号数据是用于所述第一目标结构的不对称性数据，并且用于所述第二目标结构的信号数据是用于所述第二目标结构的不对称性数据。

15.根据权利要求14所述的方法，其中用于所述第一目标结构的所述不对称性数据是A+数据，并且用于所述第二目标结构的所述不对称性数据是A-数据。