CN112005170A - 计量方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种减轻结构的测量上的过程相关杂散光伪影的方法。该方法包括基于参考角分辨测量和目标角分辨测量来获得针对过程相关杂散光伪影的校准标度因子，以及利用所获得的校准标度因子来对图像进行校正。

Description

计量方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月13日提交的欧洲申请18167216.3的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及可用于例如通过光刻技术的器件制造中的计量方法和设备、以及使用光刻技术来制造器件的方法。
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。光刻设备可以被用于例如集成电路(IC)制造中。在该情况下，图案化装置(备选地被称为掩模或掩模版)可以被用于生成在IC的单独层上待形成的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或多个管芯的一部分)上。图案的转印通常经由成像到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。在光刻工艺中，经常期望对所创建的结构进行测量，例如以进行工艺控制和验证。进行这种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的专用工具，套刻是对器件中两个层的对准的准确度的度量。套刻可以在两个层之间的未对准程度的方面来描述，例如参考所测量的1nm套刻可以描述两个层未对准1nm的情况。
近来，已开发出各种形式的散射仪来用于光刻领域。这些器件将辐射束引导到目标结构上并测量散射辐射的一个或多个性质(例如，根据波长的单个反射角处的强度；根据反射角的一个或多个波长下的强度；或根据反射角的偏振)来获得“光谱”，从光谱中可以确定目标的感兴趣性质。确定感兴趣性质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之类的迭代方法来重建目标结构；库搜索；以及主成分分析。
常规散射仪所使用的目标结构是相对较大(例如，40μm×40μm)的光栅，并且测量光束生成的光斑小于光栅(即，光栅被欠填充)。这可以简化目标结构的数学重建，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，例如目标结构可以被定位在产品特征之中，而不是在划道中，已提出了其中光栅被制造为小于测量光斑(即，光栅被过填充)的方法。通常，这样的目标结构使用暗场散射法来测量，在暗场散射法中，衍射的第零阶(对应于镜面反射)被阻挡，并且仅更高阶被处理。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，这些文献的全部内容通过引用合并于此。该技术的进一步发展已在专利公开US20110027704A、US20110043791A和US20120242970A中进行了描述。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。使用衍射阶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。这些目标结构可以小于照射光斑，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，套刻测量结果通过在一定条件下两次测量目标结构、同时旋转目标结构或改变照射模式或成像模式以单独获得第-1衍射阶强度和第+1衍射阶强度来获得。对于给定的目标结构，强度不对称性(这些衍射阶强度的比较)提供了目标不对称性(即，目标结构中的不对称性)的测量。目标结构中的这种不对称性可以用作套刻误差(两个层的不期望的未对准)的指标。
此外，传感器误差(例如，用于检测来自目标的散射辐射的传感器或检测器中的误差)通常通过执行一个或多个离线传感器校准步骤来被校准。这样的校准步骤可以包括针对系统中的杂散光伪影或重影的校准。期望改进针对系统中杂散光伪影或“重影”的校准。
发明内容
在第一方面，本发明提供了一种减轻结构的测量上的过程相关杂散光伪影的方法，所述方法包括基于参考角分辨测量和目标角分辨测量来获得针对过程相关杂散光伪影的校准标度因子。
本发明进一步提供了一种用于测量光刻过程的感兴趣参数的检查设备，该检查设备可操作为执行第一方面的方法。
本发明进一步提供了一种包括处理器可读指令的非暂时性计算机程序产品，处理器可读指令在适当的处理器控制的设备上运行时，使得处理器控制的设备执行第一方面的方法。
下面参考附图来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。注意，本发明不限于本文描述的特定实施例。在本文中呈现这样的实施例仅用于例示目的。基于本文所包含的教导，附加实施例对相关领域的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，参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：
图1描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备；
图2描绘了根据本发明的一个实施例的光刻单元或簇。
图3示意性地图示了(a)根据本发明的一些实施例的适于执行角分辨散射测量和暗场成像检查方法的检查设备以及(b)由图2(a)的设备中的目标光栅对入射辐射的衍射的放大细节；
图4示意性地示出了包括若干过程相关重影的图像的表示，其中一个重影被放大。
图5示意性地示出了(a)从第一参考基准获得的过程相关重影的图像和(b)从第二参考基准获得的相同过程相关重影的图像。
图6是根据本发明的第一实施例的方法的流程图；以及
图7是根据本发明的第二实施例的方法的流程图。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，呈现可以在其中实现本发明的实施例的示例环境是有益的。
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，其被配置为对辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)进行调节；图案化装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT，其被构造为支撑图案化装置(例如，掩模)MA并且被连接到第一定位器PM，第一定位器PM被配置为根据某些参数将图案化装置精确地定位；衬底台(例如，晶片台)WT，其被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W并且被连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据某些参数将衬底精确地定位；以及投影光学系统(例如，折射式投影透镜系统)PS，其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。
照射光学系统可以包括用于对辐射进行引导、成形或控制的各种类型的光学部件，例如，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。
图案化装置支撑件以与图案化装置的取向、光刻设备的设计以及其他条件(例如，图案化装置是否被保持在真空环境中)相关的方式来保持图案化装置。图案化装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置。图案化装置支撑件可以是框架或台(例如，可以根据需要固定或移动)。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处于期望的位置处。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案化装置”同义。
本文中所使用的术语“图案化装置”应被广义地解释为指代可以被用于在辐射束的截面中将图案赋予辐射束以在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应注意，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则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。通常，被赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的器件(例如，集成电路)中的特定功能层。
图案化装置可以是透射型或反射型的。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二进制、交替相移和衰减相移的掩模类型以及各种混合式掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，小反射镜中的每一个都可以单独地倾斜，以便在不同方向上反射传入的辐射束。倾斜的反射镜将图案赋予由反射镜矩阵反射的辐射束中。
如此处所描绘的，该设备是透射型的(例如，采用透射掩模)。备选地，该设备可以是反射型的(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)。
光刻设备也可以是这样的类型，其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高的折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加到光刻设备中的其他空间(例如，掩模和投影系统之间)。浸没技术在本领域中是众所周知的，用于增加投影系统的数值孔径。如本文所使用的，术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸入液体中，而是仅意味着在曝光期间，液体位于投影系统和衬底之间。
参考图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如当源是准分子激光器时，源和光刻设备可以是分离的实体。在这样的情况下，源不被认为形成光刻设备的一部分，并且借助于光束传递系统BD，辐射束从源SO传递到照射器IL，光束传递系统BD包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻设备的组成部分。源SO和照射器IL连同光束传递系统BD(如果需要)可以被称为辐射系统。
照射器IL可以包括调整器AD，调整器AD用于对辐射束的角强度分布进行调整。通常，强度分布在照射器的光瞳面中的至少外部和/或内部径向范围(通常被分别称为σ-外部和σ-内部)可以被调整。另外，照射器IL可以包括诸如积分器IN和聚光器CO的各种其他部件。照射器可以被用于调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在图案化装置支撑件(例如，掩模台MT)上保持的图案化装置(例如，掩模)MA上，并且被图案化装置图案化。穿过图案化装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B穿过投影光学系统PL，投影光学系统PL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，干涉仪装置、线性编码器、2-D编码器或电容式传感器)，衬底台WT可以被精确地移动，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库机械取回之后、或在扫描期间，第一定位器PM和另一位置传感器(在图1中未明确描绘)可以被用于将图案化装置(例如，掩模)MA相对于辐射束B的路径精确地定位。
图案化装置(例如，掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来进行对准。尽管所示的衬底对准标记占据了专用的目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些称为划线对准标记)。类似地，在图案化装置(例如，掩模)MA上提供多于一个的管芯的情况下，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，期望标记尽可能小并且与相邻特征相比，不需要任何不同的成像或过程条件。下面进一步描述检测对准标记的对准系统。
在该示例中的光刻设备LA是所谓的双台型，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，另一衬底可以在测量站处被装载到另一衬底台上，并且执行各种准备步骤。准备步骤可以包括：使用水平传感器LS来映射衬底的表面控制，以及使用对准传感器AS来测量对准标记在衬底上的位置。这使得能够显著增加设备的生产量。
所描绘的设备可以以多种模式(包括例如步进模式或扫描模式)使用。光刻设备的构造和操作对于本领域技术人员是众所周知的，并且为了理解本发明而无需进一步描述。
图3示意性地示出了实现所谓的暗场成像计量的检查设备的关键元件。该设备可以是独立设备，或者可以被并入光刻设备LA中(例如，在测量站处)或者并入光刻单元LC中。由虚线O来表示在整个设备中具有若干分支的光轴。在图3(b)中更详细地图示了目标光栅结构T和衍射射线。
如引言中记载的现有技术中所描述的，图3(a)的暗场成像设备可以是多用途角分辨散射仪的一部分，多用途角分辨散射仪可以代替或补充光谱散射仪。在该类型的检查设备中，由辐射源11发射的辐射由照射系统12调节。例如，照射系统12可以包括准直透镜系统12a、滤色器12b、偏振器12c和孔装置13。经调节的辐射遵循照射路径IP，在照射路径IP中，它被部分反射表面15反射并且经由物镜16被聚焦到衬底W上的光斑S中。计量目标T可以形成在衬底W上。物镜16可以形式上类似于显微镜物镜，但是具有高数值孔径(NA)，优选地至少为0.9，并且更优选地至少为0.95。根据需要，浸没液体可以被用来获得大于1的数值孔径。
在该示例中，物镜16还用于收集已被目标散射的辐射。示意性地，示出了用于该返回辐射的收集路径CP。多用途散射仪在收集路径中可以具有两个或更多个测量分支。所图示的示例具有光瞳成像分支，光瞳成像分支包括光瞳成像光学系统18和光瞳图像传感器19。还示出了将在下面更详细地描述的成像分支。另外，其他光学系统和分支将被包括在实际设备中，例如以收集参考辐射来进行强度归一化、捕获目标的粗略成像、聚焦等。这些内容的详细信息可以在上面提到的现有公开中找到。
在衬底W上提供计量目标T的情况下，其可以是1-D光栅，1-D光栅被印刷为使得在显影之后，栅条由固体抗蚀剂线形成。目标可以是2-D光栅，2-D光栅被印刷为使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的固体抗蚀剂柱或通孔形成。栅条、柱或通孔可以被备选地蚀刻到衬底中。这些光栅中的每一个都是目标结构的示例，可以使用检查设备来研究目标结构的性质。在光栅的情况下，结构是周期性的。在套刻计量目标的情况下，光栅被印刷在已通过先前的图案化步骤形成的另一光栅的顶部上或与另一光栅交错。
照射系统12的各个部件可以被可调整为在同一设备内实现不同的计量“配方”。除了选择波长(颜色)和偏振作为照射辐射的特性之外，照射系统12可以被调整为实现不同的照射轮廓。孔装置13的平面与物镜16的光瞳面以及光瞳图像检测器19的平面共轭。因此，由孔装置13限定的照射轮廓限定了入射在光斑S中的衬底W上的光的角分布。为了实现不同的照射轮廓，可以在照射路径中提供孔装置13。孔装置可以包括安装在可移动滑块或轮上的不同孔13a、13b、13c等。它可以备选地包括固定的或可编程的空间光调制器(SLM)。作为另一备选方案，光纤可以被设置在照射光瞳面中的不同位置处，并且被选择性地用于在其相应位置处传递光或不传递光。这些变型均在以上记载的文献中进行了讨论和例示。孔装置可以是反射形式，而不是透射形式。例如，可以使用反射型SLM。实际上，在UV或EUV波带中工作的检查设备中，大多数或全部光学元件可以是反射性的。
根据照射模式，示例射线30a可以被提供为使得入射角如图3(b)所示的“I”。目标T反射的零阶射线的路径被标记为“0”(请勿与光轴“O”混淆)。类似地，在相同的照射模式下或在第二照射模式下，可以提供射线30b，在这种情况下，与第一模式相比，入射角和反射角将被交换。在图3(a)中，第一示例照射模式和第二示例照射模式的零阶射线被分别被标记为0a和0b。
如图3(b)更详细地所示，作为目标结构示例的目标光栅T与衬底W被放置为垂直于物镜16的光轴O。在离轴照射轮廓下，照射I从偏离轴线O的角度撞击到光栅T上的射线30a产生零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点链线+1和双点链线-1)。应记住，在小目标光栅过填充的情况下，这些射线只是覆盖衬底区域(包括计量目标光栅T和其他特征)的许多平行射线之一。由于照射射线30a的射束具有有限的宽度(必须允许有用的光量)，入射射线I实际上将占据一定角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将在一定程度上扩散。根据小目标的点扩散函数，每个+1和-1阶的衍射辐射将进一步在一定角度范围内扩散，而不是如图所示的单个理想射线。
如果目标具有多个周期性分量，则每个周期性分量都会产生第一阶和更高阶的衍射射线，第一阶和更高阶的衍射射线可能在进入或离开页面的方向上。为了简单起见，图3(b)的示例仅描述了一维光栅。
在用于暗场成像的收集路径分支中，成像光学系统20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T’。孔径光阑21被提供在收集路径CP的成像分支中与物镜16的光瞳面共轭的平面中。孔径光阑21也可以被称为光瞳光阑。孔径光阑21可以采用不同的形式，就像照射孔径可以采用不同的形式。孔径光阑21结合透镜16的有效孔径，确定了散射辐射的哪一部分被用于在传感器23上产生图像。通常，孔径光阑21用于阻挡零阶衍射射束，使得传感器23上形成的目标的图像仅由(多个)第一阶射束形成。在一个示例中，在第一阶射束均被组合来形成图像的情况下，这就是所谓的暗场图像，等价于暗场显微镜。
由传感器23捕获的图像被输出到图像处理器和控制器PU，其功能与所执行的特定测量类型相关。为此，执行目标结构的不对称性测量。不对称性测量结果可以与目标结构的知识进行组合来获得用于形成它们的光刻过程的性能参数的测量结果。可以以这种方式来测量的性能参数包括例如套刻、聚焦和剂量。提供目标的特殊设计来允许通过相同的基本不对称测量方法来对不同性能参数进行这些测量。
处理器和控制器PU还生成诸如λ和AP的控制信号，以用于控制照射特性(偏振、波长)并且使用孔装置13或可编程空间光调制器来选择孔。孔径光阑21也可以相同的方式被控制。照射和检测的这些参数的每种组合都被认为是待进行测量的“配方”。
再次参考图3(b)和照射射线30a，来自目标光栅的+1阶衍射射线将进入物镜16，并且有助于在传感器23处记录图像。射线30b以与射线30a相对的角度入射，因此-1阶衍射射线进入物镜并且有助于成像。当使用离轴照射时，孔径光阑21阻挡零阶辐射。如现有公开中所述，照射模式可以利用X和Y方向上的离轴照射来限定。
图3(a)的孔装置13中的孔径13c、13e和13f包括X和Y方向上的离轴照射，并且对于本公开特别感兴趣。孔13c创建可以被称为分段照射轮廓的射束，并且例如可以与例如由如下所述的分段棱镜22限定的分段孔径组合使用。孔13e和13f可以例如以上面提到的一些现有公开专利申请中描述的方式与轴上孔径光阑21组合使用。
通过在这些不同的照射模式下对目标光栅的图像进行比较，可以获得不对称性测量结果。备选地，不对称性测量结果可以通过保持相同的照射模式但旋转目标来获得。虽然示出了离轴照射，但是可以替代地使用目标的轴上照射，并且经修改的离轴孔径光阑21将被用于将基本上仅一个第一阶衍射光传递到传感器。在另一示例中，分段棱镜22与轴上照射模式组合使用。分段棱镜22可以被视为单独离轴棱镜的组合，并且根据需要，可以被实现为安装在一起的棱镜集合。这些棱镜限定了分段孔径，在分段孔径中，每个象限中的射线略微偏转了一个角度。在光瞳面中的这种偏转具有在图像平面(与衬底平面共轭的平面)的每个方向上将+1和-1阶空间分离的效果。换言之，每个衍射阶的辐射和方向将图像形成到传感器23上不同位置，使得可以在无需两个连续图像捕获步骤的情况下，对其进行检测和比较。有效地，分离的图像在图像传感器23上的分离位置处形成。例如，在图3(a)中，使用来自照射射线30a的+1阶衍射得到的图像T’(+1a)与使用来自照射射线30b的-1阶衍射得到的图像T’(-1b)空间分离。在上述公开的专利申请US20110102753A1中公开了该技术，该专利申请的内容通过引用整体合并于此。代替第一阶射束或除第一阶射束之外，可以在测量中使用第二阶、第三阶和更高阶射束(图3中未示出)。作为进一步的变型，离轴照射模式可以保持恒定，而目标本身在物镜16下方旋转180度以使用相对的衍射阶捕获图像。
无论使用这些技术中的哪一种，本发明都适用于同时捕获在两个方向(例如，被称为X和Y的正交方向)上衍射的辐射的方法。
虽然图示了常规的基于透镜的成像系统，但是本文所公开的技术可以等同地应用于全光相机，也可以应用于所谓的“无透镜”或“数字”成像系统。因此，存在很大程度的设计选择，处理系统用于衍射辐射的哪些部分在光学领域实现，哪些在电子和软件领域实现。
影响套刻测量的另一个问题是传感器中的不对称和其他误差。为了解决这些问题，通常在传感器相机中采集图像与参数(例如，套刻和聚焦(即，曝光期间，曝光辐射在衬底平面处的聚焦))的最终计算之间，在图像(像素)级执行若干校准步骤。这样的校准步骤可以包括针对以下项的校准：相机的暗电流偏移、CCD非线性、内部和外部重影以及光斑不均匀性。随后，经校正的图像被导入模式识别算法以用于信号提取，并且报告平均强度值。
在计量设备中有时会出现杂散光伪影或“重影”(传感器上由杂散光引起的检测图像)。校准可以被执行，其校正这些重影，其中重影经由衬底或衬底域中的其他结构行进，并且其承载晶片堆叠或工艺性质。在暗场(图像平面)和光瞳面图像中都可以找到具有过程相关性的重影。使用图3(a)的设备的特定示例，这些重影对于设备的两个测量分支都是问题；即，测量角分辨光谱的光瞳面测量分支和测量目标图像(镜面反射被阻挡)的图像平面(暗场)测量分支。这些重影通常由计量设备的照射器的缺陷引起，并且随着它们开始越来越多地影响计量应用中的性能而成为问题。对于衍射效率小并且衍射信号低的情况，由于重影的相对强度比计量信号大得多，因此重影成为一个重大问题。
遇到的许多重影是过程相关的，因为它们与主信号一起进入物镜、与被测晶片相互作用并且然后离开物镜并到达检测器上，检测器具有角度相关的反射性质。这样的重影信号在空间上与第一阶(衍射)计量信号重叠，因此不能轻易地与之分离。当前没有可用的解决方案来处理过程相关重影。这导致这种计量设备的非常差的性能，并且在某些情况下，导致同一设计的不同工具之间的结果有极大的差异。
图4是第一阶区域检测图像(即，图3(a)设备的暗场测量分支中的第一衍射阶的检测图像)的表示。在图像上可以看到若干重影Gh，其中一个重影被放大。这是“wifi重影”的一个示例，之所以称为“wifi重影”，是因为其形状类似于wifi的众所周知的符号(因此在该图中也如此表示)。这样的重影可能由于在计量设备内特定透镜元件上的划痕或挖坑缺陷或颗粒造成，并且导致大角度散射。由于此类缺陷的离焦特性，该重影将具有过程相关的空间强度分布：来自衬底的角分辨反射光谱作为来自点缺陷的远场被映射到场域。
图5图示了该过程相关性。图5示出了(a)使用硅基准测量的wifi重影、以及(b)使用铝基准测量的(在同一设备上)相同的wifi重影。在没有过程相关性的情况下，重影的形状应相同，并且只有明显的恒定强度比。然而，可以看出，尽管重影的轮廓相似，但是图5(a)和图5(b)的两个重影的内部形状却非常不同。
因此，提出了新颖校准，其校正过程相关虚影，包括这种wifi重影和示出过程相关性的其他任何重影。
在一个方面，该校准包括基于从参考衬底(例如，参考基准)获得的零阶角分辨光谱与从目标的测量获得的零阶角分辨光谱的比较来确定校准。这样的比较可以包括从两个光谱确定校准比率，并且使用该比率以校准在暗场中成像的重影。在另一实施例中，方法还可以包括在角分辨光瞳面测量中使用这样的校准比率以校准重影。
图6是示出根据暗场实施例(即，用于校正暗场图像中的重影)的第一校准方法的流程图。
在第一步骤600中，使用参考衬底或基准(例如，诸如抛光硅之类的反射表面)来获得参考暗场图像。该步骤还可以包括经由能量传感器来测量能量水平。
在步骤610处，标识在步骤600中获得的参考暗场图像内的所有(过程相关)重影的位置。例如，这可以使用模式识别技术来完成。取向和标度是众所周知的。
在步骤620处，在参考衬底上测量参考第零阶角分辨光谱(光瞳面图像)。该测量应使用照射模式来执行，该照射模式确保(在没有重影的情况下)在所检测的光瞳面图像中第零阶和所有更高衍射阶分离。例如，这样的照射模式可以通过使用诸如在图3(a)中所示被标记为13c的四分孔(两个对角相对的四分之一通过照射，而另两个对角相对的四分之一阻挡照射)来获得。技术人员将知道确保第零阶的这种分离的其他合适的照射模式。各阶的小的重叠可以被容纳，但是这会导致校正中出现对应误差(过校正或欠校正)。
在步骤630处，使用诸如关于图3所描述的正常暗场测量模式来执行衬底上的目标的暗场测量，以获得目标图像。再次，这可以是步骤还可以包括经由能量传感器来测量能量水平。
在步骤640处，在衬底上的目标上测量目标第零阶角分辨光谱(光瞳面图像)。与步骤620一样，照射模式应确保第零阶和所有更高衍射阶的分离(例如，在步骤620和步骤640中使用相同照射模式)。
在步骤650处，使用在步骤620处获得的参考光瞳面图像与在步骤640处获得的目标光瞳面图像的比率来标度在步骤610处标识的每个过程相关重影。可以基于参考光瞳面图像和目标光瞳面图像的对应点处的比率，对重影的图像按点(像素)执行该标度。这样，该步骤可以包括根据以下等式，从每个参考暗场重影图像GDFref(在步骤610处标识)，以每个点来确定经建模的暗场重影图像GDFmod，其中PuT是在步骤640处测量的目标光瞳面图像，并且Puref是在步骤620处测量的参考光瞳面图像(PuT和Puref均可以针对测量剂量被归一化；在光瞳图像中，这可以经由相机上的参考光瞳通道来完成)：
Figure BDA0002719667270000131
也可以基于与步骤600的参考测量相对应的总源能量ESref以及与步骤630的目标测量相对应的总源能量EST的比率(例如，在每个步骤期间使用能量传感器来测量)来施加附加标度；即：
Figure BDA0002719667270000141
诸如在标准过程流程期间(例如，用于监视和质量控制的生产衬底上的计量)，每个经建模的暗场重影图像GDFmod然后可以被用于校正在步骤630处获得的测量图像。这可以包括从对应的测量的暗场重影图像GDFmeas中减去每个经建模的暗场重影图像GDfmod以获得经重影校正的暗场图像IDFcorr：
IDFcorr＝GDFmeas-GDFmod
可以表明，与现有的重影校准技术相比，经校正的暗场图像IDFcorr具有显著减少的重影残留(仅包括振荡纹波)。纹波上的积分为零(净能量为零)，并且因此应用级别的影响较小。
如前所述，在另一实施例中，上述的光瞳标度可以应用于校正光瞳面测量(例如，角分辨散射测量)。在该实施例中，过程相关重影可以包括在光瞳的暗区域(在该区域中应没有照射)中的辉光，辉光由例如粗糙表面的低角度散射和由于各种涂层的不完美、光学元件的不平行和有限厚度而导致的移位反射引起。
图7是示出根据光瞳面实施例(即，用于校正光瞳面测量中的过程相关重影)的第二校准方法的流程图。在该实施例中，使用来自参考(非衍射)堆叠(例如，参考衬底或基准)的重影来对校准重影进行建模。
在步骤700处，使用与感兴趣的当前应用相对应的照射模式来获得来自目标的光瞳图像，以获得目标光瞳强度分布IST，AP1(x，y)(即，来自目标的感测图像)。同时，可以使用计量设备的参考分支来获得参考光瞳强度分布IRT，AP1(x，y)(即，来自目标的参考图像)。
在步骤705处，从使用已知参考堆叠的测量中获得参考角分辨重影ISR，AP1(x，y)(即，参考光瞳面重影图像)。同时，可以从计量设备的参考分支获得对应的角分辨参考分支图像IRR，AP1(x，y)。步骤700和步骤705均可以使用与当前感兴趣的应用相对应的照射模式(AP1)来执行。例如，照射模式可以包括针对聚焦计量的四分照射(例如，使用图3(a)中的孔13c)或针对套刻的环形照射(例如，使用图3(a)中的孔13a)。
在步骤710处，使用孔(照射模式)AP2从已知参考(例如，硅基准)获得参考角分辨光谱ISR，AP2(x，y)(光瞳面图像)，孔(照射模式)AP2覆盖光瞳内包括待去除重影的位置的区域。例如，这可以是四分孔径。当使用该四分孔径成像时，参考堆叠不应具有零强度的位置，也不应衍射。与先前示例一样，参考堆叠可以包括反射器，诸如硅基准。同时，可以从计量设备的参考分支获得对应的角分辨参考分支图像IRR，AP2(x，y)。
在步骤720处，使用覆盖重影位置的孔来获得来自感兴趣目标的目标角分辨光谱IST，AP2(x，y)。同样，这可以是四分孔径。对于某些应用(例如，聚焦计量)，该步骤已是计量流程的一部分。同时，可以从计量设备的参考分支获得对应的角分辨参考分支图像IRT，AP2(x，y)。
在步骤730处，按像素计算光瞳标度因子S以作为参考光瞳面图像和目标光瞳面图像的比率，即：
S＝IST，AP2(x，y)/ISR，AP2(x，y)
在步骤740处，标度系数被应用于在步骤700处获得的参考角分辨重影，以获得经建模的重影IGT(x，y)。然后可以在标准应用流程中从所测量的光瞳图像中减去该经建模的重影。可以根据以下等式来确定经建模的重影：
IGT(x，y)＝IST，AP2(x，y)/ISR，AP2(x，y)*ISR，AP1(x，y)
与先前的实施例一样，可以使用来自参考分支的光瞳的平均或总强度的归一化来添加归一化。如果完成此操作，则经建模的重影将变为：
Figure BDA0002719667270000151
总而言之，本文描述的方法可以用于从计量测量中去除过程相关重影，并且因此改进确定感兴趣参数(例如，聚焦或套刻)的准确性。该方法可以作为校准阶段执行，以根据情况和时间限制每天/每批/每晶片一次来获得校准图像。然而，对于某些应用，该方法(即，如所描述的使用光瞳面测量比率来获得经建模的重影)可以被内联应用，以作为(例如)生产期间的计量流程的一部分。这样，内联重影建模和校正也在本文的教导范围内。另外，所提出的方法还考虑了所有偏振相关的重影效应，并且在进行相应适配时可应用于光瞳和场测量。
尽管上述目标结构是为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，可以在作为衬底上形成的器件的功能部分的目标结构上测量性质。许多器件具有规则的、类似光栅的结构。如本文中所使用的术语“目标光栅”和“目标结构”不需要特定地针对正在执行的测量而提供该结构。此外，计量目标结构的节距P接近散射仪光学系统的分辨率极限，但可能比目标部分C中通过光刻工艺制成的典型产品特征的尺寸大得多。在实践中，目标结构内的套刻光栅的线和/或间隔可以被制造为包括与产品特征尺寸相似的较小结构。
结合在衬底和图案化装置上实现的目标结构的物理光栅结构，实施例可以包括计算机程序，计算机程序包含一个或多个机器可读指令序列，机器可读指令序列描述了测量衬底上的目标结构和/或分析测量结果来获得有关光刻过程的信息的方法。该计算机程序可以例如在图3的设备中的单元PU内和/或图2的控制单元LACU内执行。还可以提供具有存储在其中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所示类型的现有计量设备已在生产和/或使用中的情况下，本发明可以通过提供更新的计算机程序产品来实现，经更新的计算机程序产品使得处理器在对其他不对称误差的灵敏性降低的情况下，计算套刻误差或其他参数。
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)的方面描述了以上公开的实施例，但是原则上，相同的模型可以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，应理解，本文所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。
尽管上面可能已在光学光刻的上下文中具体参考了本发明的实施例的使用，但是应理解，本发明可以在其他应用(例如，压印光刻)中使用，并且在上下文允许的情况下不仅限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌限定了衬底上创建的图案。图案化装置的形貌可以被压印到提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使得抗蚀剂固化。在抗蚀剂被固化之后，图案化装置被移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。
本文所使用的术语“辐射”和“射束”涵盖所有类型的电磁辐射，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，波长在5nm-20nm范围内)以及粒子束(例如，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(包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件)中的任一个或组合。
在以下编号的条款中描述了根据本发明的其他实施例：
1.一种减轻结构的测量上的过程相关杂散光伪影的方法，所述方法包括基于参考角分辨测量和目标角分辨测量来获得针对所述过程相关杂散光伪影的校准标度因子。
2.根据条款1的方法，其中所述校准标度因子从所述参考角分辨测量与所述目标角分辨测量的比率来确定。
3.根据条款2的方法，其中所述校准标度因子被确定为针对所述过程相关杂散光伪影的每个像素的所述参考角分辨测量和所述目标角分辨测量的所述比率。
4.根据任一前述条款的方法，其中所述参考角分辨测量包括至少第零阶的参考角分辨测量，并且所述目标角分辨测量包括至少第零阶的目标角分辨测量。
5.根据条款4的方法，其中所述参考角分辨测量从第零阶角分辨光谱获得，所述第零阶角分辨光谱从参考衬底的测量获得，并且所述目标角分辨测量从第零阶角分辨光谱获得，所述第零阶角分辨光谱从目标的测量获得。
6.根据任一前述条款的方法，包括：
使用参考衬底获得所述过程相关杂散光伪影的参考伪影图像；以及
将所述校准标度因子应用于所述参考伪影图像，以获得经建模的伪影图像。
7.根据条款6的方法，包括：从一个或多个后续测量中检测到的对应杂散光伪影中减去经建模的伪影图像。
8.根据条款6或7的方法，其中所述结构的所述测量包括在图像平面处检测所述结构的图像，所述图像包括所述过程相关杂散光伪影。
9.根据条款8的方法，包括：模式识别步骤，以标识所述参考伪影图像中的所有过程相关杂散光伪影。
10.根据条款8或9的方法，其中在所述参考角分辨测量和所述目标角分辨测量期间使用的照射模式在所述光瞳面中将第零阶与较高衍射阶分离。
11.根据条款8、9或10的方法，其中所述经建模的伪影图像进一步通过与所述参考伪影图像相对应的能量水平和与所述过程相关杂散光伪影被减轻的测量相对应的能量水平的比率来被标度。
12.根据条款6或7的方法，其中所述结构的所述测量包括在光瞳面处检测所述结构的角分辨图像，所述图像包括所述过程相关杂散光伪影。
13.根据条款12的方法，其中所述参考角分辨测量和所述目标角分辨测量各自使用照射模式来被执行，对于所述照射模式，所述光瞳面内的包括被减轻的伪影的区域被阻挡。
14.根据条款12或13的方法，其中所述过程相关杂散光伪影的所述参考伪影图像使用可适用于被确定的感兴趣参数的照射模式来获得。
15.根据条款1至5中任一项的方法，其中所述结构的所述测量包括在图像平面处检测所述结构的图像，所述图像包括所述过程相关杂散光伪影。
16.根据任一前述条款的方法，包括：从所述结构的所述测量确定感兴趣参数。
17.根据条款16的方法，其中所述感兴趣参数是聚焦或套刻。
18.一种用于测量光刻过程的感兴趣参数的检查设备，所述检查设备可操作为执行任一前述条款的方法。
19.一种非暂时性计算机程序产品，包括用于使得处理器执行根据条款1至17中任一项的方法的机器可读指令。
20.一种系统，包括：
检查设备，被配置为在衬底上的目标上提供测量辐射束，并且检测由所述目标散射的辐射以确定图案化过程的感兴趣参数；以及
根据条款19的非暂时性计算机程序产品。
21.根据条款20的系统，还包括：光刻设备，其具有被配置为保持图案化装置以对辐射束进行调制的支撑结构；以及投影系统，其被布置为将经调制的辐射束投影至辐射敏感衬底上；
其中所述光刻设备可操作为在后续衬底上的图案化过程中使用所述感兴趣参数。
对特定实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的整体性质，以至于其他人可以在无需过度实验、不脱离本发明的整体概念的情况下，通过应用本领域技术人员的知识而容易地修改和/或适配诸如特定实施例的各种应用。因此，基于本文给出的教导和指导，这样的适配和修改旨在在所公开的实施例的等同形式的含义和范围内。应当理解，本文中的措词或术语出于通过示例进行描述的目的而非限制目的，使得本说明书的术语或措辞将由技术人员根据教导和指导进行解释。
本发明的广度和范围不应由任何上述示例性实施例限制，而应仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种减轻结构的测量上的过程相关杂散光伪影的方法，所述方法包括基于参考角分辨测量和目标角分辨测量来获得针对所述过程相关杂散光伪影的校准标度因子。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述校准标度因子从所述参考角分辨测量与所述目标角分辨测量的比率来被确定。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述校准标度因子被确定为针对所述过程相关杂散光伪影的每个像素的所述参考角分辨测量和所述目标角分辨测量的所述比率。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述参考角分辨测量包括至少第零阶的参考角分辨测量，并且所述目标角分辨测量包括至少第零阶的目标角分辨测量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述参考角分辨测量从参考衬底的测量中获得的第零阶角分辨光谱获得，并且所述目标角分辨测量从目标的测量中获得的第零阶角分辨光谱获得。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
使用参考衬底来获得所述过程相关杂散光伪影的参考伪影图像；以及
将所述校准标度因子应用于所述参考伪影图像，以获得经建模的伪影图像。
7.根据权利要求6所述的方法，包括：从一个或多个后续测量中检测到的对应杂散光伪影中减去所述经建模的伪影图像。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述结构的所述测量包括在图像平面处检测所述结构的图像，所述图像包括所述过程相关杂散光伪影。
9.根据权利要求8所述的方法，包括：模式识别步骤，以标识所述参考伪影图像中的所有过程相关杂散光伪影。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中在所述参考角分辨测量和所述目标角分辨测量期间使用的照射模式在光瞳面中将第零阶衍射与较高衍射阶分离。
11.根据权利要求8、9或10所述的方法，其中所述经建模的伪影图像进一步通过与所述参考伪影图像相对应的能量水平和与所述过程相关杂散光伪影被减轻的测量相对应的能量水平的比率来被标度。
12.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述结构的所述测量包括在光瞳面处检测所述结构的角分辨图像，所述图像包括所述过程相关杂散光伪影。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述结构的所述测量包括在图像平面处检测所述结构的图像，所述图像包括所述过程相关杂散光伪影。
14.一种用于测量光刻过程的感兴趣参数的检查设备，所述检查设备可操作为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
15.一种非暂时性计算机程序产品，包括用于使得处理器执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法的机器可读指令。
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