CN114667446A - 用于过滤图像的方法和相关联的量测设备 - Google Patents

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J·克鲁泽
N·梅塔
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V·T·滕纳
P·A·J·廷尼曼斯
H·克拉莫
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Abstract

披露了一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的方法。所述方法包括：接收表示由所述区域所散射的辐射的一部分的辐射信息；以及在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，其中所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。

Description

用于过滤图像的方法和相关联的量测设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年9月18日递交的美国申请62/901,938和于2019年10月16日递交的欧洲申请19203613.5的优先权，并且这些申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于确定衬底上的结构的特性的方法。本发明也涉及一种用于确定衬底上的结构的特性的量测设备或检查设备。
背景技术
光刻设备是被构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。例如，光刻设备可用于例如集成电路(IC)的制造。光刻设备可例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也常被称为“设计布局”或“设计”)投影到设置于衬底(例如晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定了可以被形成于所述衬底上的特征的最小大小。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用具有在4至20nm(例如6.7nm或13.5nm)范围内的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可被用来在衬底上形成与使用例如具有约193nm波长的辐射的光刻设备相比更小的特征。
低k1光刻可用于对具有比光刻设备的经典分辨率极限更小的尺寸的特征进行处理。在这种过程中，分辨率公式可以被表示为CD＝k1×λ/NA，其中λ是所采用的辐射的波长，NA是所述光刻设备中的投影光学元件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是所印刷的最小特征大小，但在本示例中，是半间距)且k1是经验分辨率因子。一般来说，k1越小，则在所述衬底上重现与由电路设计师所规划的形状和尺寸相似的图案越难，以便实现特定的电气功能和性能。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。例如，这些包括但不限于优化数值孔径(NA)、定制照射方案、使用相移图案形成装置、所述设计布局的各种优化，诸如所述设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也被称作“光学和过程校正”)，或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，用于控制所述光刻设备的稳定性的紧密控制回路可用于改善低k1情况下所述图案的再现。
在制造过程期间，需要检查所制造的结构和/或测量所制造的结构的特性。适合的检查和量测设备是本领域中已知的。已知的量测设备中的一种量测设备是散射仪并且例如暗场散射仪。
专利申请EP2019/063028、专利申请公开US2010/0328655A1和专利申请公开US2006/0066855A1论述了光刻设备的实施例和散射仪的实施例。所引用的文献以全文引用的方式而被合并入本文中。
当利用量测装置进行测量时，来自与正在被测量的所述目标相邻的结构(例如，产品结构)的串扰对测量具有影响。
发明内容
目的是提供一种用于检查或量测设备以协助使得结构之间的测量串扰最小化的有效且高效的解决方案。
实施例在权利要求中和具体实施方式中被披露。
提供一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的方法。所述方法包括接收表示由所述区域所散射的辐射的至少一部分的辐射信息，并且在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，其中所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
根据第二方面，提供一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的量测设备。所述量测设备被配置成用于：i)接收表示由所述区域散射的辐射的至少一部分的辐射信息；和ii)在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息。所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
也提供一种包括指令的计算机程序产品，所述指令当在处理器处执行时使得执行用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的所述方法。所述方法包括接收表示由所述区域散射的辐射的至少一部分的辐射信息，并且在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，其中所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
附图说明
现在将参考随附示意性附图而仅作为示例来描述实施例，其中：
-图1描绘光刻设备的示意性概略图；
-图2描绘光刻单元的示意性概略图；
-图3描绘整体光刻的示意性表示，其表示用以优化半导体制造的三种关键技术之间的协作；
-图4示意性图示散射设备；
-图5包括：图5(a)暗场散射仪的示意图，图5(b)目标结构的衍射光谱的细节，图5(c)提供其它照射模式的第二对照射孔阑，和(d)第三对照射孔阑；
-图6示出量测工具的简化示意性表示；
-图7示出用于量测测量的方法的流程图；
-图8示出：图8(a)呈示意性表示形式的串扰示例、以及量测目标结构，和图8(b)光瞳图像实施例；
-图9示出所述复合电场的一个实施例，包括：图9(a)强度图像，图9(b)相位图像，和图9(c)示出相位梯度的图表，其对应于(b)中的虚线；
-图10以图表形式示出光瞳平面上的目标斑和非目标斑的强度截面；
-图11示出像平面处的图像、以及关注区(ROI)选择的一个实施例；
-图12示出用于比较具有或不具有滤波器的效果的一个实施例的模拟结果，其中图12(a)和图12(d)分别是滤波之前和之后的强度图像；图12(b)和图12(e)分别是滤波之前和之后的光瞳图像；图12(c)和图12(f)分别示出滤波和不滤波的重叠灵敏度曲线标绘图；
-图13是根据本发明的实施例的描述关注的光瞳区优化步骤的流程图；
-图14示出：图14(a)根据本发明的实施例的能够用于以数字方式分离衍射阶的方法中的照射和检测布置，和图14(b)根据本发明的实施例的描述一种用于以数字方式分离衍射阶的方法的流程图；和
-图15是图示一种计算机系统的框图。
具体实施方式
在本文档中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射和粒子辐射，包括紫外线辐射(例如波长为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm)、EUV(极紫外线辐射，例如具有在约5nm至100nm范围内的波长)、X射线辐射、电子束辐射和其它粒子辐射。
本文中所采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可被广义地解释为指代可用于向入射辐射束赋予经图案化横截面的通用图案形成装置，其对应于待在所述衬底的目标部分中创建的图案。术语“光阀”也可用于这种情境。除了经典的掩模(透射或反射掩膜、二进制掩膜、相移掩膜、混合掩膜等)之外，其它这种图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。所述光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，其被配置成调节辐射束B(例如UV辐射、DUV辐射、EUV辐射或X射线辐射)；掩模支撑件(例如掩模台)，所述掩模支撑件(例如掩模台)T被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接到被配置成根据特定参数准确地定位图案形成装置MA；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀涂的晶片)W并且连接到第二定位装置PW，所述第二定位装置PW被配置成根据特定参数准确地定位所述衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被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。
在操作中，照射系统IL例如经由束传送系统BD接收来自辐射源SO的辐射束。照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、衍射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其他类型的光学部件，或其任何组合，用于引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可用于调节辐射束B以在图案形成装置MA的平面处的其横截面中具有期望的空间和角强度分布。
本文中使用的术语“投影系统”PS应广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射式、反射式、衍射式、折射反射式、变形式、磁性式、电磁式和/或静电式光学系统，或其任何组合，视情况而定，适用于所使用的曝光辐射，和/或其他因素，诸如浸没液体的使用或真空的使用。本文中术语“投影透镜”的任何使用可被视为与更上位的术语“投影系统”PS同义。
所述光刻设备LA可以是这样的类型，其中至少一部分衬底可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充介于投影系统PS与衬底W之间的空间，这也被称为浸没光刻。在通过整体引用而被合并入本文中的US6952253中给出了有关浸没技术的更多信息。
光刻设备LA也可以是具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，衬底支撑件WT可以并联使用，和/或可以对位于衬底支撑件WT之一上的衬底W执行准备衬底W的随后曝光的步骤、而同时将在其他衬底支撑件WT上的另一衬底W用于对其他衬底W上的图案曝光。
除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA可以包括测量平台。测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。传感器可被布置成测量所述投影系统PS的属性或辐射束B的属性。测量平台可保持多个传感器。所述清洁装置可被布置成清洁所述光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑WT远离所述投影系统PS时，测量平台可在投影系统PS下方移动。
在操作中，辐射束B入射到被保持在掩模支撑件T上的图案形成装置(例如掩模MA)，并且由图案形成装置MA上存在的图案(设计布局)来图案化。在已穿越掩模MA之后，辐射束B传递穿过投影系统PS，该投影系统将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置测量系统IF，能够准确地移动所述衬底支撑件WT，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中处于聚焦和对准的位置。类似地，第一定位装置PM和可能的另一个位置传感器(图1中未明确描绘)可用于相对于辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。可使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管如图所示的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但它们可以位于介于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，衬底对准标记P1、P2被称为划道对准标记。
如图2所示，所述光刻设备LA可形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或(光刻)簇)的一部分，其通常也包括用以在衬底W上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用以显影经曝光抗蚀剂的显影剂DE、激冷板CH和焙烤板BK，例如用于调节所述衬底W的温度，例如用于调节所述抗蚀剂层中的溶剂。衬底输送装置或机器人RO从输入端口I/O1、输出端口I/O2拾取衬底W，在不同的过程设备之间移动它们，并且将所述衬底W传送到所述光刻设备LA的装载台LB。在通常也统称为涂覆显影系统或轨迹(track)的所述光刻元中的装置通常在涂覆显影系统控制单元或轨迹控制单元TCU的控制下，涂覆显影系统控制单元或轨迹控制单元TCU本身可以由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也可以例如经由光刻控制单元LACU来控制所述光刻设备LA。
在光刻过程中，期望频繁地对所创建的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用以进行这种测量的工具通常被称为量测工具MT。用于进行这样的测量的不同类型的量测工具MT是众所周知的，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是多用途仪器，其允许通过在散射仪物镜的光瞳或与光瞳共轭的平面中具有传感器来进行对光刻过程的参数的测量，测量通常称为基于光瞳的测量，或者允许通过在像平面或与像平面共轭的平面中具有传感器来进行对光刻过程的参数的测量，在这种情况下测量通常被称为基于图像或基于场的测量。以全文引用的方式而被合并入本文中的专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述这样的散射仪和相关联的测量技术。前述散射仪可以使用来自软x射线、极紫外和可见光至近IR波长范围的光来测量光栅。
为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，需要检查衬底以测量经图案化结构的属性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。出于此目的，检查工具和/或量测工具(未示出)可能被包括于光刻元LC中。如果检测到错误，例如，可以对后续衬底的曝光或待在衬底W上执行的其他处理步骤进行调整，特别是如果在同一批次或批量的其他衬底W仍待曝光或处理之前进行检查的情况下尤其如此。
也可称为量测设备的检查设备被用于确定衬底W的属性，特别是不同衬底W的属性如何变化，或与同一衬底W的不同层相关联的属性如何在层间发生变化。所述检查设备可以替代地被构造为识别所述衬底W上的缺陷，并且例如可以是光刻元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是单独装置。所述检查装置可测量潜像(在曝光后在抗蚀剂层中的图像)、半潜像(在曝光后焙烤步骤PEB后在抗蚀剂层中的图像)、或经显影的抗蚀剂图像(其中已移除了抗蚀剂的曝光或未曝光部分)上的性质，或者甚至在经蚀刻图像上(在诸如蚀刻之类的图案转印步骤之后)的性质。
在第一实施例中，散射仪MT是角分辨散射仪。在这样的散射仪中，重构方法可以应用于所测量的信号以重构或计算光栅的性质。这种重构可以例如由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用且比较模拟结果与测量的结果而产生。调整数学模型的参数直到所模拟的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案类似的衍射图案为止。
在第二实施例中，散射仪MT是光谱散射仪MT。在这样的光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导至目标上且来自目标的反射或散射辐射被引导至光谱仪检测器，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即作为波长的强度的测量结果)。根据这种数据，可以例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与模拟光谱库比较来重构所述目标的产生所检测光谱的结构或轮廓。
在第三实施例中，散射仪MT是椭圆量测散射仪。椭圆量测散射仪允许通过测量针对每个偏振状态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤光器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆偏振光)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。以全文引用的方式而被合并入本文中的美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中描述现有椭圆量测散射仪的各种实施例。
在散射仪MT的一个实施例中，散射仪MT适用于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性(所述不对称性是与重叠的范围有关)来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠。可以将两个(典型地，叠置的)光栅结构施加于两个不同层(不必是连续层)中，并且所述两个光栅结构可以形成为处于晶片上大体上相同的位置。散射仪可以具有如例如共同拥有的专利申请EP 1,628,164 A中所描述的对称检测配置，使得任何不对称性是可明确区分的。这提供用以测量光栅中的未对准的简单的方式。可以在全文以引用方式而被合并入本文中的PCT专利申请公开号WO 2011/012624或美国专利申请号US20160161863中找到关于包含作为目标的周期性结构的两个层之间的重叠误差经由所述周期性结构的不对称性来测量的另外的示例。
其它关注的参数可以是聚焦和剂量。可以通过如全文以引用方式而被合并入本文中的美国专利申请US2011-0249244中所描述的散射测量(或替代地通过扫描电子显微法)同时确定聚焦和剂量。可以使用具有针对聚焦能量矩阵(FEM-也被称作聚焦曝光矩阵)中的每个点的临界尺寸和侧壁角测量结果的独特组合的单个结构。如果可以得到临界尺寸和侧壁角的这些独特组合，则可以根据这些测量结果唯一地确定聚焦和剂量值。
量测目标可以是通过光刻过程主要在抗蚀剂中形成且也在例如蚀刻过程之后形成的复合光栅的集合。通常，光栅中的结构的间距和线宽很大程度上取决于测量光学器件(具体地说光学器件的NA)以能够捕获来自量测目标的衍射阶。如较早所指示的，衍射信号可以用以确定两个层之间的移位(也被称作“重叠”)或可以用以重构如通过光刻过程所产生的原始光栅的至少一部分。这种重构可以用以提供光刻过程的品质的指导，并且可以用以控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有被配置成模仿目标中的设计布局的功能性部分的尺寸的较小的子区段。由于这种子区段，目标将表现得较类似于设计布局的功能性部分，使得总体过程参数测量较好地类似于设计布局的功能性部分。可以在欠填充模式中或在过填充模式中测量目标。在欠填充模式下，测量束产生小于总体目标的斑。在过填充模式中，测量束产生大于整个目标的斑。在这样的过填充模式中，也可能同时测量不同的目标，因而同时确定不同的处理参数。
使用特定目标进行的光刻参数的总体测量品质至少部分由用以测量这种光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量自身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数，或这两者。例如，如果用于衬底测量选配方案中的测量是基于衍射的光学测量，则测量的参数中的一个或更多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的定向，等等。用以选择测量选配方案的准则中的一个准则可以例如是测量参数中的一个测量参数对于处理变化的灵敏度。以全文引用的方式而被合并入本文中的美国专利申请US2016-0161863和美国专利公开申请US 2016/0370717A1中描述更多示例。
典型地，在光刻设备LA中的图案化过程是处理中最关键的步骤之一，它要求在衬底W上的结构的确定尺寸和放置的高准确度。为了确保这种高准确度，如图3中示意性地描绘的，可以在所谓的“整体”控制环境中组合三个系统。其中一个系统是光刻设备LA，它(实际上)连接到量测工具MET(第二系统)并且连接至计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协同工作以增强整个过程窗口并且提供紧密的控制回路，来确保由光刻设备LA所执行的图案化保持在过程窗口内。所述过程窗口限定了一定范围的过程参数(例如剂量、聚焦、覆盖)，在这些参数范围内，特定的制造过程产生被限定的结果(例如，功能性半导体器件)，通常允许光刻过程或图案化过程中的过程参数在被限定的结果内发生变化。
计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的部分)来预测将要使用何种分辨率增强技术，并且执行计算光刻模拟和计算，以确定哪些掩模布局和光刻设备设置实现所述图案化过程的最大的总过程窗口(在图3中由第一刻度SC1中的双箭头所描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置成与光刻装置LA的图案化可能性相匹配。计算机系统CL也可用于检测所述光刻设备LA当前在过程窗口内的何处进行操作(例如使用来自量测工具MET的输入)，以预测是否由于例如次优加工而可能存在缺陷(在图3中由第二刻度SC2中的指向“0”的箭头所描绘)。
量测工具MET可向计算机系统CL提供输入以实现准确的模拟和预测，并且可向光刻设备LA提供反馈以识别可能的漂移，例如在光刻设备LA的校准或标定状态下(在图3中由第三刻度SC3中的多个箭头所描绘)。
在光刻过程中，需要对所创建的结构进行频繁的测量，例如，用于过程控制和验证。用于进行这些测量的各种工具是已知的，包括扫描电子显微镜或各种形式的量测设备，诸如散射仪。已知散射仪的示例常常依赖于专用量测目标的设置，所述专用量测目标诸如欠填充的目标(呈不同层中的叠置光栅或简单光栅的形式的目标，其是足够大的以使得测量束产生比光栅更小的斑)或过填充的目标(由此所述照射斑部分地或完全地包含所述目标)。另外，使用量测工具(例如，照射诸如光栅之类的欠填充的目标的角分辨散射仪)允许使用所谓的重构方法，其中可以通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且比较模拟结果与测量的结果来计算光栅的性质。调整所述模型的参数，直至所模拟的相互作用产生与从真实目标所观测到的衍射图案类似的衍射图案为止。
散射仪是多用途仪器，其允许通过在散射仪物镜的光瞳或与光瞳共轭的平面中具有传感器来进行对光刻过程的参数的测量，测量通常称为基于光瞳的测量，或者允许通过在像平面或与像平面共轭的平面中具有传感器来进行对光刻过程的参数的测量，在这种情况下测量通常被称为基于图像或基于场的测量。以全文引用的方式而被合并入本文中的专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述这样的散射仪和相关联的测量技术。前述散射仪可以在一个图像中使用来自软x射线、极紫外和可见光至近IR波范围的光来测量来自多个光栅的多个目标。
在图4中描绘诸如散射仪之类的量测设备。其包括将辐射5投影至衬底W上的宽带(例如，白光)辐射投影仪2。经反射的或经散射的辐射10被传递至光谱仪检测器4，所述光谱仪检测器4测量经镜面反射的辐射的光谱(即，作为波长的函数的强度的测量结果)。根据这种数据，可以由处理单元PU例如通过严格耦合波分析和非线性回归、或通过如在图4的底部处所示出的与模拟光谱的库的比较来重构产生所检测到的光谱的结构或轮廓。通常，对于重构，结构的一般形式是已知的，并且根据供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从散射测量数据来确定。这种散射仪可以被配置成正入射散射仪或斜入射散射仪。
图5(a)呈现量测设备且更特别地暗场散射仪的实施例。图5(b)中更详细地图示了目标T和用来照射所述目标的测量辐射的衍射射线。所图示的量测设备属于已知为暗场量测设备的类型。所述量测设备可以是独立的装置，或可以被合并即包括在光刻设备LA中(例如处于测量站)，或被包括在光刻单元LC中。用虚线O表示具有贯穿所述设备的若干支路的光轴。在这种设备中，由源11(例如氙灯)发射的光被包括透镜12、14和物镜16的光学系统经由分束器15引导到衬底W上。这些透镜被布置呈4F布置的双序列。可以使用不同的透镜布置，只要它仍然将衬底图像提供到检测器上，同时允许接近中间光瞳平面用于空间频率滤波。因此，可以通过在呈现衬底平面的空间光谱的平面(这里称为(共轭)光瞳平面)中限定空间强度分布来选择所述辐射入射到衬底上的角度范围。具体地，这可以通过在物镜光瞳平面的后投影图像的平面中、在透镜12和14之间插入适当形式的孔板13来完成。在图示的示例中，孔板13具有被标注为13N和13S的不同的形式，以允许选择不同的照射模式。本示例中的照射系统形成了离轴照射模式。在第一照射模式中，仅为了便于描述起见，孔板13N提供来自指定为“北”的方向的离轴(照射)。在第二照射模式中，孔板13S用于提供类似的、但是来自标注为“南”的相反方向的照射。通过使用不同的孔，其它的照射模式是可能的。期望光瞳平面的其余部分是暗的，这是因为在所期望的照射模式之外的任何不必要的光都将可能干扰所期望的测量信号。
如图5(b)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可由支撑件(未示出)支撑。从偏离轴线O一角度射到目标T上的测量辐射的射线I产生第零阶射线(实线0)和两个第一阶射线(点划线表示+1阶，并且双点划线表示-1阶)。应注意，对于过填充的小目标而言，这些射线只是覆盖所述衬底的包括量测目标T和其它特征的区域的许多平行射线之一。由于板13中的孔具有有限的宽度(对于允许有用数量的光而言是必需的)，因而入射射线I实际上将占据一角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将会稍微展开。根据小目标的点扩散函数，每个阶+1和-1都将进一步在一个角度范围之上展开，而不是如图示的单条理想的射线。注意的是，目标的光栅间距和照射角度可以被设计或调整成使得进入物镜的第一阶射线与中心光轴接近对准。图5(a)和图5(b)所示的射线被显示为略微偏离轴线，这仅是为了使它们能够在图中更容易区分开。
由衬底W上的目标T所衍射的至少0阶和+1阶被物镜16收集，并且通过分束器15被引导返回。返回至图5(a)，第一照射模式和第二照射模式两者都通过指定标注为北(N)和南(S)的在直径方向上相对的孔来图示。当测量辐射的入射射线I来自光轴的北侧时，也就是当使用孔板13N施加第一照射模式时，标注为+1(N)的+1阶衍射射线进入物镜16。与此对照，当使用孔板13S施加第二照射模式时，-1阶衍射射线(标注为-1(S))是进入透镜16的射线。
第二分束器17将衍射束分成两条测量支路。在第一测量支路中，光学系统18使用第零阶和第一阶衍射束在第一传感器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)。每个衍射阶击中传感器上的不同点，使得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用于聚焦量测设备和/或对第一阶束的强度测量值进行归一化。光瞳平面图像也可以用于诸如重构之类许多测量目的。
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设置在与光瞳平面共轭的平面中。孔径光阑21起到阻挡第零阶衍射束的作用，使得目标的形成在传感器23上的图像仅由-1阶或+1阶束形成。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，该处理器PU的功能将取决于正在被执行的特定类型的测量。应该注意的是，术语“图像”在这里被在广义含义上使用。如果仅存在-1阶和+1阶中的一个，则如此将不会形成光栅线的图像。
图5所示的特定形式的孔板13和场阑21仅仅是示例。在另一个实施例中，使用对目标的同轴照射，并且使用具有离轴孔的孔径光阑以将衍射光中的大致仅一种第一阶衍射光传递到传感器。在另外的其它实施例中，代替第一阶束或者除第一阶束之外，可以在测量中使用第二阶、第三阶和更高阶束(图5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，孔板13可以包括围绕盘形成的多个孔图案，所述盘旋转以将所期望的图案带到合适的位置。应该注意的是，孔板13N或13S仅用于测量在一个方向(X方向或Y方向，这取决于设置)上定向的光栅。为了测量正交的光栅，可以实施目标的经过90°和270°的旋转。图5(c)和图5(d)中示出不同的孔板。在上文提到的先前公开的申请中描述了这些的使用和所述设备的许多其它变型及应用。
图5中所示出类型的量测工具的成像光学器件是极其复杂的，具有低公差和高像差要求。为放松这些要求，计算成像(CI)技术已描述于诸如以全文引用的方式而被合并入本文中的已公开的专利申请WO2019068459A1或2018年2月27日提交的专利申请EP18158745.2中。在CI中，典型的量测装置的高品质和高NA成像光学器件被简单的单个透镜置换，例如在图像传感器上创建所述量测目标的相对地已变形的和/或有像差的图像的简单的单个透镜。可以当已知所述传感器上的光的完全场(强度和相位两者)时通过直接相位分辨测量(例如，全息显微法)、或者通过相位恢复方法或相位获取方法(仅从强度测量来恢复/获取相位)或通过其混合组合来获取量测目标的近乎完美的图像。在相位分辨测量中，可以通过使用全息设定和关于所述成像系统的所应用知识来观测所述传感器上的完全电场。相位获取方法可以使用相位获取算法以及与成像系统和/或量测目标相关的先验知识。已在前述公开专利申请WO2019068459A1中描述合适的相位获取方法的示例。
图5中所示出的类型的量测工具可以使用部分空间相干(或甚至非相干)照射。在诸如上文所描述的基于计算成像(CI)的传感器中，提议可以使用(至少接近)完全空间相干照射。然而，空间相干辐射具有非目标结构(例如产品结构)与所量测的目标之间的增大的串扰的缺陷。在不存在任何缓解策略下，这种增大的串扰导致减小的过程变化稳固性/鲁棒性。
为理解这种串扰问题，应了解到完全空间相干照射导致较大的有效点扩散函数(即，所述点扩散函数是较大的且衰减较慢，并且另外地，所有场的振幅有所增加、但强度因此减小)。这会增大来自邻近客户结构的对于目标(例如，重叠、聚焦或临界尺寸CD目标)的串扰。
为解决这种串扰问题，提出使用空间相干照射方案来执行测量。在这样的情境中，“空间相干”意味着完全的空间相干或接近完全的空间相干，其中接近完全空间相干描述了足以减小在目标、目标区段之间的串扰、或来自邻近结构的对于目标(区段)的串扰的相干水平即相干程度。接着利用适合的傅里叶变换对来自这种空间相干测量的所得到的图像(第一图像)进行卷积，以获得与使用替代的期望的照射方案而本应获得的图像等效的再成像图像。所述期望的照射方案可以是例如诸如在图5中所图示的当前用于工具上的照射方案(例如，部分空间相干辐射)或例如空间非相干辐射。适合的傅里叶变换包括描述替代(期望的)照射方案的互强度函数的傅里叶变换。
因而，将描述如何将部分相干强度图像再成像为由单平面波照射所形成的强度图像(空间相干第一图像)与对于期望的照射方案的入射互强度函数的傅里叶变换之间的卷积。为使这种卷积有效，则所述测量应在近轴状态下执行，或此外所述测量应首先以计算方式从非近轴状态传播至近轴状态(例如，通过在这种传播中以计算方式引入适合的放大率)。
图6示出量测工具600的简化示意性表示。视情况，相对于图4或图5所描述的所述量测工具的一个或更多个特征也可以存在于所述量测工具600中。在实施例中，提出了与如上文所描述的基于计算成像的传感器相组合地使用的这种布置。然而，如将描述的，这不是必需的。
所述量测工具600包括传感器601，或称作检测器且有时称为术语相机。在一个实施例中，所述传感器601是光学传感器，或称作光学检测器。可选地，所述传感器601在检测光学系统的具有成像光学器件的像平面处，并且其被称为像平面传感器或检测器。所述传感器601被定位在检测光学系统中，所述检测光学系统也可以包括透镜606且可选地也可以包括聚焦透镜603。在示例性布置中，所述传感器601可以是CMOS相机。所述检测器601可以检测辐射信息(或称作辐射信号)605。在一些实施例中，所述辐射信息605用于指示衍射分量。
入射辐射609是从一个方向至衬底612的包括目标结构610的至少一部分的区域608上。在本申请中，所述区域608可以被称为照射区域。在实施例中，所述辐射信息605是由所述目标结构610散射或衍射的辐射的信息，所述信息表示由所述区域所散射的一部分辐射。在实施例中，所述辐射信息605经由透镜606收集且可选地被聚焦透镜603聚焦至所述传感器601上。
在实施例中，可以是所述辐射信息605的所述衍射分量包括从所述目标结构610所散射的一个或更多个非零阶衍射分量，例如仅一阶衍射分量，或一阶、二阶、三阶或更高阶非零阶衍射分量中的一个或更多个。
入射辐射609可以是完全空间相干或部分空间相干的。可选地，所述入射辐射609是高度地经准直的空间相干光束。图6中示出线602以指示包括透镜603和606的成像光学器件的中心线。
透镜603可以是聚焦透镜以将所述辐射信息605聚集至所述检测器601中。通过将入射辐射609反射在照射区域608上而获得经反射辐射607。
由所述目标610将入射辐射609衍射至可以是辐射信息605的一个或更多个非零阶衍射分量中。可选地，所述辐射信息605可以是第一衍射阶。所述辐射信息605可以由透镜606收集。系统可以在成像光学器件的数值孔径(NA)604方面以物理方式受限制，所述数值孔径可以确定来自所述目标结构610的哪些衍射阶由所述成像光学器件收集。
光瞳平面614可以在所述透镜606与所述聚集透镜603之间的任何位置处且垂直于所述成像光学器件的中心线。
图7示出用于量测测量700的方法的流程图。方法700可以完全地或部分地在以上论述的量测工具(例如图6的量测工具600或在图5(a)的情境中所论述的量测设备)中执行。所述方法700可以包括第一步骤701和第二步骤703。在第一步骤701中，接收所述辐射信息605。所述辐射信息605可以表示由所述衬底612的照射区域608所散射的一部分辐射。所述方法也可以包括在区域608上提供由辐射源所发射的入射辐射的步骤711。接收辐射信息的步骤701可以包括利用检测器601检测所述辐射信息605的第一另外步骤707和/或由相位获取方法从所接收的辐射信息获得复合电场的第二另外步骤708。在实施例中，接收辐射信息的步骤701包括可选地经由数据传输获得包括目标结构610信息的相位信号的第三另外步骤709。
也称作滤波步骤的第二步骤703可以在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息605的与已由所述目标结构610所散射的辐射不相关的至少一部分以供获得用于量测测量的经滤波的辐射信息。大部分或所有的被移除或抑制的信息是所接收的衍射分量的至少一部分，其可以是没有由所述目标结构610所散射的所述辐射信息605。目标是保留较大部分或全部来自所述目标结构610的信息，而同时移除部分或全部与区域608的不是目标结构610的一部分有关的信息。因此，减小由所述目标结构610外部的结构(诸如例如产品结构)所散射的辐射与由所述目标结构610所散射的辐射之间的串扰。滤波步骤703的结果可以是获得可以用于量测测量的经滤波的辐射信息。所述滤波步骤703可以包括对在接收辐射信息的步骤701中所获得的复合场进行傅里叶变换的另一傅里叶变换步骤715。所述滤波步骤703可以包括在傅里叶域中获得所接收的辐射信息605的光瞳图像的另外的光瞳成像步骤717。
所述方法700还可以包括随后使用在步骤703中所获得的经滤波的辐射信息来执行傅里叶逆变换以重新计算经滤波的图像的第三步骤705。
用于第一步骤701的所述相位获取方法可以是直接相位获取测量或间接相位获取测量。直接相位获取测量可以是全息或横向剪切干涉测量法。间接相位获取测量可以使用相位获取算法。对于使用相位获取算法，需要多样性，其可以是变化的波长、焦距或数值孔径(NA)。可选地，所述相位获取算法是叠层成像(ptychography)算法。可选地，所述相位获取算法是Gerchberg-Saxton算法。
图8(a)以左侧上的非目标结构NT(具有结构大小)与右侧上的量测目标结构之间的串扰的一个示例的示意性表示来示出串扰示例801。图8(b)示出光瞳图像实施例802，其示出在傅里叶域中的用以抑制上文所提及的串扰的滤波方案。
在图8(a)中示出的串扰示例801中，非目标结构NT不属于示出目标结构610的一个示例的重叠目标结构实施例810,所述非目标结构NT至少部分地在图6的照射区域608内。在一个实施例中，所述非目标结构NT是产品结构，其它目标结构或任何其它结构存在于所述衬底612上。至少所述非目标结构NT是不必在使用所述方法700的量测测量中被测量量测值的一种或多种结构。可选地，所述非目标结构NT可以是具有间距的周期性结构。可选地，所述非目标结构NT可以包括多个间距。所述非目标结构NT与所述重叠目标结构810之间可能存在距离d的分离。可选地，所述距离d大于1μm。可选地，所述距离d在1μm至10μm内。应注意，图8(a)中所示出的所述重叠目标结构810仅是示例且所述实际目标结构可以具有不同设计。在如图8(a)中所示出和上文所论述的所述串扰示例801中，暗示了所述重叠目标结构810和至少一个非目标结构NT的某些位置。所述照射区域608内的位置仅是示例。
将量测测量应用于所述目标结构610的目的是确定所述目标结构610的特性，其中可选地，所述目标结构610的特性是所述光刻设备的重叠、临界尺寸、和聚焦中的一种，而同时所述光刻设备印制所述目标结构610。在图8(a)中所示出的示例中，所述目标结构610、所述重叠目标结构810的一个示例是确定所述重叠并且由所述衬底612的平面中的四个结构X+d、Y+d、X-d和Y-d构成。可选地，所述重叠目标结构810可以包括位于所述衬底612的两个不同层中并且彼此叠置的两个层。X和Y为两个垂直方向的符号化表示，+和-表示两个相反方向，并且d是两个层之间在所述衬底612的平面中的+或-方向上的偏置移位。所述重叠目标可以用于测量所述两个层之间在X方向和Y方向两者上的漂移，所述漂移分别指代所述两个层在X方向和Y方向上的对应重叠值。测量是如上文所描述，并且这里不再详细描述。可选地，所述四个结构X+d、Y+d、X-d和Y-d是具有相同间距(目标结构间距P)的周期性结构，可选地为光栅。区域608中的所述非目标结构NT可能不具有与所述重叠目标结构810相同的间距，并且，由所述重叠目标结构810所散射的所接收的辐射信息的第一部分与没有被所述重叠目标结构810散射的所接收的辐射信息的第二部分之间可能存在傅里叶域的分离。在图8(a)中所示出的串扰示例801中，所述非目标结构NT的光栅具有与所述重叠目标结构810的在X方向上的结构X+d和X-d的光栅相同的方向。对于这种实施例，X方向上的串扰是严重的。
已认识到，所述非目标结构NT与所述重叠目标结构810之间的串扰(可选的光学串扰)是关注的问题，这是因为所述串扰可能扰乱所述重叠测量。在完全空间相干成像系统中，由于较宽的点扩散函数则这种类型的串扰可能是非常严重的，且这种类型的串扰对于重叠信号提取可能是尤其危险的。当所述距离d变得较小时和/或在具有较接近于目标结构间距P的所述非目标结构间距的情况下，则所述串扰可能变得更加严重。本发明人已认识到，待论述的实施例能够经由对于来源于所述非目标结构NT的信息的抑制来减小所述串扰而降低所述非目标结构NT对于从所述量测目标结构610所获得的所接收的辐射信息的影响。
在这种实施例中，由所述非目标结构NT衍射的所述复合电场将干扰由所述目标结构610所衍射的所述复合电场且将空间扰动引入所述目标图像的图像中。这被称作串扰、或产品光学串扰。这些扰动可能将误差引入量测测量中。这种误差的量值可以取决于所述非目标结构NT与所述目标结构610的接近度，更具体地，取决于陡的不连续性(例如，所述非目标结构NT的边缘)以及所述非目标结构NT与所述目标结构610之间的间距的类似性的接近度。
在图8(b)中所示出的所述光瞳图像实施例802(其在如图6中所示出的所述光瞳平面614中)中，所述入射辐射609和经反射辐射607分别对应于在所述光瞳平面中的入射辐射斑815和经反射辐射斑809。基于所述入射辐射斑815和所述经反射辐射斑809的所述光瞳平面中的区域对应于照射区803。NA区811可以由量测工具/设备的检测子系统的成像光学器件的NA 604所限定，所述NA 604可以确定来自所述重叠目标结构810的哪些衍射阶由所述成像光学器件收集。传播至所述传感器601的所述辐射信息605可以包括所述NA区811内的辐射。在此实施例中，所述照射区803大于NA区811(其仅是示例)，而实际上所述光瞳平面中的这两个区的大小基于精确的设计。可选地，所述照射区803等于或小于NA区811。两个轴且被指示为在所述光瞳平面中的两个垂直方向上的归一化角频率Fx、Fy。
目标斑807指示所接收的辐射信息的与已由所述目标结构610所散射的辐射有关的一部分，而至少一个非目标斑813指示所接收的辐射信息的与已由所述目标结构所散射的辐射无关的一部分。在所述光瞳平面中，从所述重叠目标结构810所散射的辐射可以形成所述目标斑807，而从所述非目标结构NT所散射的辐射可以形成所述至少一个非目标斑813(可选地为产品斑)，或可以形成多个非目标斑813(可选地为多个产品斑)。对于固定的入射辐射波长λ和固定的入射辐射方向，斑在所述光瞳平面上的位置(其是所述斑在傅里叶域中的中心频率、或称作光瞳坐标)由如由所述非目标斑813所示出的对应结构的间距来确定。
傅里叶域中的滤波器805的示例用于移除或抑制所接收的辐射信息的在所示出的环形区域外部的、且其大部分没有被目标结构610散射的一部分，以供获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息。可选地，所述滤波器805是振幅滤波器。可选地，所述滤波器805是软件域中的算法。可选地，所述滤波器805是硬件滤波器。所述滤波器805的特性可以基于与所述目标结构610相关的目标信息，可选地包括所述滤波器的中心频率NAx,y和所述滤波器的在所述傅里叶域中的宽度NAw中的至少一个。可选地，所述目标信息包括目标结构尺寸A和相位梯度斜率kx中的至少一种。可选地，所述目标信息包括所述目标结构的间距。将在以下描述中详细论述上文。
在一个实施例中，如图7中示出，接收辐射信息的步骤701包括可选地经由数据传输从所述相位信号获得所述目标信息的第三另外的步骤709，所述目标信息包括目标结构尺寸A和相位梯度斜率kx。
在如图8(b)中所示出的和如上文所论述的所述光瞳图像实施例802中，暗示了所述目标斑807和所述至少一个非目标斑813的某一位置。所述NA区811内的部位仅是示例。取决于所述目标结构610的间距以及所述非目标结构NT的间距，例如，所述目标斑807可以位于所述NA区811的左侧处且所述至少一个非目标斑813可以位于右侧处。在另一示例中，所述非目标结构NT具有不同间距且若干非目标斑813可以位于所述NA区811的左侧处且所述若干非目标斑中的一些或少数可以位于所述NA区811的右侧处且所述目标斑可以位于所述NA区811的中心部分中。在示例中，所述目标斑807和所述非目标斑813被绘制为环形的、相对较小的点。在实际示例中，斑807、813可以具有不同形状和/或其大小可能较大。这取决于结构在所述衬底上的精确形状。
以下步骤是可以被应用以移除或抑制所提及的串扰的影响的方法的示例：1)可选地，经由数据传输获得相位信号，或在由所述检测器601所接收的图像上进行作为用于计算成像中的一种技术的相位获取以获得复合场。2)由对复合场进行傅里叶变换，获得对傅里叶域(光瞳)的访问，其中滤波可选地经由对于所述光瞳平面中的关注区(ROI)的选择而是可能的。3)通过以二进制方式或变迹方式使用滤波器(可选地为软件滤波器或硬件滤波器)，可以至少部分地移除或抑制来自所述非目标结构NT的所述串扰，可选地前提条件是来自所述非目标结构NT的信号强度与来自所述目标结构610的信号强度的比率通过滤波动作而被降低。并且可选地，4)傅里叶逆变换重新计算所述图像。
图9是所述检测器或相机水平的情况下的至少一个衍射阶的复合电场的一个实施例，示出了：(a)图像910，所述图像910示出所述复合电场的强度，其表示振幅；(b)图像920，所述图像920示出所述复合电场的相位；以及(c)图表930，所述图表930示出至等效NA部位的相位梯度，其对应于(b)中的虚线。坐标轴示出图9(a)和图9(b)的X方向和Y方向。在图9(c)中，x轴表示所述晶片上的所述照射区域中的相对位置Pos，并且y轴表示相位值Pha。图9也可以被视为图8(a)中的示意图的一个实施例。
在图9(a)中，具有黑色背景的强度图像中的三个白色结构911、912、913是非目标结构911(其可以是产品结构)、第一量测目标X+d912和第二量测目标X-d 913。所述非目标结构911可以在X方向上具有周期性，所述X方向是所述量测目标X+d和X-d的相同方向，如图8(a)中示出。当量测所述量测目标的X方向上的特性时，两个X方向结构X+d与X-d之间的串扰可以是严重的。在图9(b)中，三个结构921、922、923由条纹背景包围。结构921、922、923分别对应于图9(a)中的所述强度图像的结构911、912、913。
图9(c)中的线是示出所述目标结构X+d 922的沿X方向的相位梯度的相位。相位值根据所述晶片上的所述照射区域中的相对位置(示出为X轴即Pos)而被示出为来自所述量测目标结构X+d 922(其被选择作为示例)中的一个量测目标结构的辐射信息的Y轴即Pha。
两个点933与935之间的线931的斜率是所述目标结构X+d的沿X方向的相位斜率kx。当所述目标结构X+d具有恒定间距时，所述相位斜率kx对于所述目标结构X+d内的所有光栅线而言是恒定值。所述相位梯度可以被映射至特定NA部位NAx，所述特定NA位置NAx是所述滤波器805的基于所述相位斜率kx的通过对下式的计算的在傅里叶域中的中心频率，所述中心频率也可以是所述目标结构610的所述目标斑807的中心频率：
Figure BDA0003552355150000221
上文方法适用于X方向和Y方向两者来计算所述滤波器805的NA部位NAx,y，其中
Figure BDA0003552355150000231
在一个实施例中，所述滤波器可以被设计呈所述光瞳平面中的定位在NAx,y处的宽度NAw的振幅滤波器的形式。所述滤波器805的宽度NAw及其形状两者对图像品质和重叠灵敏度具有显著影响，如将在随后描述中示出。所述滤波器805的所述宽度NAw可以与所述目标结构尺寸A成反比且由以下表达式给出：
NAw∝λ/A，或
NAw＝C*λ/A
其中C是常数，其可以被选定使得所述滤波器保留所述光瞳平面中的所述目标斑807的大部分(示出于图(8)中)，而同时移除或抑制所述滤波器805外部的其它斑，例如所述非目标斑813。
所述重叠目标结构810的所述相位获取复合场(例如示出于图9(a)和图9(b)中的图像)提供用于移除或抑制所接收的辐射信息的没有由所述目标结构610所散射的一部分以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息所需的所述滤波器805的特性中的至少一部分。可选地，对于在傅里叶域中使用滤波器的所提出方法，所述非目标结构的间距与所述目标间距充分地不同。符合在多种实际情况中符合这种条件，其中所述目标间距可以是大约100nm，然而所述非目标结构(可选地为产品结构)至少小一个数量级。可选地，在所述光瞳平面中，所述目标斑807的中心频率与所述非目标斑(可选地为所述产品斑813)的中心频率之间的分离大于0.2NA以具有高效的滤波。应注意，在这种条件下，解决方案对于非常接近于所述量测目标而定位的非目标结构是尤其有吸引力的，这是因为所述解决方案可以在非目标和目标信号可以基于如上文所示出的相位获取复合场而容易地分离的光瞳空间中操作。这种解决方案可以不受所述光瞳平面中的未被校准的像差影响，这是因为虽然所述像差引起在场平面(其是所述光瞳平面的傅里叶变换对以及所述图像或检测器的平面)中的位移或变形效果，但所述复合场的线性相位梯度与所述目标斑在所述光瞳平面中的部位相关，所述部位由其λ/p值规定。可能更难以使用这种方法来对具有与所述目标的间距非常类似或甚至相同的间距的非目标结构进行滤波，并且因此其串扰影响将较大。
图10以图表1000形式示出所述光瞳平面上的目标斑1013和非目标斑1011的强度截面。所述目标斑1013可以由从所述目标结构610所散射的辐射形成，并且所述非目标斑1011可以由从所述非目标结构NT所散射的辐射形成。X轴指示所述光瞳平面的一个方向上的归一化角频率Fx，或称作光瞳坐标，其也在图8(b)的示意性图像中，而Y轴指示相对强度I。所述目标斑1013和所述非目标斑1011的不同线表示沿在光瞳平面中且与X轴方向垂直的方向(如图8(b)中示出为方向Fy)的不同强度截面。矩形1001示出被示为图8(b)中的NA区811的系统硬件孔或系统硬件孔阑，所指示的三个滤波器基于它们的不同横截面形状或称作传输函数/透射函数而分别被称作矩形滤波器1003、超高斯滤波器1005和Sonine滤波器1007。
图10中所示出的模拟包括对角地放置于典型重叠目标中的一对X目标结构，如图8(a)中的X+d和X-d所示。该对X目标结构具有同一重叠偏置值和沿光栅方向的相反偏置方向，在此实施例中所述光栅方向是X方向。所述非目标结构可以定位成邻近于且可选地远离左侧上的所述重叠目标1μm，所述重叠目标也被模拟为具有固定间距的X光栅。由于在所述衬底W上所执行的处理步骤，所述目标具有也可以存在于所述非目标结构中的额外重叠。在模拟实施例中，所述量测目标具有770nm的间距，而所述非目标结构具有变化的间距，这将稍后加以论述。这些值被选定，使得所述非目标信号扫略跨越整个所述光瞳，而所述目标信号被定位。利用波长为λ＝570nm的入射辐射来照射所述晶片。在此示例中，发明人分析了所述滤波器的三个不同形状的影响，而实际上所述滤波器可以基于可移除或抑制串扰影响的程度而具有任何形状。矩形滤波器1003、超高斯滤波器1005和Sonine滤波器1007的横截面形状或称作传输函数或透射函数可以分别由以下方程式描述：
Figure BDA0003552355150000251
Figure BDA0003552355150000252
Figure BDA0003552355150000253
其中r是经由r＝NA·f而被链接至NA的径向坐标，其中f是图6中所示出的透镜606的焦距。因此，在所述傅里叶域中，r0＝NAx,y·f是对应于所述滤波器的中心频率NAx,y的光瞳坐标，并且rw＝NAw·f对应于所述滤波器的在所述傅里叶域中的宽度NAw。参数p和β是控制所述滤波器的滚降(roll-off)即衰减的形状参数。可选地，所述滤波器的传输函数使得其在中部是平坦的且在其边缘处平缓地滚降即衰减。在发明人的模拟中，所述滤波器的中心频率NAx,y＝0.2N且所述滤波器的宽度NAw是±0.175NA。
图11是示出所述复合电场的强度的在像平面处的至少一个衍射阶的图像1100的一个实施例，并且类似图像已示出于图9(a)中。具有黑色背景的强度图像中的三个结构1111、1112、1113为非目标结构1111、第一量测目标X+d 1112和第二量测目标X-d 1113。结构1112和1113中所绘制的多个矩形是用于使剪裁比(crop ratio)变化的量测目标的关注区(ROI)选择。剪裁比是ROI框(被示出为X结构1112和1113两者中的矩形框)与量测目标结构尺寸、或所测量的X目标结构的大小(可选地为X+d 1112或X-d 1113的大小)相比的相对大小。当所述剪裁比等于1时，其意味着所述ROI框的大小与所测量的目标结构尺寸相同。图11图示了可以用于对于所述目标结构上的平均强度的计算的ROI的示例，可选地所述剪裁比从0.1增大至1。
矩形ROI被选择为符合结构定义，这是因为模拟在假定无像差传感器的情况下进行、且因而所述图像没有变形或像差。滤波器对视觉图像品质的影响是使得结构边缘模糊(由于分辨率的损失)且抑制振铃特征，其在数学上被称作吉伯斯现象(Gibbsphenomenon)。因而，所述ROI框的大小是用以评估此方法的良好参数，这是因为其突出显示了平均强度对局部振铃(较小ROI)以及对边缘模糊(较大ROI)的灵敏度。
图12示出比较具有和不具有滤波器的效果的一个实施例的模拟结果。在图12的包括强度图像(a)、光瞳图像(b)和重叠灵敏度标绘图(c)的左侧栏中，示出滤波前的模拟的示例。在所述实施例中，使用滤波器，其在图12(e)中被指示为2217，并且滤波之后的模拟被示出于图12的包括强度图像(d)、光瞳图像(e)和重叠灵敏度标绘图(f)的右侧栏中。所述滤波在光瞳平面中或在傅里叶域中用以抑制或移除圆圈外的信息且保留圆圈内的信息。
图12(b)和图12(e)是光瞳图像1204和2204，分别在傅里叶域中示出滤波前后的光瞳图像。所述滤波将抑制上文所提及的串扰，如图8(b)中所图示的。目标斑1216和2216可以由从量测目标结构所散射的辐射形成，如在图8(b)中被图示为807。非目标斑1215(可选地为产品斑)可以由从所述非目标结构NT所散射的辐射形成。图12(b)中的NA区1214和图12(e)中的2214可以由量测工具/设备的检测系统的所模拟的成像光学器件的NA 604来限定，如在图8(b)中被图示为811。应注意，所述光瞳图像通过计算所述检测器图像的傅里叶变换而获得。在滤波之前，存在非目标斑1215，虽然其在利用滤波器进行滤波之后几乎不是不可见的，所述滤波器在图12(e)中被图示为圆圈2217。可选地，所述滤波器是超高斯滤波器，其可以在中部是平坦的且在其边缘处平缓地滚降即衰减。
如上文提及的，所述超高斯滤波器可以被设计成软化即柔滑化所述滤波器的边缘、而同时保持中心区平坦，如图10中示出，其可以有助于抑制由于与所述滤波器相关联的有效点扩散函数的旁瓣即副瓣的相对抑制而导致的所述检测器上的结构的图像中的振铃特征。
图12(a)和图12(d)是所述复合电场的在所述像平面处的强度图像1202和2202，与如图9(a)和图11中类似。强度图像1202和2202分别地对应于所述光瞳图像1204和2204。图12(a)和图12(d)可以是分别进行滤波和不进行滤波的相同入射辐射信息的图像，入射辐射信息可以是至少一个衍射阶的辐射。在图12(a)中，具有深色背景的强度图像中的三个白色结构1211、1212、1213可为非目标结构1211(可选地为产品结构)、第一量测目标X+d 1212和第二量测目标X-d 1213。在此模拟示例中，所述非目标结构与所述目标结构之间的距离d是1μm。对于此实施例，在滤波之后，所述非目标结构在所述强度图像中几乎不可见，而分别响应于图12(a)中的1212和1213的两个量测目标2212和2213的图像仍是可见的，如图12(d)中示出。所述滤波导致了在使所述检测器图像中的边缘模糊时可见的分辨率的损失。但实际上，当所述量测工具中所使用的信息基于例如ROI的某一区域内的平均强度时，这可能不是问题。
图12(c)和图12(f)示出分别地对应于1204和2204的重叠灵敏度曲线图1206和2206，其是在进行滤波和不进行滤波的情况下作为所述剪裁比的函数的重叠误差。X轴指示剪裁比，而Y轴指示重叠误差。在此示例中，所述重叠误差被限定为设置重叠值与根据所模拟的量测测量而获得的值之间的差值，根据所模拟的量测测量而获得的值可以基于所计算的目标上的、给定ROI上的强度不对称性来计算。在此模拟示例中使用0.4的NA。在Y＝0线周围的黑色曲线1218或2218示出在不存在任何邻近的非目标结构(可选地为产品结构)的情况下(即无串扰)的所述重叠误差。可以看出，与在不使用滤波器时相比，在进行滤波的情况下，重叠误差曲线对ROI较不敏感。也可见的是，在滤波之后所述重叠误差减小且所述重叠误差大致类似于在没有非目标结构(可选地为产品结构)的情况下将会存在的重叠误差(例如，作为线2218)。
在上文的模拟实施例中，所述量测目标具有770nm的间距，而邻近的非目标结构具有以50nm的步长从450nm至650nm变化的间距。虽然仅示出来自一个特定非目标结构间距的结果，其是所述非目标结构具有500nm的间距，但已模拟所有其它非目标结构间距。当所述非目标结构的间距充分地不同于所述目标间距时，则应用该结论。如果所述非目标结构的间距接近所述目标间距，则其可能无法由滤波器中的一些滤波器充分地移除且仍可能存在于经滤波的检测器图像中，并且对于这些情况，重叠灵敏度可以随着变动的ROI而增加，从而指示不良串扰抑制。
当所述非目标结构间距充分地不同于所述目标间距时，例如当所述非目标结构间距是450nm、500nm或550nm时，与当不使用滤波器时相比，在利用例如所述矩形滤波器1003的一些滤波器的情况下，则所述重叠误差可能对ROI较不敏感。当所述非目标结构间距不是充分地不同于所述目标间距时，例如当所述非目标结构间距是600nm或650nm时，则来自所述非目标结构的信号可能没有被所述滤波器充分地移除，这意味着所述非目标信号的至少一部分落入所述滤波器内部且显露于即出现在所述检测器中。
在利用一些滤波器，例如具有在中部是平坦的且在其边缘处平缓地滚降即衰减的传输函数的滤波器(可选地为超高斯滤波器1005或Sonine滤波器1007)的情况下，当所述非目标结构间距接近于所述目标间距时、或当所述非目标结构间距不是充分地不同于所述目标间距时，例如当所述非目标结构间距是600nm或650nm时，则所述重叠灵敏度小于当使用所述矩形滤波器1003时的重叠灵敏度。重叠误差曲线与在没有非目标结构(可选的产品结构)的情况下将会出现的重叠误差曲线(例如，作为线2218)的贴近性或紧密度(closeness)示出串扰移除或压制/抑制的有效性。
与例如使用所述矩形滤波器相比，使用在其边缘处平缓地滚降即衰减的滤波器(可选地为超高斯滤波器)可能造成点扩散函数的主瓣的略微增大，从而导致分辨率的较小损失。通过设计，所述检测器和光瞳图像可以看起来类似于使用矩形滤波器的检测器和光瞳图像。关键不同在于：当所述非目标结构的间距充分地不同于所述目标间距时，所述重叠误差可能明显地对ROI较不敏感。即使非目标结构的间距接近目标间距，所述重叠误差仍可以小于例如当使用所述矩形滤波器时的重叠误差。所述重叠误差曲线与黑色参考曲线的贴近性或紧密度示出使用超高斯滤波器的串扰减缓的有效性。
在上文所提及的模拟中，使用超高斯滤波器用于移除或抑制没有与已由所述目标结构所散射的辐射有关的所接收的辐射信息的至少一部分，而实际上也可以使用其它类型的滤波器，可选地为矩形滤波器和Sonine滤波器。所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。也可以经由模拟来提前优化和确定所述滤波器的特性。
如果NA区外部的所述区域平均具有较高量的光学像差，则滤波器的大小和形状的最优选择可以减小光学器件像差的影响。如图12(c)中可见的，串扰引发的重叠误差可以根据剪裁比而围绕零发生振荡。摆动的振幅指示所述串扰的严重程度。滤波器的大小和形状可以对所述摆动具有显著影响。平滑的(即变迹的)滤波器可以减轻所述摆动且抑制图像中的所述振铃特征，因而有助于减缓串扰引发的重叠误差。由于所使用滤波器的较小孔阑，这些优点的出现可能以分辨率的损失(即分辨率劣化)为代价。由于目标布局，则分辨率劣化可以被处理且可能不引入额外测量误差。
现将描述可以用于优化所述光瞳或傅里叶平面内的ROI的选择的实施例，即，使得将滤波选择性地应用(例如，在图7的方法的滤波步骤703期间)于比先前所描述方法更优化的光瞳区中。图13是描述这种方法的流程图。在步骤1300处，通过如已描述的相位获取和/或全息方法例如根据所接收的辐射信息来获得包括复合电场描述的相位获取图像。步骤1310包括对在步骤1300中所获得的复合场进行傅里叶变换以获得对应光瞳图像的傅里叶变换步骤。
作为步骤1300和1310的替代方案，或与步骤1300和1310组合，可以经由模拟例如基于对限定于掩模版上的理想结构的分析而获得用于优化的光瞳图像。在这种实施例中，针对这些结构的光瞳响应可以被模拟用于恰当的曝光/处理条件。可以针对目标及其周围环境预测这种光瞳响应。这种分析可以在所述层的设置期间被执行且可以原样地使用、或用作用于针对实际测量上的光瞳区域选择的进一步微调的起点(例如，首先执行所述模拟，并且此后执行步骤1300/1310)。
步骤1320是被执行用以优化所述光瞳(例如，如从步骤1300/1310所获得的光瞳，或模拟的光瞳)内的ROI的光瞳优化步骤。这可以包括自由选择方法(基于例如观测的试错法)。然而，这种复杂的方法可以是非常耗时的。较高效的优化步骤方法可以包括使用聚类算法(例如K均值)来识别这些区，并且仅比较这样的区的排列(permutation)。在步骤1330处，用于这种迭代的经优化光瞳(例如，已过滤掉所述ROI的外部的信息)是使用经滤波的辐射信息而进行的傅里叶逆变换以重新计算用于这种迭代的经优化过滤图像。
在步骤1340处，可以执行第一评估步骤以评估用于这种迭代的经优化光瞳。所述评估可以基于一个或更多个适合的关键性能指标(KPI)，所述一个或更多个关键性能指标描述所述ROI的稳定性，例如具有/不具有预期边缘的情况下的频率区域(frequencyregime)中的信号强度和/或图像对比度。更具体地，经优化光瞳将包括所述ROI内的最小化的或较小的边缘以及所述ROI相对于目标的剩余部分的高(例如，最大化的)对比度。第二评估步骤1350可以评估在所述光瞳或场平面中的衍射强度的晶片内变化。所述衍射强度(如已论述的)可能被邻近区域和特征所扰动，并且预期了另外的类似目标的不同的目标位点具有不同的周围环境。由此，最小的晶片内变化指示了良好的ROI。应注意，这种方法内的所述评估可以包括评估步骤1340、1350中的任一个或这两者。所述方法接着继续另一迭代直到所有候选ROI被评估和/或经优化ROI被识别出为止。经优化ROI接着可以用于使用本文中所披露的方法而进行的测量。
应了解，这种优化方法以每次迭代执行两个傅里叶变换步骤来在场平面与光瞳平面之间来回变换为代价。如此，可能期望限制每个优化的迭代次数(例如，使用如所描述的聚类算法)和/或执行完整优化的频率。所述光瞳优化可以在例如以下情况下被执行：
-仅在机器设置时(虽然这可能过于粗略)；
-仅在选配方案设置时；
-在每批次开始时；
-在每晶片开始时；
-由事件触发；例如当图像KPI(例如，诸如已描述的KPI)偏离超过触发阈值时。在这样的情况下，可以仅在每逢这种事件出现的时刻执行所述优化，或这可以用于与上文的频率中的一种频率的情况下的预先安排的ROI优化相结合使用。
这种方法在应用光瞳滤波器时导致了增大的灵活性，有所提高的耐受或抵抗与产品结构的串扰的稳固性即鲁棒性。所述方法可以在选配方案设置中或在每个批次或每个晶片操作时被自动化。
迄今为止，本文中所描述的方法已描述了根据与目标测量有关的所接收的复合场信息来滤除掉非目标相关的影响/扰动。这里，将描述基础构思的拓展，其将相反的衍射阶分离开，从而使得所述相反的衍射阶可以在相位获取(计算成像)量测中同时地被测量。所述方法可以单独地使用、或与用于滤除掉本文中所描述的外部非目标影响的滤波方法相组合使用。
在常规非计算量测中，已知技术包括通过使用“四重照射孔阑”来获得相反的较高衍射阶(例如，+1和-1阶)的单独的图像，所述四重照射孔阑包括仅在两个对角地相对的象限或四分体中的照射，留下另两个象限或四分体不用于检测。这种照射孔阑导致产生呈“正常照射模式”和“互补照射模式”(即利用同时地在相反方向上入射的照射)的同步测量。在所述光瞳平面中设置光楔，所述光楔引导所述衍射辐射且分离多个阶，使得在所述多个检测象限或四分体中的一个象限即四分体中检测一个衍射阶的部分且在另一检测象限或四分体中检测相反的衍射阶的部分。
提出基于对在已描述的方法中所获得的经重构光瞳的访问来以数字方式实施类似构思。提议包括以下步骤：从两个相反方向照射；例如以“正常照射模式”和“互补照射模式”，重构所述光瞳并且基于光瞳部位来分离在所述光瞳平面中的正常的和互补的信息。如果由正常的和互补的照射角度所述产生的所述衍射阶在所述光瞳中被分离，则仅这种方法起作用(如果所述衍射阶无法基于它们的位置在所述光瞳中被分离，则可以执行时间上连续的采集/获取)。这可以由对于照射模式(包括入射角和方位角的受限制范围)的正确选择来实现。这种照射模式可包括诸如已描述的“四重照射孔阑”。
这种分离允许在计算成像传感器构思中应用前述光楔的数字等效物。图14(a)示出示例性照射光瞳IlP和检测光瞳DP布置，其示出相对于检测光瞳DP的+1和-1衍射阶的可能部位(仅示出一个方向)。图14(b)是描述根据此构思的这种概述量测方法的流程图：
·步骤1400：使用计算成像(例如，基于根据图14(a)的照射和检测布置而获得的辐射信息)在所述光瞳平面中重构描述所述电场的光瞳表示P。
·步骤1410：将两个分离滤波器F1、F2应用于经重构的光瞳平面，以便将光瞳中的相反的衍射阶(例如，+1X阶信号和-1X阶信号)分离，由此提供大致互补的两个光瞳图像(分别与正常和互补模式有关)。因为每个衍射阶的光瞳内的近似部位即大概部位将是已知的，则可以基于光瞳部位来执行所述滤波。所述分离滤波器可以用硬件或软件形式实施。
·步骤1420：将光瞳图像Im1、Im2中的每个光瞳图像重构(以数字方式再成像)为场平面表示。
·步骤1430：应用算法以确定+1阶与-1阶之间的不对称性，其中该不对称性可以用所述电场的强度、或相位、或这两者的组合来表示。
如当前在基于衍射的重叠(DBO)中所进行的，两个经偏置的目标可以用于校准信号不对称性对于重叠的灵敏度。
在其中在相机上捕获到二阶衍射或更高阶衍射的较大间距的情况下，这些单独的阶也可以被分离。对于每个阶，图像可以独立地被处理以推断重叠。
当具有不同间距的光栅存在于视场中时，例如X与Y或多层目标之间的不同间距，则光瞳滤波也可以用于使这些单独的间距被单独地或分别成像。这将减小这些结构之间的串扰。
使用计算成像，不需要额外的硬件来分离各阶或同时产生使用正常/互补模式的灵活性。计算再成像也在对分离滤波器进行选择时提供较大的自由度，使得可以选择具有硬边缘或软边缘的滤波器(例如，以避免那些边缘处的衍射效应(变迹))。
上述实施例可以用于解决在所述计算成像中的问题，所述问题可以是通过使用如上文所提及的相干照射所引起的串扰问题。在一个实施例中，上述实施例可以使用软件域来解决硬件问题，完全利用在所述计算成像中使用算法。上述实施例可以允许利用移除或抑制在所述傅里叶域(或称作所述光瞳平面)中的不想要的区域，从而降低串扰的影响。上述实施例可以适于当非目标结构间距(可选地充分地)不同于所述目标间距时的情况。上述实施例可能不需要任何先验知识，这是因为根据相位获取方法所获得的图像提供了用以指定所述滤波器的所有信息。可以预期上述实施例相对于未被校准的或称作残余波前像差是稳固的即鲁棒的，这是因为这样的像差可能不影响所述非目标结构和目标信号在所述光瞳空间中的部位。
可以在例如图5的量测设备、检查设备、例如图1的光刻设备、和/或例如图2的光刻单元中提供上文所提及的实施例。
在另一实施例中，存在包括指令的计算机程序产品，所述指令当由处理器执行时使得执行上文所提及的实施例的方法。
在后续编号的方面中披露其它实施例：
1.一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的方法，所述方法包括
-接收表示由所述区域所散射的辐射的至少一部分的辐射信息，
-在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，
其中，所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
2.根据方面1所述的方法，其中所述目标信息包括目标结构尺寸(A)和相位梯度斜率(kx,y)中的至少一个。
3.根据方面1或2所述的方法，其中所述滤波器的特性包括：所述滤波器在傅里叶域中的中心频率(NAx,y)和所述滤波器在傅里叶域中的宽度(NAw)中的至少一种。
4.根据方面2和3所述的方法，其中所述滤波器的所述宽度与所述目标结构尺寸成反比且由以下表达式给出：
NNAw∝λ/A
其中λ是所述辐射的波长。
5.根据引用方面2和3的情况下的任一前述方面所述的方法，其中所述滤波器在所述傅里叶域中的中心频率基于相位梯度斜率，其中
Figure BDA0003552355150000341
其中λ是所述辐射的波长。
6.根据任一前述方面所述的方法，其中所述方法包括通过相位获取方法从所接收的辐射信息获得复合电场，可选地所述相位获取方法是直接相位获取测量或间接相位获取测量，可选地所述间接相位获取测量使用相位获取算法。
7.根据方面6所述的方法，其中所述方法包括对所述复合场进行傅里叶变换的动作。
8.根据任一前述方面所述的方法，其中所述方法包括获得包括所述目标信息的相位信号。
9.根据方面2和方面8所述的方法，其中从所述相位信号获得的所述目标信息包括所述目标结构尺寸和所述相位梯度斜率。
10.根据任一前述方面所述的方法，其中所述方法包括获得在所述傅里叶域中所接收的辐射信息的光瞳图像。
11.根据方面10所述的方法，其中所述方法包括随后使用经滤波的辐射信息执行傅里叶逆变换以重新计算经滤波的图像。
12.根据任一前述方面所述的方法，其中所述目标信息包括所述目标结构的间距。
13.根据方面12所述的方法，其中所述区域中的非目标结构不具有所述目标结构的间距。
14.根据任一前述方面所述的方法，其中所述方法包括提供由辐射源所发射的入射辐射。
15.根据任一前述方面所述的方法，其中所述方法包括利用检测器检测所述辐射信息。
16.根据任一前述方面所述的方法，其中所接收的辐射信息包括从所述目标结构所散射的一个或更多个非零阶衍射分量的信息。
17.根据任一前述方面所述的方法，其中滤波器的传输函数使得其在中部为平坦的且在其边缘处平缓地滚降。
18.根据任一前述方面所述的方法，其中入射辐射是完全空间相干的或部分空间相干的。
19.根据任一前述方面所述的方法，其中滤波器是振幅滤波器。
20.根据任一前述方面所述的方法，其中滤波器是软件域中的算法。
21.根据方面1至19中任一项的方法，其中滤波器是硬件滤波器。
22.根据任一前述方面所述的方法，其中在所述傅里叶域中在所接收的辐射信息的由所述目标结构所散射的第一部分与所接收的辐射信息的没有被所述目标结构散射的第二部分之间存在分离。
23.根据任一前述方面所述的方法，所述方法还包括：
-在所述傅里叶域中使用一个或更多个滤波器以用于分离在由所述区域所散射的辐射的所述至少一部分内的至少一对相反的较高衍射阶。
24.根据方面23所述的方法，其中所述辐射信息涉及在正常照射模式和在互补照射模式中所获得的辐射。
25.根据方面23或24所述的方法，包括以下步骤：
将数字分离滤波器应用于根据所述辐射信息重构的光瞳表示，所述数字分离滤波器能够操作以分离所述光瞳中的所述至少一对相反的衍射阶；和
重构分别与场平面中的所述相反的衍射阶中的每个衍射阶对应的光瞳图像。
26.根据方面25所述的方法，其中基于光瞳部位应用所述数字分离滤波器。
27.根据方面23至26中任一项所述的方法，包括确定相反的衍射阶之间的不对称性，所述不对称性包括强度、相位、或强度与相位的组合的不对称性。
28.根据方面23至27中任一项所述的方法，其中所述辐射信息包括与多对相反的衍射阶相关的信息；并且所述方法包括应用所述滤波器以分离这些衍射阶中的每个衍射阶。
29.根据任一前述方面所述的方法，包括执行关注的光瞳区优化步骤以优化在所述傅里叶域内的、使用所述滤波器进行所述移除或抑制的区。
30.根据方面29所述的方法，其中关注的光瞳区优化步骤包括执行以下各项的迭代：
-根据所述辐射信息重构光瞳表示和/或基于描述在掩模版上的结构的掩模版数据来模拟光瞳表示；
确定待评估的关注区且根据这种关注区来对所述光瞳表示进行滤波；
-确定经滤波的光瞳表示的经滤波的图像；和
相对于先前迭代的经滤波的图像来评估经滤波的图像。
31.根据方面30所述的方法，其中确定待评估的关注区包括自由地选择区或执行聚类算法以识别用于评估的区。
32.根据方面30或31所述的方法，其中评估步骤包括以下中的一者或两者：
评估待评估的关注区的稳定性；和
评估光瞳或场平面中的衍射强度的晶片内变化。
33.根据方面29至32中任一项所述的方法，其中在机器设置时、在选配方案设置时、在每批次开始时、或在每晶片开始时，执行所述关注的光瞳区优化步骤。
34.根据方面29至33中任一项所述的方法，其中在每次触发事件发生时执行所述关注的光瞳区优化步骤。
35.一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的方法，所述方法包括：
-接收表示由所述区域散射的辐射的至少一部分的辐射信息，
-在傅里叶域中使用一个或更多个滤波器以用于分离在由所述区域散射的辐射的所述至少一部分内的至少一对相反的较高衍射阶。
36.根据方面35所述的方法，其中所述辐射信息涉及在正常照射模式和在互补照射模式中所获得的辐射。
37.根据方面35或36所述的方法，包括以下步骤：
将数字分离滤波器应用于根据所述辐射信息重构的光瞳表示，所述数字分离滤波器能够操作以分离所述光瞳中的所述至少一对相反的衍射阶；和
重构分别与场平面中的所述相反的衍射阶中的每个衍射阶对应的光瞳图像。
38.根据方面37所述的方法，其中基于光瞳部位应用所述数字分离滤波器。
39.根据方面35至38中任一项所述的方法，包括确定相反的衍射阶之间的不对称性，所述不对称性包括强度、相位、或强度与相位的组合的不对称性。
40.根据方面35至39中任一项所述的方法，其中所述辐射信息包括与多对相反的衍射阶相关的信息；并且所述方法包括应用所述滤波器以分离这些衍射阶中的每个衍射阶。
41.根据任一前述方面所述的方法，其中所述量测测量将确定所述目标结构的特性。
42.根据方面41所述的方法，其中所述目标结构的特性是重叠、焦距和临界尺寸之一。
43.一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的量测设备，所述量测设备被配置成用于：
-接收表示由所述区域散射的辐射的至少一部分的辐射信息，
-在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，
其中，所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
44.一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的量测设备，所述量测设备包括处理器，所述处理器被配置成执行用于执行以下步骤的指令：
-接收表示由所述区域散射的辐射的至少一部分的辐射信息，
-在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，
其中，所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
45.一种用于在衬底的包括目标结构的区域上进行量测测量的量测设备，所述量测设备包括：
-源，所述源用于照射所述衬底上的区域，
-检测系统，所述检测系统用于接收表示由所述区域所散射的辐射的至少一部分的辐射信息，
-所述检测系统包括光瞳平面中的滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，
其中所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
46.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令当在处理器处执行时使得执行根据方面1至42中任一项所述的方法。
47.一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的量测设备，所述量测设备被配置成用于根据方面1至42中任一项所述的方法。
虽然在本文中可以具体提及光刻设备在IC制造中的使用，但是应理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于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，等等。
虽然在本文中可以具体提及在光刻设备的情境中的实施例，但是实施例可以用于其它设备。实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
虽然在本文中可以具体提及在检查或量测设备的情境下的本发明的实施例，但实施例可以用于其它设备中。实施例可以形成掩模检查设备、光刻设备、或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的对象的任何设备的部分。术语“量测设备”或“检查设备”)也可以指代检查设备或检测系统(或量测设备或量测系统)。例如包括实施例的所述检查设备可以用以检测衬底的缺陷或衬底上的结构的缺陷。在这种实施例中，所述衬底上的结构的关注的特性可能涉及所述结构中的缺陷、所述结构的特定部分的不存在、或所述衬底上的不想要结构的存在。
虽然上文可以具体提及在光学光刻的情境下对实施例的使用，但将了解，本发明可以在情境允许的情况下不限于光学光刻术，并且可以用于其它应用(例如，压印光刻术)。
虽然上文所描述的目标或目标结构(更通常地，在衬底上的结构)是出于测量的目的而专门设计和形成的量测目标结构，但在其它实施例中，可以对作为在所述衬底上所形成的器件的功能性部分的一个或更多个结构测量关注的性质。许多器件具有规则的类光栅结构。如本文中所使用的术语结构、目标光栅和目标结构不要求已具体针对正被执行的测量来设置所述结构。另外，量测目标的间距可以接近于所述散射仪的光学系统的分辨率极限或可能更小，但可以比典型非目标结构(可选地为由光刻过程在所述目标部分C中所制作的产品结构)的尺寸大得多。在实践上，可以将所述目标结构内的重叠光栅的线和/或空间制造为包括尺寸上与非目标特征类似的较小结构。
虽然上文已描述特定实施例，但应了解，可以用与所描述方式不同的其它方式来实践本发明。以上描述旨在是例示性的，而不是限制性的。因而，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐明的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。
虽然具体提及“量测设备/工具/系统”或“检查设备/工具/系统”，但这些术语可以指代相同或类似类型的工具、设备或系统。例如，包括本发明的实施例的检查或量测设备可以用以确定衬底上或晶片上的结构的特性。例如，包括本发明的实施例的检查设备或量测设备可以用以检测衬底的缺陷、或衬底上或晶片上的结构的缺陷。在这样的实施例中，衬底上的所述结构的关注的特性可能关于所述结构中的缺陷、所述结构的特定部分的不存在、或所述衬底上或所述晶片上的不想要的结构的存在。
图13是图示可以辅助实施本文中所披露的方法和流程的计算机系统1600的框图。计算机系统1600包括用于通信信息的总线1602或其它通信机构，和与总线1602耦接以用于处理信息的处理器1604(或多个处理器1604和1605)。计算机系统1600也包括耦接至总线1602以用于储存待由处理器1604执行的信息和指令的主存储器1606，诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态储存装置。主存储器1606也可以用于在待由处理器1604执行的指令的执行期间储存临时变量或其它中间信息。计算机系统1600还包括耦接至总线1602以用于储存用于处理器1604的静态信息和指令的只读存储器(ROM)1608或其它静态储存装置。提供诸如磁盘或光盘之类的储存装置1610，并且将其耦接至总线1602以用于储存信息和指令。
计算机系统1600可以经由总线1602耦接至用于向计算机用户显示信息的显示器1612，诸如阴极射线管(CRT)或平板显示器或触控面板显示器。包括字母数字按键和其它按键的输入装置1614耦接至总线1602以用于将信息和命令选择通信至处理器1604。另一类型的用户输入装置是用于将方向信息和命令选择通信至处理器1604且用于控制显示器1612上的光标移动的光标控制件1616，诸如鼠标、轨迹球或光标方向按键。这种输入装置通常具有在两个轴线(即第一轴线(例如，x)和第二轴线(例如，y))上的两个自由度，其允许装置指定平面中的位置。触控面板(屏幕)显示器也可以用作输入装置。
可以由计算机系统1600响应于处理器1604执行主存储器1606中所包含的一个或更多个指令的一个或更多个序列而执行如在本文中所描述的一个或更多个方法。可以将这些指令从诸如储存装置1610之类的另一计算机可读介质读取至主存储器1606中。主存储器1606中包含的指令序列的执行使处理器1604执行本文中所描述的过程步骤。呈多处理布置的一个或更多个处理器也可以用于执行所述主存储器1606中所包含的指令序列。在替代实施例中，可代替或结合软件指令而使用硬连线电路系统。因此，本文中的描述不限于硬件电路与软件的任何特定组合。
如本文中所使用的术语“计算机可读介质”是指参与将指令提供至处理器1604以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如储存装置1610。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器1606。传输介质包括同轴缆线、铜线和光纤，包括了包含总线1602的电线。传输介质也可以采取声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外线(IR)数据通信期间产生的声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、软性磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它实体介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或卡匣、如下文所描述的载波，或可供计算机读取的任何其它介质。
各种形式的计算机可读介质被参与到将一个或更多个指令的一个或更多个序列携载至处理器1604以供执行。例如，最初可以将所述指令承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载至其动态存储器中，并且使用调制解调器通过电话线发送指令。在计算机系统1600本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，并且使用红外线传输器将数据转换成红外线信号。耦接至总线1602的红外线检测器可接收红外线信号中所承载的数据且将数据放置在总线1602上。总线1602将数据承载至主存储器1606，处理器1604从所述主存储器获取和执行指令。由主存储器1606所接收的指令可以可选地在由处理器1604执行之前或之后被储存在储存装置1610上。
计算机系统1600也优选地包括耦接至总线1602的通信接口1618。通信接口1618提供与连接至局域网络1622的网络链路1620的双向数据通信耦接。例如，通信接口1618可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器，以提供通往对应类型的电话线的数据通信连接。作为另一示例，通信接口1618可以是局域网络(LAN)卡以提供通往兼容LAN的数据通信连接。也可以实施无线链路。在任何这种实施中，通信接口1618发送和接收电信号、电磁信号或光学信号，所述信号承载表示各种类型的信息的数字数据串流。
网络链路1620通常通过一个或更多个网络而将数据通信提供至其它数据装置。例如，网络链路1620可以通过局域网络1622向主计算机1624或向由因特网服务提供商(ISP)1626操作的数据装备提供连接。ISP 1626继而通过全球封包数据通信网络(现通常被称作“因特网”1628)而提供数据通信服务。局域网络1622和因特网1628两者都使用承载数字数据串流的电信号、电磁信号或光学信号。经过各种网络的信号和在网络链路1620上且经过通信接口1618的信号(所述信号将数字数据承载至计算机系统1600和从计算机系统承载数字数据)是输送信息的载波的示例形式。
计算机系统1600可以经过网络、网络链路1620和通信接口1618发送消息和接收包括过程代码的数据。在因特网示例中，服务器1630可以经过因特网1628、ISP 1626、局域网络1622和通信接口1618而传输用于应用程序的所请求的代码。例如，一个这样的下载应用程序可以提供用于对本文中所描述的一种或更多种技术。所接收的代码可以在接收时由处理器1604执行，和/或储存在储存装置1610或其它非易失性储存装置中以供稍后执行。以这种方式，计算机系统1600可以获得呈载波形式的应用程序代码。

Claims (15)

1.一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的方法，所述方法包括
-接收表示由所述区域所散射的辐射的至少一部分的辐射信息，
-在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，
其中，所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标信息包括目标结构尺寸(A)和相位梯度斜率(kx,y)中的至少一个。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述滤波器的特性包括：所述滤波器在傅里叶域中的中心频率(NAx,y)和所述滤波器在傅里叶域中的宽度(NAw)中的至少一种。
4.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其中所述滤波器的所述宽度与所述目标结构尺寸成反比且由以下表达式给出：
NNAw∝λ/A
其中λ是所述辐射的波长。
5.根据引用权利要求2和3的情况下的任一前述权利要求所述的方法，其中所述滤波器在所述傅里叶域中的中心频率基于相位梯度斜率，其中
Figure FDA0003552355140000011
其中λ是所述辐射的波长。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括通过相位获取方法从所接收的辐射信息获得复合电场，可选地所述相位获取方法是直接相位获取测量或间接相位获取测量，可选地所述间接相位获取测量使用相位获取算法。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法包括对所述复合场进行傅里叶变换的动作。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括获得包括所述目标信息的相位信号。
9.根据权利要求2和权利要求8中任一项所述的方法，其中从所述相位信号获得的所述目标信息包括所述目标结构尺寸和所述相位梯度斜率。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述目标信息包括所述目标结构的间距。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中滤波器的传输函数使得其在中部为平坦的且在其边缘处平缓地滚降。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，所述方法还包括：
-在所述傅里叶域中使用一个或更多个滤波器以用于分离在由所述区域所散射的辐射的所述至少一部分内的至少一对相反的较高衍射阶。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，包括执行关注的光瞳区优化步骤以优化在所述傅里叶域内的、使用所述滤波器进行所述移除或抑制的区。
14.一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的方法，所述方法包括：
-接收表示由所述区域散射的辐射的至少一部分的辐射信息，
-在傅里叶域中使用一个或更多个滤波器以用于分离在由所述区域散射的辐射的所述至少一部分内的至少一对相反的较高衍射阶。
15.一种用于在衬底的包括目标结构的至少一部分的区域上进行量测测量的量测设备，所述量测设备被配置成用于：
-接收表示由所述区域散射的辐射的至少一部分的辐射信息，
-在傅里叶域中使用滤波器以用于移除或抑制所接收的辐射信息的、与已由所述目标结构散射的辐射不相关的至少一部分，以用于获得用于所述量测测量的经滤波的辐射信息，
其中，所述滤波器的特性基于与所述目标结构相关的目标信息。
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