CN113552779A - 用于量测目标场的设计的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于提供准确的且鲁棒性的测量光刻特征或量测参数的方法和设备。所述方法包括为量测目标的多个量测参数中的每一个量测参数提供一个范围的值或多个值，为多个量测参数中的每一个量测参数提供约束，并且通过处理器计算以在所述一个范围的值或多个值内优化/修改这些参数，从而导致多个量测目标设计具有满足约束的量测参数。

Description

用于量测目标场的设计的方法和设备
本申请是国际申请PCT/EP2017/066297于2019年1月15日进入中国国家阶段、申请号为201780043927.5的发明申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月15日提交的美国申请62/362,812和2016年9月9日提交的美国申请62/385,615的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本说明书涉及用于确定例如在通过光刻技术制造器件中可使用的量测目标的一个或更多个结构参数的方法和设备，并且涉及使用光刻技术的制造方法。
背景技术
光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底(通常是在衬底的目标部分上)上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成要在IC的单层上形成的电路图案。可以将该图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或更多个管芯)上。典型地，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转印。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。已知的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射每个目标部分；在扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案，同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描衬底来辐射每个目标部分。也可能通过图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底上。
在光刻过程中，期望经常对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。典型地，所述结构的一个或更多个参数被测量或确定，例如，在衬底中或衬底上形成的连续层之间的重叠误差。存在用于对光刻过程中形成的微观结构进行测量的各种技术。已知用于进行这种测量的各种工具，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜和用于测量重叠的专用工具，重叠是器件中的两个层的对准的准确度。这种工具的示例是被开发应用在光刻领域中的散射仪。这种装置将辐射束引导到在衬底的表面上的目标上，并且测量被重新引导的辐射的一个或更多个属性——例如在单个反射角下作为波长的函数的强度；在一种或更多种波长下作为反射角的函数的强度；或者作为反射角的函数的偏振——以获得“光谱”，可以根据该“光谱”确定目标的所感兴趣的属性。确定所感兴趣的属性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进行的目标结构的重建、库搜索、以及主成分分析。
发明内容
本发明涉及一种设计量测目标的方法和一种使用量测目标和量测设备测量光刻特性的方法。
光学量测使用从目标散射的光来提供关于光刻过程的信息。所述测量在诸如散射仪的光学仪器中进行。散射仪适合于测量的信息是重叠，其是在与两个重叠光栅平行的平面中的两个重叠光栅之间的相对距离。
在基于衍射的重叠测量中，从正第一衍射阶和负第一衍射阶的光强差中提取所述重叠。叠层灵敏度定义为重叠灵敏度K与平均化的光强Im的比(比乘以20nm)，该重叠灵敏度K是联系测量的光强和重叠OV的比例因子。
已知散射仪的示例包括在US2006033921A1、US2010201963A1、US2006066855A1、US2014192338、US2011069292A1、US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2016083076A1中描述的那些散射仪。所有这些申请的内容通过引用具体且全文并入本文。
此外，期望能够使用已选择的量测目标，使得当在量测测量中使用量测目标时，所述量测目标提供最佳且鲁棒性的结果，这又导致准确的重叠测量。关于目标设计的更多信息在附录中，其通过引用具体且全文并入本文。
基于衍射的重叠的量测应用所面临的问题之一是叠层灵敏度(量测测量过程的参数中的一个参数，即量测参数)与照射目标时使用的光的波长成比例。
当用于形成目标的光栅之间的竖直或垂直距离(厚度)变得更大时，叠层灵敏度与波长的所述比例还表现出作为波长函数的减小的周期性。
此外，选择和/或调整在量测过程中使用的光的过程是困难的，因为它限制了提供照射目标时的光的光源的类型，并且它还限制了用于这种量测设备的波长选择装置。
例如，期望提供用于设计量测目标的方法和设备。此外，虽然不限于此，但是如果所述方法和设备能够被应用于准确测量光刻过程中的重叠误差并使其最小化，则其将具有优点。
本发明的目的是提供一种准确且鲁棒性的测量光刻特性的方法。
根据本发明，提供了一种量测目标设计的方法，所述方法包括：接收用于测量量测目标的照射参数，和选择和/或调整与量测目标设计相关联的量测参数，用于提高使用所述照射参数对量测目标设计的测量的准确度和/或鲁棒性。
此外，根据本发明，提供了一种用于确定光刻过程的参数的方法，包括：接收从包括至少两个量测目标的区域散射的光，所述至少两个量测目标被优化以提供鲁棒性的且最佳的量测测量；和根据每个单独的量测目标的加权贡献确定光刻过程的参数。
所述照射参数是例如量测设备的照射束的波长或偏振。
量测参数是例如用于形成量测目标的光栅的节距。另外的量测参数是CD、构成光栅的线的角度、构成光束的线和间隔的占空比。
在本发明的一个实施例中，在量测模拟包中选择和/或调整目标的节距，诸如用于控制包的设计，从而当用从用户接收到的或在量测目标设计中选择的辐射照射目标时具有较大的重叠灵敏度的K值。
在本发明的另一个实施例中，通过选择和/或调整节距、CD、形成线的光栅的角度、线和间隔的占空比来设计N个目标的簇。
当用具有在量测目标的设计中接收和使用的波长和/或在设计阶段中用作约束的照射辐射进行照射时，目标的簇将提供至少N个重叠灵敏度值Ki。
模拟包选择和/或调整量测参数，使得Ki的加权和是最大的。
每个Ki的权重是参数αi。设计另外的条件是αi＝1和-1<αi<1的总和。
光刻过程的参数(诸如重叠)被确定(例如)为从每个目标测量的重叠值的加权和，其中权重是系数αi。
在本发明的另一个实施例中，通过选择和/或调整节距、CD、形成线的光栅的角度、线和间隔的占空比来设计N个目标的簇。
当用具有在量测目标的设计中接收和使用的波长的照射辐射照射时，目标的簇将提供至少N个重叠数OVi。
模拟包选择和/或调整量测参数，使得OVi的加权和是最大的。
每个Ki的权重是参数
Figure BDA0003211163660000041
然后，最终的重叠数是不同目标的各个重叠数的组合，例如线性组合。
参考重叠数是要接近的目标，由自参考量测方法提供，或者由CD-SEM测量提供。
权重
Figure BDA0003211163660000042
不限于[-1,1]区间的值。
参数
Figure BDA0003211163660000043
例如根据相关分析确定。相关性分析的一个示例是PCA(主成分分析)。
光刻过程的参数(诸如重叠)被确定(例如)为从每个目标测量的重叠值的加权和，其中权重是系数
Figure BDA0003211163660000044
在本公开的一个方面，为量测目标的多个量测参数中的每一个量测参数提供一个范围或多个值，为多个量测参数中的每一个量测参数提供约束，并且通过处理器计算以在多个值的范围内优化这些参数，导致多个量测目标设计具有满足约束的量测参数。
在本公开的一个方面，提供了一种方法，包括测量多个量测目标中的每个量测目标的修改值和光刻过程参数，所述多个量测目标已经通过量测参数和制造过程生产。该方法还包括基于每个量测目标的相应的修改值确定每个量测目标的倍增因子，并使用修改值和确定的倍增因子确定所述多个量测目标的整体光刻过程参数。
在本公开的一个方面，提供了一种方法，包括测量多个量测目标中的每个量测目标的修改值和光刻过程参数，所述多个量测目标已经通过量测参数和制造过程生产。该方法还包括基于每个量测目标的相应的修改值和参考光刻过程参数确定每个量测目标的倍增因子，并使用所确定的倍增因子确定多个量测目标的整体光刻过程参数。
附图说明
现在将参考附图仅通过举例的方式描述实施例，在附图中：
图1示意性地描绘了光刻设备的实施例；
图2示意性地描绘了光刻单元或簇的实施例；
图3示意性地描绘了散射仪的实施例；
图4示意性地描绘了散射仪的另一实施例；
图5示意性地描绘了多个光栅目标的形式和衬底上的测量斑的轮廓；
图6A和6B示意性地描绘了重叠目标的一个周期的模型结构，其示出了目标与理想的(例如)两种类型的过程引起的不对称性变化的示例；
图7A、图7B和图7C分别示出了在零区域中具有不同重叠值的重叠周期性结构的示意性横截面；
图7D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重叠周期性结构的示意性横截面；
图8示出了不遭受结构不对称性的理想目标中的重叠测量的原理；
图9示出了非理想目标中的重叠测量的原理，其具有如本文实施例中所公开的结构不对称性的校正；
图10示出了针对不同的入射照射偏振的叠层灵敏度作为入射辐射波长的函数的示例曲线图；
图11示意性地示出了在具有偏置+d的第一目标周期性结构和具有偏置-d的第二目标周期性结构之间不存在叠层差异的情况，并且示出了在由第一目标周期性结构和第二目标周期性结构衍射之后的衍射信号；
图12示意性地示出了由第一目标周期性结构衍射的组合的+1衍射阶信号和组合的-1衍射阶信号的强度变化；
图13示意性地示出了由第二目标周期性结构衍射的组合的+1衍射阶信号和组合的-1衍射阶信号的强度变化；
图14示意性地示出了具有偏置+d的第一目标周期性结构和具有偏置-d的第二目标周期性结构之间存在叠层差异的情况，并且示出了在由第一目标周期性结构和第二目标周期性结构衍射之后的衍射信号；
图15示出了根据一个实施例的针对不同量测目标设计的叠层灵敏度作为入射辐射波长的函数的示例曲线图；
图16是根据一个实施例的用于改进量测目标叠层的鲁棒性和可测量性的方法的步骤的流程图；
图17A是根据另一实施例的用于改进量测目标叠层的鲁棒性和可测量性的方法的步骤的流程图；
图17B是根据一个实施例的针对不同量测目标设计的K值作为量测目标部位的函数的示例曲线图；
图18A是根据另一实施例的用于改进量测目标叠层的鲁棒性和可测量性的方法的步骤的流程图；
图18B是根据一个实施例的针对不同量测目标设计的重叠值作为量测目标部位的函数的示例曲线图；
图19是根据一个实施例的使用量测目标测量光刻过程参数的方法的步骤的流程图；
图20是根据一个实施例的使用量测目标进行量测系统校准的方法的步骤的流程图；
图21是根据一个实施例的用于设计量测目标的方法的步骤的流程图。
图22是根据一个实施例的多光栅量测目标的形式的示意图。
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性环境是有指导意义的。
图1示意性地描绘了一种光刻设备LA。所述光刻设备包括：
-照射系统(照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如DUV辐射或EUV辐射)；
-支撑结构(例如掩模台)MT，构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置成根据某些参数准确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；
-衬底台(例如，晶片台)WTa，构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置成根据某些参数准确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。
照射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、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述图案形成装置的支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述图案形成装置的支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述图案形成装置的支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要是固定的或可移动的。所述图案形成装置的支撑结构可以确保图案形成装置位于期望的位置上(例如相对于投影系统)。这里使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以被认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
这里使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为表示能够用于在辐射束的横截面上赋予辐射束图案、以在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应注意，赋予辐射束的图案可以不完全对应于衬底的目标部分中的所期望的图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中产生的器件(例如集成电路)中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，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独立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射型光学系统、反射型光学系统、反射折射型光学系统、磁性型光学系统、电磁型光学系统和静电型光学系统或其任意组合，例如对于所使用的曝光辐射或者对于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其他因素合适的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”同义。
如此处所示，所述设备属于透射型(例如，采用透射式掩模)。可替代地，所述设备可以属于反射型(例如，采用如上文所提及类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
光刻设备可以属于如下类型，所述类型具有两个(双平台)或更多个台(例如，两个或更多个衬底台、两个或更多个图案形成装置的支撑结构、或衬底台和量测台)。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
光刻设备也可以是这样一种类型：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)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至光刻设备中的其它空间，例如掩模和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。这里使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸没在液体中；相反，“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源为准分子激光器时，源和光刻设备可以是分立的实体。在这种情况下，不认为源构成光刻设备的部分，且辐射束被借助于包括(例如)适合的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD被从源SO传递至照射器IL。在其他情况下，例如当源为汞灯时，源可以是所述光刻设备的组成部分。源SO和照射器IL与需要时设置的束传递系统BD一起可以被称为辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射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可以包括各种其他部件，诸如，积分器IN和聚光器CO。所述照射器可以用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在图案形成装置的支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。在已横穿图案形成装置(例如，掩模)MA的情况下，辐射束B穿过投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、二维编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WTa，例如以便将不同的目标部分C定位于辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。通常，可以借助于构成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的来实现图案形成装置的支撑结构(例如，掩模台)MT的移动。类似地，可以采用构成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WTa的移动。在步进器的情况下(与扫描器相反)，图案形成装置的支撑件(例如，掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。
可以通过使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记Pl、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如，掩模)MA上的情况下，掩模对准标记可以位于所述管芯之间。在期望标识尽可能小并且不需要与相邻特征不同的任何成像或过程条件的情况下，在器件特征之中，小的对准标识也可以被包括在管芯内。下面进一步描述检测对准标识的对准系统。
示出的设备可以用于下列模式中的至少一种：
1.在步进模式中，在将图案形成装置的支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WTa保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后，将所述衬底台WTa沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对图案形成装置的支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WTa同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WTa相对于图案形成装置的支撑件(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。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度决定了目标部分的高度(沿扫描方向)。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置的支撑件(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在所述衬底台WTa进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WTa的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(诸如，如上所提及类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变形例，或完全不同的使用模式。
光刻设备LA是所谓的双平台类型，该双平台类型具有两个台WTa、WTb(例如，两个衬底台)和两个站—曝光站和测量站—所述台可以在所述两个站之间交换。例如，当一个台上的衬底在曝光站上进行曝光时，另一个衬底可以被装载到测量站处的另一个衬底台上，并且执行各种预备步骤。预备步骤可以包括使用水平传感器LS来绘制衬底的表面控制的地图，并且使用对准传感器AS来测量衬底上的对准标识的位置，两个传感器都由参考框架RF支撑。如果当台处于测量站以及处于曝光站时，位置传感器IF不能测量台的位置，则可以设置第二位置传感器来使得台的位置能够在两个站处被追踪。作为另一示例，当一个台上的衬底正在曝光站处进行曝光时，不具有衬底的另一台在测量站处等待(其中可选地可以发生测量活动)。该另一台具有一个或更多个测量装置并且可以可选地具有其他工具(例如清洁设备)。当衬底已经完成了曝光时，不具有衬底的台移动至曝光站以执行例如测量，并且具有衬底的台移动至其中卸载了衬底并且装载另一衬底的位置(例如测量站)。这些多台布置能够大幅增加所述设备的生产量。
如图2所示，光刻设备LA构成光刻单元LC的一部分，并且有时被称为光刻元或光刻簇，光刻单元还包括用于在衬底上进行一个或更多个曝光前和曝光后处理的设备。常规地，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的一个或更多个旋涂机SC、用于显影曝光后的抗蚀剂的一个或更多个显影器DE、一个或更多个激冷板CH和一个或更多个焙烤板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，在不同的处理装置之间移动衬底，然后将其传送到光刻设备的装载台LB。这些装置通常统称为轨道，并且由轨道控制单元TCU控制，该轨道控制单元TCU本身由管理控制系统SCS控制，该管理控制系统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。
图3描绘了散射仪SM1的实施例。它包括将辐射投影到衬底6上的宽带(白光)辐射投影仪2。反射的辐射被传递到光谱仪检测器4，光谱仪检测器4测量镜面反射辐射的光谱10(即，作为波长的函数的强度的测量)。根据该数据，可通过处理单元PU来重构引起所检测光谱的结构或轮廓，例如通过严格耦合波分析和非线性回归、或与图3底部的模拟光谱的库的对比来执行所述重构。一般而言，对于重构，结构的一般形式是已知的，且根据对于制造所述结构的过程的知识来假定一些参数，从而仅留下结构的几个参数待根据散射测量数据确定。这种散射仪可被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
图4示出散射仪SM2的另一实施例。在该装置中，由辐射源2发射的辐射使用透镜系统12被聚焦、并通过干涉滤波器13和偏振器17，被部分反射表面16反射，并经由显微镜物镜15聚焦到衬底W上，显微镜物镜15具有高数值孔径(NA)，期望地是至少0.9或至少0.95。浸没式散射仪甚至可以具有数值孔径大于1的透镜。然后，经反射的辐射通过部分反射表面16传输到检测器18中，以便检测散射光谱。检测器可以位于背向投影式光瞳平面11中，该光瞳平面位于透镜15的焦距处，然而，该光瞳平面可以替代地用辅助光学器件(未示出)重新成像到检测器18上。光瞳平面是辐射的径向位置限定入射角的平面，角位置限定辐射的方位角。检测器期望是二维检测器，从而可以测量衬底目标的二维角散射光谱(即，作为散射角的函数的强度的测量)。检测器18可以是例如CCD或CMOS传感器的阵列，并且可以具有例如每帧40毫秒的积分时间。
例如，经常使用参考束来测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射在部分反射表面16上时，其一部分作为参考束通过该表面朝向参考反射镜14传输。然后将参考束投影到同一检测器18的不同部分上。
一个或更多个干涉滤波器13可用于选择在例如405-790nm或甚至更低(例如200-300nm)的范围内的感兴趣的波长。干涉滤波器可以是可调谐的，而不是包括一组不同的滤波器。可以使用光栅代替一个或更多个干涉滤波器，或者除了一个或更多个干涉滤波器之外可以使用光栅。
检测器18可以测量单个波长(或窄波长范围)处的散射辐射的强度，分别在多个波长处的强度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(TM)偏振和横向电(Te)偏振的辐射的强度和/或横向磁偏振和横向电偏振辐射之间的相位差。
使用宽带辐射源2(即具有宽范围的辐射频率或波长并因此具有多种颜色的辐射源)是可行的，其提供大的集光率，从而允许混合多个波长。期望宽带中的多个波长各自具有δλ的带宽和至少2带宽的间距(即波长带宽的两倍)。辐射的几个“源”可以是扩展的辐射源的不同部分，其已经使用例如纤维束分隔开。以这种方式，角度分辨散射光谱可以在多个波长处被并行地测量。3维光谱(波长和两个不同的角度)可以被测量，其包含比2维光谱更多的信息。这允许更多的信息被测量，其增加了量测过程的鲁棒性。这在美国专利申请公开出版物No.US 2006-0066855中进行了更为详细的描述，该文献通过引用而全文并入本文中。
通过比较在被目标改变方向之前和之后的束的一个或更多个属性，可以确定衬底的一个或更多个属性。例如，这可以通过将改变方向后的束与使用衬底的模型计算的理论上改变方向的束进行比较并且搜索给出在测量的改变方向的束和计算的改变方向的束之间的最佳拟合的模型来完成。通常，使用参数化的通用模型，并且改变模型的参数，例如图案的宽度、高度和侧壁角度，直到获得最佳匹配。
使用两种主要类型的散射仪。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并测量散射到特定窄角度范围内的辐射的光谱(作为波长的函数的强度)。角度分辨散射仪使用单色辐射束，并测量作为角度函数的散射辐射的强度(或在椭圆形配置的情况下的强度比和相位差)。可替代地，可以分别测量不同波长的测量信号并在分析阶段进行组合。偏振辐射可用于从同一衬底产生多于一个的光谱。
为了确定衬底的一个或更多个参数，通常在从衬底模型产生的理论光谱与作为波长(光谱散射仪)或角度(角度分辨散射仪)的函数的改变方向的束产生的测量光谱之间找到最佳匹配。存在找到最佳匹配的各种方法，所述各种方法可以进行组合。例如，第一种方法是迭代搜索方法，其中第一组模型参数用于计算第一光谱，并将其与测量光谱进行比较。然后，选择第二组模型参数，计算第二光谱，并且将第二光谱与测量光谱进行比较。这些步骤重复进行，目的在于找到给出最佳匹配光谱的一组参数。通常，来自对比的信息用于指导后续参数集的选择。该过程称为迭代搜索技术。具有给出最佳匹配的所述一组参数的模型被认为是对测量的衬底的最佳描述。
第二种方法是制作光谱库，每个光谱对应于一组特定的模型参数。典型地，成组的模型参数被选择以涵盖衬底属性的所有或几乎所有可能的变化。将测量的光谱与库中的光谱进行比较。与迭代搜索方法类似，具有对应于给出最佳匹配的光谱的一组参数的模型被认为是对测量的衬底的最佳描述。插值技术可用于更准确地确定在该库搜索技术中的最佳参数集。
在任何方法中，应使用在所计算的光谱中的充足的数据点(波长和/或角度)以便使得能实现准确的匹配，通常对于每个光谱而言在80至800个数据点或更多数据点之间。使用迭代方法，对于每个参数值的每次迭代将会涉及在80个或更多数据点处进行的计算。这被乘以所需的迭代次数以获得正确的轮廓参数。因而，可能需要许多计算。实践中，这导致在准确度与处理速度之间的折衷。在库方法中，在准确度与建立所述库所需的时间之间存在类似折衷。
在如上讨论的任何散射仪中，衬底W上的目标可以是光栅，其被印制成使得在显影之后，所述栅条由实体抗蚀剂线构成。所述栅条可以替代地被蚀刻到所述衬底中。所述目标图案被选择为对感兴趣的参数诸如光刻投影设备中的聚焦、剂量、重叠、色差等敏感，从而使得相关参数的变化将表明是在所印制目标中的变化。例如，目标图案可以对光刻投影设备(尤其是投影系统PL)中的色差以及照射对称度敏感，且这种像差的存在将表明自身在所印制的目标图案中的变化。相应地，所印制的目标图案的散射测量数据被用于重构所述目标图案。目标图案的参数(诸如线宽和线形)可以被输入到重构过程中，所述重构过程由处理单元PU根据印制步骤和/或其它散射测量过程的知识进行。
尽管本文中已经描述了散射仪的多个实施例，但是其它类型的量测设备可以用于一个实施例中。例如，可以使用诸如在以引用方式整体并入本文的美国专利申请公开No.2013-0308142中所描述的暗场量测设备。此外，那些其它类型的量测设备可以使用与散射测量完全不同的技术。
图5示出根据已知的实践在衬底上形成的示例性复合量测目标。该复合目标包括紧密地定位在一起的四个光栅32、33、34、35，使得它们都将在由量测设备的照射束形成的测量斑31内。于是，四个目标都被同时地照射并被同时地成像在传感器4、18上。在专用于重叠测量的一示例中，光栅32、33、34、35自身是由重叠光栅形成的复合光栅，所述重叠光栅在形成在衬底W上的半导体器件的不同层中被图案化。存在在衬底W上的不同位置放置的多个复合目标，使得关于整个衬底W的信息和测量可以被获得。光栅32、33、34、35可以具有被不同地偏置的重叠偏移，以便便于在复合光栅的不同部分被形成所在的层之间的重叠测量。光栅32、33、34、35也可以在它们的方向上不同，如图所示，以便在X方向和Y方向上衍射入射的辐射。在一个示例中，光栅32和34分别是具有+d、-d偏置的X方向光栅。这意味着，光栅32具有其重叠分量，所述重叠分量布置成使得如果它们都恰好被印制在它们的名义部位上，则所述重叠分量之一将相对于另一重叠分量偏移距离d。光栅34具有其分量，所述分量布置成使得如果被完好地印制则将是d的偏置，但是在与第一光栅的相反的方向上，等等。光栅33和35可以分别是具有偏置+d和-d的Y方向光栅。尽管四个光栅被示出，但是另一实施例可能包括更大的矩阵来获得所期望的准确度。例如，9个复合光栅的3×3阵列可以具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。这些光栅的独立的图像可以在由传感器4、18捕捉的图像中被识别。
本文所描述的量测目标可以例如是被设计用于诸如Yieldstar独立或集成的量测工具这样的量测工具一起使用的重叠目标、和/或诸如那些通常用于TwinScan光刻系统的对准目标，它们二者都可以从ASML公司购得。
一般而言，与这些系统一起使用的量测目标应该被印制在衬底上，其尺寸符合对待成像在该衬底上的特定微电子器件的设计规格。随着过程继续逼近先进过程节点中的光刻设备成像分辨率的极限，设计规则和过程兼容性要求为适当目标的选择带来压力。由于目标自身变得更加先进，所以经常需要使用分辨率增强技术，诸如相移图案形成装置和光学邻近校正，过程设计规则内的目标的可印制性变得更不确定。结果，可能使所提出的量测目标设计经受测试和/或模拟，以便从可印制性和可检测性的角度两者确认其适合性和可行性。在商业环境中，良好的重叠标记可检测性可以被视为较低的总测量不确定度和较短的“移动-获取-移动”时间的组合，这是由于慢获取对生产线的总生产量不利。现代以微衍射为基础的重叠目标(μDBO)在一侧上可以是10μm量级，这与40×160μm2的目标(诸如用于监控衬底的上下文中使用的目标)相比提供固有地较低的检测信号。
另外，一旦已选择符合以上标准的量测目标，就存在可检测性将相对于过程变化而改变的可能性，该过程变化诸如是膜厚度变化、各种蚀刻偏置、以及通过蚀刻和/或抛光过程诱发的几何不对称性。因此，选择针对各种过程变化具有低可检测性变化和低重叠/对准变化的目标可能是有用的。同样地，通常，用于产生待成像的微电子器件的特定机器的指纹(印制特性，包括例如透镜像差)将影响量测目标的成像和产生。因此，确保量测目标耐受指纹的影响可能是有用的，这是由于一些图案将或多或少地被特定的光刻指纹影响。
图6A和6B示意性地示出了重叠目标的一个周期的模型结构，其示出了目标与理想的变化的示例，由(例如)两种类型的过程引起的不对称性的变化的示例。参考图6A，用底部光栅500对衬底W进行图案化，所述底部光栅被蚀刻到衬底层中。用于底部光栅的蚀刻过程导致蚀刻沟槽的底板502倾斜。该底板倾斜度(FT)可以表示为结构参数，例如作为横跨底板502的高度落差的度量，以nm为单位。BARC(底部抗反射涂覆)层504支撑顶部光栅506的图案化的抗蚀剂特征。在该示例中，顶部光栅和底部光栅之间的对准重叠误差为零，因为顶部光栅特征和底部光栅特征的中心是在相同的横向位置。然而，底层过程引起的不对称性，即底板倾斜，导致测量的重叠偏移的误差，在这种情况下给出非零的重叠偏移。图6B示出了另一种类型的底层过程引起的不对称性，其可导致测量的重叠偏移的误差。这是侧壁角度(SWA)不平衡，SWAun。与图6A的特征相同的特征被相同地标记。这里，底部光栅的一个侧壁508具有与另一个侧壁510不同的坡度。该不平衡可以表示为结构参数，例如两个侧壁角度相对于衬底平面的比率。底板倾斜度和SWA不平衡的两个不对称参数都会在顶部光栅和底部光栅之间产生“表观的”重叠误差。这种表观的重叠误差出现在顶部光栅和底部光栅之间要测量的“真实”重叠误差上。
因此，在一个实施例中，期望模拟各种量测目标设计，以便确认一个或更多个所提出的目标设计的适合性和/或可行性。
在上述专利申请公开中，公开了各种技术，用于使用上述基本方法改善重叠测量的品质。这些技术在此不再详细解释。它们可以与本申请中新公开的技术组合使用。
图7A-7D示出了具有不同偏置偏移的目标周期性结构(重叠周期性结构)的示意性横截面。这些可以用作衬底W上的目标T。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。具有不同偏置和不同方向的这些周期性结构的不同组合可以被单独提供或作为目标的一部分提供。在美国专利公开US 20150186582中描述了这些周期性目标结构的设计的进一步细节，该文献的全部内容在此通过引用并入本文。
从图7A开始，示出了形成在标记为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可以采用线、点、块和过孔的形式。在图7A所示的情况下，没有由于未对准而引起的重叠贡献(例如，没有重叠误差和没有施加的偏置)，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7B中，示出了具有第一已知的施加的偏置+d的相同目标，使得第一结构的特征608相对于第二结构的特征向右移位距离d。偏置的距离d在实践中可以是几纳米，例如10nm-20nm，而节距P例如在300-1000nm的范围内，例如500nm或600nm。在图7C中，描绘了具有第二已知的施加的偏置-d的另一特征，使得特征608向左移位。每个结构的d值不必相同。在上面提到的在先专利申请公开中描述了图7A至7C所示的这种类型的偏置的周期性结构。
图7D示意性地示出了结构不对称性的现象，在这种情况下，第一结构中的结构不对称(底部结构不对称)。图7A至7C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具有一些坡度和一定的粗糙度。然而，它们旨在轮廓至少是对称的。第一结构中的图7D中的特征602和/或间隔604根本不再具有对称形式，而是由一个或更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倾斜(底壁倾斜)。例如，特征和间隔的侧壁角度变得不对称。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重叠贡献(即，由于第一结构和第二结构的未对准导致的重叠贡献；其本身包括重叠误差和任何已知的施加的偏置)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6的方法测量重叠时，过程引起的结构不对称性不能与由于未对准导致的重叠贡献区分开，并且重叠测量(特别是测量不期望的重叠误差)结果变得不可靠。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执行的衬底处理步骤，例如化学机械抛光(CMP)。
在PCT专利申请公开No.WO2013-143814，建议使用三个或更多个部件周期性结构来通过图6的方法的修改版本来测量重叠。图7A到7C中所示类型的三个或更多个周期性结构用于获得重叠测量，该重叠测量在某种程度上针对目标周期性结构中的结构不对称性进行校正，例如在实际图案化过程中由底部结构不对称性引起的结构不对称性。然而，该方法需要新的目标设计(例如，与图4中所示的不同)，因此将需要新的图案形成装置或图案形成装置图案。此外，目标区域较大，因此消耗较多的衬底面积。另外，在该现有方法和其他现有方法中忽略了由结构不对称性导致的重叠贡献的相位元素，这意味着该校正不与在相位元素也被校正的情况下可达成的准确度一样的准确。
在图8中，曲线702示出了在形成目标的各个周期性结构内(特别是在第一结构的单个周期性结构内)具有零偏置且没有结构不对称性的“理想”目标的重叠OV和强度不对称性A之间的关系。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施加的偏置和重叠误差OV引起的未对准导致的重叠贡献。该曲线图和图9的曲线图仅示出了本公开所依据的原理，并且在每个曲线图中，强度不对称性A和重叠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8的“理想”情况下，曲线702指示强度不对称性A具有与重叠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，其当然转换为适当的比例。在这个示例中正弦形式是纯粹的，但在真实情况下可以包括谐波。
如上所述，偏置的周期性结构(具有已知的施加的重叠偏置)可用于测量重叠，而不是依赖于单个测量。该偏置具有在制作它的图案形成装置(例如掩模版)中限定的已知值，其用作对应于测量的强度不对称性的重叠的衬底上校准。在图中，以图形方式图示计算。在步骤S1-S5中，针对分别施加偏置+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7B和图7C所示)。将这些测量值拟合成正弦曲线给出了点704和706，如图所示。知道所述偏置后，可以计算真实的重叠误差OV。根据目标的设计中知道正弦曲线的节距P。曲线702的垂直比例或振幅开始时不知道，而是可以称为K值的未知因子。该K值是强度不对称性测量对目标的叠层灵敏度的量度。如果确定的K值不准确，则确定的重叠也将是不准确的。此外，K值可以是目标特定的，并且K值由于横跨衬底的过程变化而导致横跨衬底而变化。例如，每个目标之间的K值可能由于化学机械抛光或叠层厚度而变化。
在等式的项中，假设重叠误差OV、K值和强度不对称性A之间的关系为：
A±d＝K sin(OV±d) (1)
其中，以使得目标节距P对应于角度2π弧度的比例表示重叠误差OV。在使用具有不同已知偏置(例如+d和-d)的光栅的两次测量的情况下，使用以下等式来计算重叠误差OV：
Figure BDA0003211163660000201
图10描绘了叠层灵敏度作为入射辐射波长的函数的示例曲线图。叠层灵敏度可以理解为当入射辐射波长变化时强度不对称性测量的灵敏度如何变化的测量。叠层灵敏度或K值在不同的目标叠层之间变化，并且还高度依赖于入射辐射的波长。在较高K值下进行的测量更为可靠，因此叠层灵敏度或K值表示目标可测量性。在图10所示的示例中，呈具有例如625nm节距的复合光栅形式的量测目标用包括波长和正交偏振的光谱的入射辐射照射，并且叠层灵敏度的值形成摆动曲线，当波长改变时，摆动曲线在例如0和±0.3(任意单位)之间振荡。曲线1010和1012分别是例如针对0度和90度的正交偏振的平均叠层灵敏度相对于入射辐射波长的图。应当注意，这里呈现的叠层灵敏度或K值仅用于示例性目的，并且可以在不同的辐射条件下或针对不同的目标而变化。
如图10所示，期望选择叠层灵敏度达到最大值的特定波长，以便实现更鲁棒性且更可靠的测量。然而，为了满足这种条件，波长选择可能必须是准确的，并且入射辐射的任何过程变化或改变都可能导致摆动曲线的移位，并且在先前选择的辐射条件下，叠层灵敏度可能不再处于其最大值。例如，厚叠层器件的叠层属性的变化可能导致摆动曲线的移位。当用于形成目标的光栅之间的垂直距离变大时，叠层灵敏度与波长的比例显示出作为波长函数的减小的周期性。这对于诸如3D NAND器件的现代高密度电路是显然的，因为实际上可能存在相当大的高度台阶。目标的相邻周期性结构之间或相邻目标之间的叠层差异可能是对测量准确度产生不利影响的因素，尤其是重叠测量。关于叠层差异和测量准确度的进一步细节可以在欧洲专利申请EP16166614.4中找到，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
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未被设计的差异。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，这是由于除了重叠误差、除了有意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相邻目标之间的厚度差异(例如，一个或更多个层的厚度差异，使得一个周期性结构或目标高于或低于被设计为处于基本上相等的水平的另一个周期性结构或目标)，相邻的周期性结构或目标之间的折射率差(例如，一个或更多个层的折射率的差，使得一个周期性结构或目标的一个或更多个层的组合的折射率不同于甚至被设计为具有基本相等的组合的折射率的另一个周期性结构或目标的一个或更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，在一个或更多个层的材料类型、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为具有基本相同材料的另一周期性结构或目标不同)，相邻的周期性结构或目标的结构的光栅周期的差异(例如，一个周期性结构或目标的光栅周期与被设计成具有基本相同的光栅周期的另一周期性结构或目标的差异)，相邻的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为具有基本上相同深度的另一周期性结构或目标的结构的深度的蚀刻而导致的差异)，相邻的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为具有基本相同宽度的特征的另一个周期性结构或目标的宽度的差异)等。在一些示例中，在图案化过程中由处理步骤(例如CMP、层沉积、蚀刻等)引入叠层差异。
如上所述，叠层差异导致相邻的周期性结构或目标之间的测量辐射的光学属性的变化，因此可以通过改变目标设计参数(诸如光栅节距、CD或目标轮廓)来调谐叠层灵敏度测量，如下文进一步参考图11说明的。
图11示出了具有偏置+d的复合光栅形式的目标的第一周期性结构1101以及具有偏置-d的复合光栅形式的目标的相邻第二周期性结构1106。第一入射测量辐射束1110照射到第一周期性结构1101的第一结构1105和第二结构1103上，其中在第一结构1105和第二结构1103之间存在偏置+d。结果，-1衍射阶信号1130和1120分别被第一结构1105和第二结构1103衍射。由第一周期性结构1101衍射的-1衍射阶信号，即1101，
Figure BDA0003211163660000221
可以被理解为-1衍射阶信号1130和1120的组合。另外，+1衍射阶信号1150和1140分别被第一结构1105和第二结构1103衍射。由第一周期性结构1101衍射的+1衍射阶信号，即1101，
Figure BDA0003211163660000222
可以被理解为+1衍射阶信号1150和1140的组合。因此，由第一周期性结构1101衍射的-1衍射阶信号，1101，
Figure BDA0003211163660000223
以及由第一周期性结构1101衍射的+1衍射阶信号，1101，
Figure BDA0003211163660000224
可以共同由下列等式表达：
Figure BDA0003211163660000225
其中C表示信号的对比度(它是周期性结构设计、测量波长等的函数)，
Figure BDA0003211163660000226
T是第一周期性结构的厚度，λ是测量辐射波长，相位项
Figure BDA0003211163660000231
OV是实际的重叠(由于层的任何无意的未对准)，并且P是第一周期性结构1101的第一结构1105和第二结构1103的节距。在图12中，由第一周期性结构1101衍射的-1衍射阶信号的强度轮廓，
Figure BDA0003211163660000232
以及由第一周期性结构1101衍射的+1衍射阶信号
Figure BDA0003211163660000233
分别根据等式(3)在迹线1160和1170中描绘。
类似地，第二入射测量辐射束1115照射在第二周期性结构1106的第一结构1109和第二结构1107上，其中在第一结构1109和第二结构1106之间存在偏置-d。结果，-1衍射阶信号1135和1125分别被第二周期性结构1106的第一结构1109和第二结构1107衍射。由第二周期性结构1106衍射的-1衍射阶信号，即
Figure BDA0003211163660000234
可以被理解为-1衍射阶信号1135和1125的组合。另外，+1衍射阶信号1155和1145分别被第一结构1109和第二结构1107衍射。由第二周期性结构1106衍射的+1衍射阶信号，即
Figure BDA0003211163660000235
可以被理解为+1衍射阶信号1155和1145的组合。因此，由第二周期性结构1106衍射的-1衍射阶信号，
Figure BDA0003211163660000236
以及由第二周期性结构1106衍射的+1衍射阶信号，
Figure BDA0003211163660000237
可以共同由下列等式表达：
Figure BDA0003211163660000238
其中C表示各信号的对比度，
Figure BDA0003211163660000239
T是第二周期性结构的厚度，λ是测量辐射波长，相位项
Figure BDA00032111636600002310
OV是实际重叠(由于层的任何无意的未对准)，并且P是第二周期性结构1106的第一结构1109和第二结构1107的节距。在图13中，第二周期性结构1106衍射的-1衍射阶信号的强度轮廓，
Figure BDA00032111636600002311
以及由第二周期性结构1106衍射的+1衍射阶信号的强度轮廓，
Figure BDA00032111636600002312
分别根据等式(4)在迹线1180和1190中描绘。
现在，图14示出了在具有偏置+d的第一周期性结构1201和具有偏置-d的相邻第二周期性结构1206之间存在叠层差异的情况。在这种情况下，叠层差异是如图14所示的厚度不同，并在下文进行描述。类似于图13，第一入射测量辐射束1210分别照射在第一周期性结构1201的第一结构1205和第一周期性结构1201的第二结构1203上。结果，-1衍射阶信号1230和1220分别被第一结构1205和第二结构1203衍射。因此，由第一周期性结构1201衍射的-1衍射阶信号
Figure BDA0003211163660000241
可以被理解为-1衍射阶信号1230和1220的组合。另外，+1衍射阶信号1250和1240分别被第一结构1205和第二结构1203衍射。因此，由第一周期结构1201衍射的+1衍射阶信号
Figure BDA0003211163660000242
可以被理解为+1衍射阶信号1250和1240的组合。
类似地，第二入射测量辐射束1215分别照射在第二周期性结构1206的第一结构1209和第二结构1207上。结果，-1衍射阶信号1235和1225分别被第一结构1209和第二结构1207衍射。因此，由第二周期性结构1206衍射的-1衍射阶信号
Figure BDA0003211163660000243
可以被理解为-1衍射阶信号1225和1235的组合。另外，+1衍射阶信号1255和1245分别被第一结构1209和第二结构1207衍射。因此，由第二周期性结构1206衍射的+1衍射阶信号
Figure BDA0003211163660000244
可以被理解为+1衍射阶信号1255和1245的组合。
作为叠层差异的示例，第一周期性结构1201和第二周期性结构1206可以具有厚度差异，如图14所示。然而，在另一个示例中，叠层差异可以由一个或更多个其他因素造成，所述一个或更多个因素允许在第一周期性结构1201和第二周期性结构1206之间的未设计的物理配置中的附加或替代的差异。例如，当与第二周期性结构1206相比，第一周期性结构1201对第一测量辐射束1210更不透明时，可以产生叠层差异。例如，在第一周期性结构1201和第二周期性结构1206之间可以存在材料的差异(例如，具有不同折射率的相同类型的材料，不同类型的材料等)。作为另一示例，第一周期性结构1201相对于第二周期性结构1206的节距可以存在差异，即使它们被设计成具有基本相同的节距。叠层差异的这些示例不是能够存在叠层差异的唯一方式，因此不应被视为是限制性的。
返回参考等式(3)和(4)，叠层差异可以在等式(3)和(4)中的每一个中引入三个附加项。第一项ΔIN表示相应信号的强度的实际变化。第二项ΔCN表示相应信号的对比度的实际变化。第三项Δβ表示相应信号的相位的实际变化。这三个项依赖于测量辐射束1210和1215的波长和/或偏振。因此，在存在叠层差异的情况下，由第一周期性结构1201衍射的-1衍射阶信号
Figure BDA0003211163660000251
和由第一周期性结构1201衍射的+1衍射阶信号
Figure BDA0003211163660000252
可以共同由下列等式表示：
Figure BDA0003211163660000253
如上所述，叠层差异或目标设计的示例是节距差异，即，第一周期性结构1201相对于第二周期性结构1206之间的节距差异。根据等式(1)至(5)，叠层灵敏度的摆动曲线是目标设计的函数。可以针对不同的目标设计参数进行适当的调整，诸如节距、CD、侧壁角度、目标轮廓等，并且可以同时调整多个设计参数。
图15示出了根据一个实施例的相对于修改的目标节距的各种摆动曲线，而在该示例中其他目标设计参数仅为了简单起见而保持不变。使用类似于图4、13和14中描述的目标的目标，已经制造了目标簇，其目标节距在600nm和740nm的范围内变化。选择曲线1501、1503和1505以在此处的多个曲线图中示出，其中每条曲线分别针对600nm、620nm和640nm的目标节距绘制相对于入射辐射波长的叠层灵敏度。应该注意的是，这些节距、波长和得到的摆动曲线仅作为示例选择，不应被视为是限制性的。随着目标节距变化，摆动曲线的振幅改变并且峰值(最大叠层灵敏度)也沿x轴(入射辐射波长)水平移位。结果，对于特定的入射辐射波长，可能存在具有最大叠层灵敏度的期望目标设计。可替代地，可以针对叠层灵敏度达到最大值的每个目标设计确定期望的入射辐射波长。类似地，对于特定的入射辐射偏振，可能存在具有最大叠层灵敏度的期望目标设计。可替代地，可以针对叠层灵敏度达到最大值的每个目标设计确定期望的入射辐射偏振。
上述的量测目标还被设计用于与特定过程叠层相关联的一个或更多个特定层(即，过程叠层是用于构造该层的特定器件或其部分的处理和材料，例如，所涉及的一个或多个材料层(例如，其厚度和/或材料类型)，光刻曝光过程、抗蚀剂显影过程、烘焙过程、蚀刻过程等)，具有量测目标将针对过程叠层中的名义变化提供测量鲁棒性的灵活性。也就是说，使用过程层的知识(例如，它们的材料、厚度等)、过程变化或施加于层的处理步骤等来设计量测目标，以达到将针对测量的光刻过程参数给出最佳的测量结果的量测目标。
如上所述，当叠层灵敏度或K值的绝对值对于特定入射辐射波长、偏振或过程叠层而言是最大的时，量测目标测量是最具有鲁棒性的且最可靠的。
图16是根据本公开的实施例的改进量测目标叠层的鲁棒性和可测量性的示例性方法1600的流程图。可以在方法1600的各个步骤之间执行其他方法步骤，并且仅为了清楚起见省略了其他方法步骤。并非所有下面描述的方法1600的步骤都是必需的，并且在某些情况下，所述步骤可能不按所示的顺序执行。
方法1600开始于步骤1602，其中在用于任何适当的光刻/量测设备的晶片上制造数量为N个的多层目标。上面参考图3或7A-7B描述了目标设计和构造的示例。多层目标N的数量不限于如图3所示的四个，并且可以基于测量需要来选择。多层目标可以聚集在晶片上的一个部位，或者可以放置在不同的部位处以研究横跨晶片上的较大区域的目标属性。多层目标的设计可以通过修改一个或更多个几何或制造参数(包括但不限于节距、CD、子分段、侧壁角度、线和间隔的占空比、高度、宽度、材料等)在每个目标之间变化。
方法1600继续到步骤1604，其中用入射照射辐射照射多层目标。入射照射辐射可以包括波长、偏振或光束轮廓等的变化。照射轮廓可以基于量测目标设计而确定。从量测目标反射的正第一衍射阶和负第一衍射阶的光强差中提取每个量测目标的重叠测量值。
方法1600继续到步骤1606，在步骤1606，基于重叠测量确定来自多层目标的簇的至少数目为N个叠层灵敏度值Ki，其中i∈[1，N]。叠层灵敏度值Ki的确定可以由计算机处理器使用计算机实现的方法来执行。如上所述，由于过程扰动，叠层灵敏度或K值可横跨晶片而变化，并且在每个多层目标之间可以是不同的。因此，每个多层目标Ti具有Ki的K值，其中i∈[1，N]。
方法1600继续到步骤1608，其中选择或调整多层目标的量测参数以实现大的K值。量测参数的确定可以由计算机处理器使用计算机实现的方法来执行。量测参数可以包括但不限于几何或制造参数，例如，节距、CD、子分段、侧壁角度、线和间隔的占空比、高度、宽度、折射率等。模拟包可以用于选择或调整多层目标设计的量测参数，使得实现最大的K值以提供最鲁棒性且最可靠的测量。模拟包的示例可以包括被称为“用于控制的设计”(缩写为D4C)的最重要的方法。D4C的进一步细节可以在美国专利公开US20160140267中找到，该专利公开通过引用整体并入本文。
基于上面参考方法1600描述的确定过程，还可以校准量测系统的处理参数以实现最鲁棒性且最可靠的测量。例如，处理参数，诸如在用于目标的量测系统中使用的辐射波长、在量测系统中使用的辐射的偏振和量测系统的数值孔径，可以被调整。
图17A是根据本公开的另一实施例的改进量测目标叠层的鲁棒性和可测量性的示例性方法1700的流程图。可以在方法1700的各个步骤之间执行其他方法步骤，并且仅为了清楚起见省略了其他方法步骤。并非所有下面描述的方法1700的步骤都是必需的，并且在某些情况下，所述步骤可以以不同的顺序执行。
图17B是根据一个实施例的针对不同量测目标设计的K值作为量测目标部位的函数的示例曲线图。
方法1700开始于步骤1702，其中通过任何适当的光刻/量测设备在晶片上制造数量为N个的多层目标。类似于上面步骤1602中描述的量测目标设计，多层目标的量测参数可以包括但不限于几何或制造参数，例如，节距、CD、子分段、侧壁角度、线和间隔的占空比、高度、宽度、折射率等。多层目标的簇可以形成在横跨晶片的不同区域上，而每个区域可以包括具有不同设计的多个目标。因此，可以同时将类似设计的目标横跨晶片表面放置，同时还将具有不同设计的目标紧密靠近地放置在晶片上的特定区域处。
方法1700继续到步骤1704，其中用入射照射辐射照射多层目标。入射照射辐射可以包括波长、偏振或束轮廓等的变化，并且照射轮廓可以基于量测目标设计而确定。从量测目标反射的正第一衍射阶和负第一衍射阶的光强差中提取每个量测目标的重叠测量值。
方法1700继续到步骤1706，在步骤1706，基于重叠测量值确定来自多层目标的簇的至少数目为N个叠层灵敏度值Ki，其中i∈[1,N]。叠层灵敏度值Ki的确定可以由计算机处理器使用计算机实现的方法来执行。如上所述，由于过程扰动，叠层灵敏度或K值可横跨晶片而变化，并且在每个多层目标之间可以是不同的。因此，每个多层目标Ti具有Ki的K值并且被赋予倍增因子αi，其中i∈[1,N]。应当注意，灵敏度值在此呈现为示例性修改(或优化)参数，并且可以使用具有任何参考值的任何适当的修改参数，例如但不限于目标系数或重叠误差。倍增因子αi是可以基于处理条件修改的系数，并且可以是任何相关分析的结果，例如主成分分析(PCA)。可以使用不同的相关分析方法，并且这里仅将PCA分析称为一个示例。PCA是本领域公知的数学程序，这里不需要详细讨论。
方法1700继续到步骤1708，其中调整Ki的加权和以达到最大值。叠层灵敏度值Ki的确定和优化可以由计算机处理器使用计算机实现的方法来执行。根据本公开的实施例，当
Figure BDA0003211163660000281
达到最大值时，量测目标测量至是最具有鲁棒性的且最可靠的，同时
Figure BDA0003211163660000282
和αi∈[-1,1]。例如，可以将较大的倍增因子(例如αi＝1)分配给具有较高灵敏度值的目标测量值，使得它们在计算的总和中被赋予更多的权重，而诸如αi＝-1的较低的倍增因子可以被分配给具有较低灵敏度值的目标测量值，使得它们在计算的总和中被赋予更少的权重。参考图17B作为示例，针对横跨晶片的各个部位处的各种目标设计测量K值。在特定的部位处，分别为量测目标1711’、1713’、1715’和1717’(未示出)确定K值1711、1713、1715和1717。应当理解，本文中的K值或量测目标是出于通过举例描述的目的而非限制的目的，并且可以在晶片上形成具有不同设计的多个量测目标。大的倍增因子αi＝1被分配给K值1711，因为它具有高灵敏度值。类似地，低的倍增因子αi＝-1被分配给K值1717，因为它具有低的灵敏度值。倍增因子的确定还可以依赖于优化因子与任何目标属性之间的相关性，诸如部位、叠层指示器、节距、CD、子分段、侧壁角度、线和间隔的占空比、高度、宽度、材料等。如上所述，可以使用不同的相关分析方法。
方法1700继续到步骤1710，其中计算多层目标的量测参数。N个多层目标的簇的最终量测参数值是针对每个多层目标测量的量测参数Pi的线性组合，如下面的等式所示：
Figure BDA0003211163660000291
其中i∈[1,N]。因此，可以基于从每个多层目标计算的各个量测参数Pi和倍增因子αi的线性组合来修改(或优化)最终量测参数P。
基于上面参考方法1700描述的确定过程，可以进一步修改诸如光栅设计的量测目标设计，以适应各种光刻过程和过程扰动，并实现最大化的鲁棒性和可测量性。例如，用于自动生成鲁棒性的量测目标的方法和系统包括D4C。
基于上面参考方法1700描述的确定过程，可以校准光刻系统的处理参数以实现最具有鲁棒性且最可靠的测量。例如，处理参数，诸如在目标的量测系统中使用的辐射的波长、在量测系统中使用的辐射的偏振、量测系统的数值孔径，可以基于来自量测目标的叠层灵敏度测量来调整。
图18A是根据本公开的另一实施例的改进量测目标叠层中的重叠的鲁棒性和可测量性的示例性方法1800的流程图。可以在方法1800的各个步骤之间执行其他方法步骤，并且仅为了清楚起见省略了其他方法步骤。并非所有下面描述的方法1800的步骤都是必需的，并且在某些情况下，所述步骤可以以不同的顺序执行。
图18B是根据一个实施例的针对不同量测目标设计的重叠值作为量测目标部位的函数的示例曲线图。
方法1800开始于步骤1802，其中由图3的检查设备或任何适当的光刻/量测设备在重叠测量方法中使用的晶片上制造数量为N个的多层目标。类似于上面步骤1602中描述的量测目标设计，该设计可以在每个多层目标之间通过修改一个或更多个几何或制造参数(包括但不限于节距、CD、子分段、侧壁角度、线和间隔的占空比、高度、宽度、折射率等)而改变。如上所注意的，多层目标的簇可以形成在横跨晶片的不同区域上，而每个区域可以包括具有不同设计的多个目标。
方法1800继续到步骤1804，其中用入射照射辐射照射多层目标。入射照射辐射可以包括波长、偏振或光束轮廓等的变化。照射轮廓可以基于量测目标设计而确定。从量测目标的散射光的正第一衍射阶和负第一衍射阶的光强差中提取每个量测目标的重叠测量值。
方法1800继续到步骤1806，在步骤1806，基于重叠测量确定来自多层目标的簇的至少数目为N个叠层灵敏度值Ki，其中i∈[1,N]。叠层灵敏度值Ki的确定可以由计算机处理器使用计算机实现的方法来执行。如上所述，由于过程扰动，叠层灵敏度或K值可横跨晶片而变化，并且在每个多层目标之间可以是不同的。因此，每个多层目标Ti具有Ki的K值。如上所注意的，叠层灵敏度值由此呈现为示例性的修改值，具有任何参考值的任何的适当修改值可以被使用。
方法1800继续到步骤1808，其中通过使用来自上面的等式(2)和
Figure BDA0003211163660000301
来计算每个多层目标Ti的重叠值OVi。每个灵敏度值Ki被赋予倍增因子
Figure BDA0003211163660000302
其中i∈[1，N]。倍增因子
Figure BDA0003211163660000303
是可以基于处理条件和外部参考重叠值来修改的系数，并且也可以是任何相关分析的结果，诸如主成分分析(PCA)。如上所述，可以使用不同的相关分析方法，并且这里仅将PCA分析称为一个示例。
方法1800继续到步骤1810，其中调整叠层灵敏度值的加权和。叠层灵敏度值的确定和优化可以由计算机处理器使用计算机实现的方法来执行。根据本公开的实施例，当
Figure BDA0003211163660000304
达到最大值时，量测目标测量是最具有鲁棒性的且最可靠的。
倍增因子
Figure BDA0003211163660000311
可以基于外部参考重叠值被进一步调整，以提供对最终重叠值的更为准确的测量。因此，参考图18B描述使用外部参考重叠值来优化(或修改)最终重叠值OV的示例性方法。应当理解，本文中的重叠值或量测目标是出于通过举例描述的目的而非限制的目的，并且可以在晶片上形成具有不同设计的多个量测目标。针对横跨晶片的各个部位处的各种目标设计测量重叠值。在特定的部位处，分别为量测目标1811'、1813'、1815'和1817'(未示出)确定重叠值1811、1813、1815和1817。例如，如果多个多层目标Ti的重叠值被系统地偏离外部参考重叠值1819，则还可以基于相应重叠值和外部参考重叠值之间的差异来调整每个单独的倍增因子
Figure BDA0003211163660000312
结果，具有更接近外部参考重叠值1819的重叠值的多层目标可具有相对高的倍增因子
Figure BDA0003211163660000313
使得它们在计算的总和中被赋予更多的权重，而具有偏离外部参考重叠值的重叠值的多层目标可以具有相对低的倍增因子
Figure BDA0003211163660000314
使得它们在计算的总和中被赋予较小的权重。例如，低的倍增因子
Figure BDA0003211163660000315
将被分配给重叠值1811，因为它在外部参考灵敏度值1819之间具有相对较大的差。类似地，高的倍增因子
Figure BDA0003211163660000316
将被分配给重叠值1815，因为它在外部参考灵敏度值1819之间具有相对较小的差。因此，可以基于来自每个多层目标的各个重叠值计算的线性组合来进一步优化(或修改)最终重叠值OV，从而提供比使用单个目标更鲁棒性的测量。
方法1800继续到步骤1812，其中对于N个多层目标的簇的最终的重叠值OV经由下列等式通过每个重叠值OVi的线性组合来计算：
Figure BDA0003211163660000317
其中i∈[1,N]。因此，可以基于来自每个多层目标的各个重叠值计算的线性组合来优化(或修改)最终的重叠值OV。
类似地，最终重叠值OV还可以基于倍增因子αi和从外部源获得的外部参考重叠值(例如CD-SEM测量或整体量测评定(HMQ)估计)来优化(或修改)。HMQ的进一步细节可以在PCT申请WO2015/018625A1中找到，其通过引用整体并入本文。
基于上面描述的最终重叠值OV的确定过程，适当的量测目标设计可以被选择或进一步修改以适应各种光刻过程和过程扰动，并实现最大化的鲁棒性和可测量性。例如，用于自动生成鲁棒性的量测目标的方法和系统包括D4C。
基于上面参考方法1800描述的确定过程，可以校准光刻系统的处理参数以实现最具有鲁棒性且最可靠的测量。例如，处理参数，诸如在用于目标的量测系统中使用的辐射波长、在量测系统中使用的辐射的偏振和量测系统的数值孔径，可以被调整。
图19是根据本公开的实施例的使用量测目标测量光刻过程参数的示例性方法1900的流程图。可以在方法1900的各个步骤之间执行其他方法步骤，并且仅为了清楚起见省略了其他方法步骤。并非所有下面描述的方法1900的步骤都是必需的，并且在某些情况下，所述步骤可能不按所示顺序执行。
方法1900开始于步骤1902，其中测量由多个量测目标散射的光。可以用入射辐射照射多个量测目标，所述入射辐射具有诸如波长或偏振的照射轮廓。散射光的测量在诸如散射仪或其他量测工具的光学仪器中进行。多个量测目标使用量测参数来设计，并通过制造过程生产。量测参数的示例包括但不限于：用于形成量测目标的光栅的节距、CD、构成光栅的线的角度、构成光栅的线和间隔的占空比。制造过程的示例是但不限于：使用光刻投影设备的光刻制造过程。将图案(例如在掩模中)成像到衬底上，该衬底至少部分地被一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖。在该成像步骤之前，衬底可以经历各种步骤，诸如涂底料、抗蚀剂涂覆和软烘烤。在曝光之后，可以对衬底进行其他步骤，诸如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤以及成像特征的测量/检查。该步骤的阵列用作图案化器件(例如，量测目标或IC)的单个层的基础。然后，这样的图案化层可以经历各种过程，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些都旨在完成单个层。
方法1900继续到步骤1904，其中使用来自每个量测目标的加权贡献来确定多个量测目标的光刻过程参数。
可以使用类似于方法1700的方法来确定来自每个量测目标的加权贡献，其中基于它们各自的散射光测量值为每个量测目标确定修改值，并且为每个修改值确定倍增值。倍增因子通过计算和最大化倍增因子乘以它们相应的修正值的总和来确定。例如，可以将较大的倍增因子分配给具有较高的修改值的目标测量值，使得它们在计算的总和中被赋予更多的权重，而较低的倍增因子可以被分配给具有较低的修改值的目标测量值，使得它们在计算的总和中被赋予更小的权重。还确定每个量测目标的单独光刻过程参数，并且这些单独的光刻过程参数用于通过计算所确定的倍增因子乘以其对应的各个光刻过程参数的总和来确定针对多个量测目标的光刻过程参数。
可替代的，可以使用类似于方法1800的方法来确定来自每个量测目标的加权贡献，其中使用参考光刻过程参数进一步确定倍增值。首先，基于多个量测目标的散射光测量值确定针对多个量测目标的每个量测目标的修改值，并且通过使倍增因子乘以其对应的修改值的总和最大化来确定针对每个修改值的倍增值。然后，通过确定针对每个量测目标的单独光刻过程参数，并基于参考光刻过程参数与其对应的各个光刻过程参数之间的差调整倍增因子，来进一步调整倍增因子。然后通过确定倍增因子乘以其对应的各个光刻过程参数的总和来确定光刻过程参数。
图20是根据本公开的实施例的使用量测目标用于量测系统校准的示例性方法2000的流程图。可以在方法2000的各个步骤之间执行其他方法步骤，并且仅为了清楚起见省略了其他方法步骤。并非所有下面描述的方法2000的步骤都是必需的，并且在某些情况下，所述步骤可能不按所示的顺序执行。
方法2000开始于步骤2002，其中测量由多个量测目标散射的光。类似于方法1900，可以利用具有诸如波长或偏振的照射轮廓的入射辐射来照射多个量测目标。散射光的测量在诸如散射仪或其他量测工具的光学仪器中进行。多个量测目标使用量测参数来设计，并通过制造过程产生。
方法2000继续到步骤2004，其中使用每个量测目标的散射光测量值为每个量测目标确定修改值。因此，每个多层目标具有确定的修改值和倍增因子。修改值的示例包括但不限于叠层灵敏度、目标系数或重叠误差。
方法2000继续到步骤2006，其中通过计算和最大化倍增因子乘以它们对应的修改值的总和来确定倍增因子。类似于方法1700，倍增因子通过计算和最大化倍增因子乘以它们相应的修改值的总和来确定。例如，可以将较大的倍增因子分配给具有较高的修改值的目标测量值，使得它们在计算的总和中被赋予更多的权重，而较低的倍增因子可以被分配给具有较低的修改值的目标测量值，使得它们在计算的总和中被分配给更小的权重。可以通过使用确定的倍增因子及其相应的量测目标来校准测量过程。
使用提供更高的修改值的量测目标，还可以校准量测系统的处理参数以实现最鲁棒性且最可靠的测量。例如，可以选择具有高修改值的量测目标被设计为提供最鲁棒性的测量所依据的处理参数，以用于后续测量。处理参数包括但不限于用于量测目标测量在量测系统中所使用的入射辐射的波长或偏振、过程叠层配置或量测系统的数值孔径。
图21是根据本公开的实施例的用于量测目标设计的示例性方法2100的流程图。可以在方法2100的各个步骤之间执行其他方法步骤，并且仅为了清楚起见省略了其他方法步骤。并非所有下面描述的方法2100的步骤都是必需的，并且在某些情况下，所述步骤可能不按所示顺序执行。
方法2100开始于步骤2102，其中将多个量测参数提供给计算机设备，用于生成对应于多个量测目标的多个量测目标设计。与方法1700中描述的量测目标类似，量测参数是用于量测目标的几何或制造参数，并且示例为但不限于节距、CD、子分段、侧壁角度、线和间隔的占空比、高度、宽度、折射率等。每个量测目标被设计成分别设置在衬底上的不同部位。如上面参考图5所述，多个复合目标放置在衬底W上的不同部位处，使得可以获得关于衬底W上的期望区域的测量和信息。因此，多层目标的簇可以形成在横跨晶片的不同区域上，而每个区域可以包括具有不同设计的多个子目标。可以同时将类似设计的目标横跨晶片表面而放置，同时还将具有不同设计的目标紧密相邻地放置在晶片上的特定区域处。
方法2100继续到步骤2104，其中在计算机设备中接收对用于测量多个量测目标的入射辐射的照射参数。照射参数可以包括波长、偏振或束轮廓等的变化。
方法2100继续到步骤2106，其中计算机设备使用衬底的过程叠层信息或照射参数来确定每个量测目标的量测参数。确定量测参数使得选择不同的量测目标将在入射辐射或过程叠层配置下提供不同的测量结果。如上面参考图15所述，可以存在期望的目标设计，其为特定的照射参数或过程叠层提供最大的叠层灵敏度。例如，可以确定目标设计，使得针对使用期望的入射辐射波长或偏振的测量的叠层灵敏度达到最大值。类似地，可以确定目标设计，使得针对期望的入射过程叠层的叠层灵敏度达到最大值。
图22示意性地描绘了根据本公开的实施例的通过制造过程而设置在衬底上的多光栅量测目标的形式。类似于参照图5描述的复合目标，多光栅量测目标2202包括至少两个紧密地定位在一起的子目标，使得它们都将位于由量测设备的照射束形成的测量斑内。所述两个子目标具有不同的几何或制造参数，例如，节距、CD、子分段、侧壁角度、线和间隔的占空比、高度、宽度、折射率等。这可以通过调整用于设计量测目标的量测参数来实现。确定子目标的设计，使得针对期望的入射辐射波长或偏振，子目标的叠层灵敏度达到最大值。类似地，可以确定子目标设计，使得针对期望的入射过程叠层，叠层灵敏度达到最大值。因此，量测目标在各种入射辐射或过程叠层配置下提供不同的测量灵敏度。
多个多光栅量测目标2202被放置在衬底W上的不同部位处。部位选择基于测量需求来确定，诸如但不限于，测量信息是否是衬底W的所述部位所需要的，或是否消除对量测测量的过程变化效应，诸如叠层深度变化效应。因此，可以同时将每个都具有多个子目标的类似设计的量测目标横跨晶片表面放置，同时还将具有不同设计的目标紧密邻近地放置在晶片上的特定区域处。
虽然本文描述的目标结构是为测量目的而专门设计和形成的量测目标，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分的目标上测量属性。许多器件具有规则的类似光栅的结构。这里使用的术语“目标”、“目标光栅”和“目标结构”不需要该结构已经具体被设置用于正在进行的测量。
尽管已描述了呈光栅形式的重叠目标，在实施例中，可以使用其它目标类型诸如基于盒中盒(box-in-box)图像的重叠目标。
尽管已经主要描述了用以确定重叠的量测目标，替代地或另外地，可以使用量测目标来确定更多其它特性诸如聚焦、剂量等之一。
可以使用诸如基于像素的数据结构或基于多边形的数据结构的数据结构来限定根据实施例的量测目标。例如，可以使用GDSII数据格式描述基于多边形的数据结构，GDSII数据格式在芯片制造行业相当常见。然而，在不背离实施例的范围的情况下可以使用任何合适的数据结构或数据格式。量测目标可以存储在数据库中，用户可以从该数据库中选择所需的量测目标以用于特定的半导体处理步骤。这样的数据库可以包括根据实施例选择或识别的多个量测目标或单个量测目标。数据库还可以包括多个量测目标，其中数据库包括用于多个测量目标中的每一个量测目标的附加信息。该附加信息可以包括例如与特定光刻过程步骤的量测目标的适合性和/或品质有关的信息，并且甚至可以包括单个量测目标对不同光刻过程步骤的适合性和/或品质。量测目标的适合性和/或品质可以分别以适合性值和/或品质值表示，或者在从用于特定光刻过程步骤的数据库中选择一个量测目标的选择过程中可以使用的任何其他值。
在一个实施例中，计算机可读介质可以包括用于使用从远程计算机或远程系统至计算机可读介质的连接来激活至少一些方法步骤的指令。例如，这种连接可以通过安全网络或经由万维网(因特网)上的(安全)连接而生成。在该实施例中，用户可以例如从远程位置登录以使用计算机可读介质来确定量测目标设计的适合性和/或品质。所提出的量测目标设计可以由远程计算机(或由操作员来提供，该操作员使用远程计算机向系统提供量测目标设计以确定量测目标设计的适合性)来提供。因此，与模拟过程中使用的模型相比，使用模型模拟的所提出的量测目标设计可以由不同的实体或公司拥有。随后，可以将所得到的用于评估量测目标品质的已确定的适合性提供回至远程计算机，例如，不留下任何残余细节多于所提出的量测目标设计或所使用的模拟参数。在这样的实施例中，客户可以获得运行单独提出的量测目标设计的评估的选项，而在其远程位置处无需拥有软件或软件的副本。这种选项可以通过例如用户协议获得。这种用户协议的好处可以是模拟中使用的模型可能总是最新的和/或可使用的最详细的模型，而无需本地更新任何软件。此外，通过分离模型模拟和所提出的量测目标提议，设计的标识的细节或用于处理的不同层不需要由两个公司共享。
与在衬底和图案形成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更多个机器可读指令序列，其描述目标、在衬底上产生目标、测量衬底上的目标和/或分析测量值以获得关于光刻过程的信息的方法。该计算机程序可以例如在图3和图4的设备中的单元PU和/或图2的控制单元LACU内执行。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)。在现有设备(例如图1-4中所示类型)已经在生产和/或使用中的情况下，可以通过提供更新的计算机程序产品来实现实施例，以使设备的处理器执行如本文所述的方法。
本发明的实施例可以采取包含一个或更多个用于描述本文所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。而且，所述机器可读指令可以在两个或更多个计算机程序中体现。所述两个或更多个计算机程序可以存储在一个或更多个不同的存储器上或数据存储介质上。
当位于光刻设备的至少一个部件内的一个或更多个计算机处理器读取一个或更多个计算机程序时，本文描述的任何控制器可以每个或组合地可操作。控制器可以各自或组合地具有用于接收、处理和发送信号的任何合适的配置。一个或更多个处理器被配置为与至少一个控制器通信。例如，每个控制器可以包括一个或更多个处理器，用于执行包括用于上述方法的机器可读指令的计算机程序。控制器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，控制器可以根据一个或更多个计算机程序的机器可读指令操作。
本公开还可以使用下列方面进行描述：
I.一种量测目标设计的方法，所述方法包括：
接收用于测量量测目标的照射参数，和
选择和/或调整与量测目标设计相关联的量测参数，用于提高使用所述照射参数对量测目标设计的测量的准确度和/或鲁棒性。
II.一种用于确定光刻过程的参数的方法，包括：
接收从包括至少两个量测目标的区域散射的光，所述至少两个量测目标被优化以提供鲁棒性的和最佳的量测测量，和
根据每个单独的量测目标的加权的贡献确定光刻过程的参数。
在下面编号的方面中进一步描述了根据本发明的其他实施例：
1.一种方法，包括：
测量由多个量测目标散射的光，所述多个量测目标已经使用量测参数进行设计并且通过制造过程生产；和
使用来自每个量测目标的加权贡献确定针对多个量测目标的光刻过程参数。
2.根据方面1所述的方法，其中，通过确定每个量测目标的修改值和倍增因子来计算所述加权贡献。
3.根据方面2所述的方法，其中，确定所述倍增因子还包括确定所述倍增因子乘以它们相应的修改值的总和。
4.根据方面3所述的方法，其中，确定所述光刻过程参数包括调整所述倍增因子使得所述总和被最大化。
5.根据方面4所述的方法，其中，确定光刻过程参数还包括确定每个量测目标的各个光刻过程参数，和确定所述倍增因子乘以它们相应的各个光刻过程参数的总和。
6.根据方面1所述的方法，其中，所述修改值是所述多个量测目标的目标系数或重叠误差。
7.根据方面1所述的方法，其中，所述修改值是所述多个量测目标的叠层灵敏度值。
8.根据方面1所述的方法，其中，所述光刻过程参数是重叠值。
9.根据方面1所述的方法，其中，所述量测参数包括材料选择、临界尺寸、子分段或侧壁角度。
10.根据方面1所述的方法，其中，所述多个量测目标包括多层周期性结构。
11.根据方面10所述的方法，其中，所述多层周期性结构的量测参数包括节距、线和间隔的占空比、高度或宽度。
12.根据方面1所述的方法，其中，所述多个量测目标被设计用于不同波长或偏振的入射辐射或过程叠层。
13.根据方面1所述的方法，其中，确定所述光刻过程参数还包括使用参考光刻过程参数。
14.根据方面13所述的方法，其中，通过确定每个量测目标的修改值和倍增因子来计算所述加权贡献。
15.根据方面14所述的方法，其中，使用所述倍增因子乘以它们的相应的修改值的总和来确定所述倍增因子。
16.根据方面15所述的方法，其中，通过确定每个量测目标的各个光刻过程参数和基于所述参考光刻过程参数与它们相应的各个光刻过程参数之间的差来调整所述倍增因子来进一步确定所述倍增因子。
17.根据方面16所述的方法，其中，确定所述光刻过程参数还包括确定所述倍增因子乘以它们相应的各个光刻过程参数的总和。
18.一种方法，包括：
测量由多个量测目标散射的光，所述多个量测目标已经使用量测参数进行设计并且通过制造过程生产；
确定每个量测目标的修改值；和
基于每个量测目标相应的修改值确定每个量测目标的倍增因子。
19.根据方面18所述的方法，其中，确定所述倍增因子包括确定所述倍增因子乘以它们相应的修改值的总和。
20.根据方面19所述的方法，其中，确定所述倍增因子还包括调整所述倍增因子使得所述总和被最大化。
21.根据方面18所述的方法，其中，所述修改值是所述多个量测目标的目标系数或重叠误差。
22.根据方面18所述的方法，其中，所述修改值是所述多个量测目标的叠层灵敏度值。
23.根据方面18所述的方法，其中，所述光刻过程参数是重叠值。
24.根据方面18所述的方法，其中，所述量测参数包括材料选择、临界尺寸、子分段或侧壁角度。
25.根据方面18所述的方法，其中，所述多个量测目标包括多层周期性结构。
26.根据方面25所述的方法，其中，所述多层周期性结构的量测参数包括节距、线和间隔的占空比、高度或宽度。
27.根据方面18所述的方法，其中，所述多个量测目标被设计用于不同波长或偏振的入射辐射或过程叠层。
28.一种量测目标设计的方法，所述方法包括：
提供多个量测参数，用于产生对应于多个量测目标的多个量测目标设计，其中每个量测目标被设计成分别设置在衬底上的不同部位处；
接收用于测量所述多个量测目标的照射参数；和
通过计算机设备使用所述衬底的过程叠层信息或照射参数确定每个量测目标的多个量测参数。
29.根据方面28所述的方法，其中，所述照射参数包括入射辐射的波长值或偏振。
30.根据方面28所述的方法，其中，至少一个量测目标被设计用于不同的照射参数。
31.根据方面28所述的方法，其中，至少一个量测目标被设计用于不同的过程叠层。
32.根据方面28所述的方法，其中，至少一个量测目标被设计用于不同波长或偏振的入射辐射。
33.一种量测目标，包括：
多个量测目标，所述多个量测目标通过制造过程设置在衬底上的不同部位处，其中每个量测目标包括在设计上不同的至少第一量测子目标和第二量测子目标。
34.根据方面33所述的量测目标，其中，所述第一量测子目标和第二量测子目标被设计用于不同的过程叠层。
35.根据方面33所述的量测目标，其中，所述第一量测子目标和第二量测子目标被设计用于不同的照射参数。
36.根据方面35所述的量测目标，其中，所述照射参数包括入射辐射的波长值或偏振。
尽管上文已经具体参考了在光学光刻术的上下文中的实施例的使用，但是应当理解，本发明的实施例可以用于其他应用，例如压印光刻术，并且在上下文允许的情况下，不限于光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。图案形成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该图案形成装置被移出抗蚀剂，在其中留下图案。
而且，虽然本文可以对光刻设备用于集成电路的制造进行了具体参考，但是，应该理解，这里所述的光刻设备可以具有其他应用，例如集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的上下文中，这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中。在可应用的情况下，可以将此处的公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，所述电磁辐射包括紫外(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的范围内的波长)以及诸如离子束或电子束等粒子束。
在允许的情况下，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，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的和静电的光学部件。
上文描述旨在是示例性的而不是限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，在不背离下面阐述的权利要求书的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。例如，一个或更多个实施例的一个或更多个方面可以根据情况与一个或更多个其他实施例的一个或更多个方面组合或被其替代。因此，基于这里提供的教导和指导，这些适应和修改旨在落入所公开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通过举例的描述而非限制性的目的，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来解释。本发明的宽度和范围不应受任一上述的示例性实施例限制，而应仅由下面的权利要求书及其等同方案来限定。

Claims (17)

1.一种量测目标，包括：
多个量测目标通过制造过程设置在衬底上的不同位置，
其中每个量测目标至少包括第一量测子目标和第二量测子目标，所述第一量测子目标和第二量测子目标在设计上不同；并且
其中所述第一量测子目标和所述第二量测子目标是使用照射的照射参数设计的。
2.如权利要求1所述的量测目标，其中所述第一量测子目标和所述第二量测子目标是利用所述衬底的过程叠层信息设计的，可选地针对不同的过程叠层而设计，可选地被设计为使得针对所述衬底的所述过程叠层信息，每个量测子目标的叠层灵敏度达到最大值。
3.如权利要求1或2所述的量测目标，其中所述第一量测子目标和所述第二量测子目标针对不同的照射参数而设计。
4.如权利要求3所述的量测目标，其中所述照射参数包括入射辐射的波长值或偏振。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的量测目标，其中，所述第一量测子目标和所述第二量测子目标被设计为使得对于所述照射，每个量测子目标的叠层灵敏度达到最大值。
6.一种量测目标设计方法，所述方法包括：
提供多个量测参数以生成与多个量测目标对应的多个量测目标设计，其中每个量测目标被设计为分别设置于衬底上的不同位置；
接收用于测量所述多个量测目标的照射的照射参数；和
使用所述照射参数针对每个量测目标由计算机设备确定所述多个量测参数。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述照射参数包括入射辐射的波长值或偏振。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中针对不同的照射参数设计至少一个量测目标。
9.如权利要求6-8中任一项所述的方法，其中至少一个量测目标是使用所述衬底的过程堆叠信息设计的，可选地针对不同的过程叠层而设计。
10.如权利要求6-9中任一项所述的方法，其中针对入射辐射的不同波长或偏振设计至少一个量测目标。
11.如权利要求6-10中任一项所述的方法，其中，所述第一量测子目标和所述第二量测子目标被设计为使得对于所述照射，每个量测子目标的叠层灵敏度达到最大值。
12.一种量测目标设计方法，所述方法包括：
提供多个量测参数以生成与多个量测目标对应的多个量测目标设计，其中每个量测目标被设计为分别设置于衬底上的不同位置；
接收用于测量所述多个量测目标的照射的照射参数；
使用所述衬底的所述照射参数或过程叠层信息针对每个量测目标通过计算机设备确定所述多个量测参数的一个或多个值，其中确定所述多个量测参数的所述一个或多个值使得使用选定的入射辐射或选定的过程叠层配置为测量实现最大叠层灵敏度；和
针对所述量测目标设计的每个量测目标，基于确定多个量测参数的所述一个或多个值产生所述多个量测目标。
13.一种量测目标，包括：
多个量测目标，所述多个量测目标通过制造过程被设置在衬底上的不同位置，
其中每个量测目标至少包括第一量测子目标和第二量测子目标，所述第一量测子目标和第二量测子目标在设计上不同，并且
其中，所述第一量测子目标和所述第二量测子目标被设计为使得对于选定的入射辐射或选定的过程叠层配置，每个量测子目标的叠层灵敏度达到最大值。
14.如权利要求13所述的量测目标，其中针对不同的过程叠层设计所述第一量测子目标和第二量测子目标。
15.如权利要求13所述的量测目标，其中，针对不同的照射参数设计所述第一量测子目标和所述第二量测子目标。
16.如权利要求15所述的量测目标，其中所述照射参数包括入射辐射的波长值或偏振。
17.一种其中包括机器可读指令的存储在介质中的非暂时性计算机程序，所述指令在由计算机系统执行时被配置为使所述计算机系统至少引起执行权利要求6-12中任一项所述的方法。
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