CN114830038A - 光学确定结构中不同层中金属特征之间的电接触 - Google Patents

Abstract

描述了光学地确定结构中不同层中的金属特征是否彼此电接触。当金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，导致检测到反射辐射中的一个或多个共振时，基于一个或多个共振的光谱位置，确定不同层中的金属特征彼此接触或不接触。当金属特征由相同金属形成并且具有相同尺寸时，响应于检测到与金属特征相关联的单个共振，确定不同层中的金属特征彼此接触，并响应于检测到与金属特征相关联的两个以上共振，确定彼此不接触。

Description

光学确定结构中不同层中金属特征之间的电接触

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月19日提交的EP申请19218265.7和于2020年10月7日提交的EP申请20200638.3的优先权，这两项申请通过引用全部结合于此。

技术领域

这里的描述整体涉及光学地确定结构中不同(例如，第一和第二)层中的(例如，第一和第二)金属特征(metallic feature)之间的电接触。

背景技术

光刻投影设备，可用于例如集成电路(IC)的制造中。图案化装置(例如，掩模)可以包括或提供对应于IC的单独层的图案(“设计布局”)，并且该图案可以通过诸如通过图案化装置上的图案照射目标部分的方法，转移到已经涂覆有辐射敏感材料层(“抗蚀剂”)的衬底(例如，硅片)上的目标部分(例如，包括一个或多个管芯)上。通常，单个衬底包括多个相邻的目标部分，图案被光刻投影设备连续转移到这些目标部分，一次一个目标部分。在一种光刻投影设备中，在一次操作中将整个图案化装置上的图案转移到一个目标部分上。这种设备通常称为步进器(stepper)。在另一种设备中，通常被称为步进-扫描设备，投影光束在给定参考方向(“扫描”方向)上扫描图案化装置，同时同步地平行或反平行于该参考方向移动衬底。图案化装置上的图案的不同部分逐渐转移到一个目标部分。通常，由于光刻投影设备将具有减小比M(例如4)，所以衬底移动的速度F将是投影光束扫描图案化装置的速度的1/M倍。关于如本文所述的光刻装置的更多信息可以从美国6,046,792收集，以供示例参考。

在将图案从图案化装置转移到衬底之前，衬底可以经历各种工艺，例如涂底、抗蚀剂涂覆和软烘烤。在曝光之后，衬底可以经历其他过程(“曝光后过程”)，例如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤和转移图案的测量/检查。这一系列工艺被用于制作器件的单个层(例如IC)的基础。然后，衬底可以经历各种工艺，例如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、沉积、化学机械抛光等，所有这些工艺都旨在完成器件的单个层。如果器件中需要多个层，则对每一层重复整个过程或其变体。最终，器件将存在于衬底上的每个目标部分中。然后通过诸如切割或锯切的技术将这些器件彼此分离，使得单个器件可以安装在载体上，连接到引脚等。

因此，诸如半导体器件的制造器件通常涉及使用多个制造工艺处理衬底(例如，半导体晶片)以形成器件的各种特征和多个层。这些层和特征通常使用例如沉积、光刻、蚀刻、沉积、化学机械抛光和离子注入来制造和处理。可以在衬底上的多个管芯上制造多个器件，然后将其分离成单独的器件。该器件制造工艺可以被认为是图案化工艺。图案化工艺包括图案化步骤，例如使用光刻设备中的图案化装置的光学和/或纳米压印光刻，以将图案化装置上的图案转移到衬底上，并且通常但可选地涉及一个或多个相关的图案处理步骤，例如通过显影设备进行抗蚀剂显影、使用烘烤工具烘烤衬底、使用蚀刻设备使用图案蚀刻、沉积等。

如前所述，光刻是诸如IC的器件制造中的中心步骤，其中在衬底上形成的图案定义了诸如微处理器、存储芯片等器件的功能元件。类似的光刻技术也用于平板显示器、微机电系统(MEMS)和其他器件的形成中。

随着半导体制造工艺的不断进步，功能元件的尺寸不断减小，而每个器件的功能元件(如晶体管)的数量在过去几十年中稳步增加，遵循通常称为“摩尔定律”的趋势。在当前的技术状态下，使用光刻投影设备制造器件层，所述光刻投影设备使用来自深紫外照明源的照明将设计布局投影到衬底上，产生尺寸远低于100纳米的单个功能元件，即小于来自照明源(例如，193纳米照明源)的辐射波长的一半。

根据分辨率公式CD＝k₁×λ/NA,其中λ是使用的辐射波长(目前大多数情况下为248nm或193nm)，NA是光刻投影设备中投影光学件的数值孔径，CD是“临界尺寸”--通常是印刷的最小特征尺寸--而k₁是经验分辨率因子，具有尺寸小于光刻投影设备的经典分辨率限制的特征被打印的该工艺，通常已知为低-k₁光刻。通常，k₁越小，就越难以在衬底上再现类似于设计者为实现特定的电功能和性能而规划的形状和尺寸的图案。为了克服这些困难，将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备、设计布局或图案化装置。例如，这些包括但不限于NA和光学相干性设置的优化、定制照明方案、相移图案化器件的使用、设计布局中的光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学和工艺校正”)，或通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种被配置为确定结构中不同层中的金属特征是否彼此电接触的系统。所述系统包括辐射源，所述辐射源被配置为用辐射照射所述结构的目标部分。所述目标部分包括所述结构的第一层中的第一金属特征和所述结构的第二层中的第二金属特征。该系统包括一个或多个传感器，该传感器被配置为检测来自第一金属特征和第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振。该系统包括一个或多个处理器，可操作地耦接到辐射源和一个或多个传感器。所述一个或多个处理器被配置为基于(i)检测到的共振的数量或(ii)检测到的共振的谱位置，来确定第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征是否彼此电接触。

在一个实施例中，第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得由一个或多个传感器检测到反射辐射中的一个或多个共振，并且第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征被一个或多个处理器基于一个或多个共振的谱位置确定为彼此电接触或非电接触。在一个实施例中，第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且一个或多个处理器被配置成使得响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的单个共振，而确定第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征彼此电接触，并且响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的两个以上共振而确定彼此非电接触。

在一个实施例中，所述一个或多个共振包括等离激元共振。

在一个实施例中，所述一个或多个共振主要包括反射辐射中的偶极(但也可以包括四极和/或磁偶极)表面等离激元极化共振。

在一个实施例中，所述一个或多个传感器包括一个或多个分光计检测器，所述分光计检测器被配置为检测作为反射辐射的波长的函数的强度。

在一个实施例中，所述一个或多个传感器被配置为法向入射检查设备，其中所述一个或多个传感器以与目标部分垂直的角度定向，或者被配置为斜向入射检查设备，其中所述一个或多个传感器以与目标部分非垂直的角度定向。

在一个实施例中，辐射源被配置成使得辐射包括用透镜系统准直并通过干涉滤光片和偏振器透射的宽带白光。

在一个实施例中，第一金属特征和第二金属特征包括延伸穿过第一层和第二层的过孔的不同部分。

在一个实施例中，单个共振包括反射辐射的波长谱中的最大值。

在一个实施例中，结构的第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征被布置成阵列。阵列具有间距。检测来自第一金属特征和第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振包括用一个或多个传感器检测与间距相关联的共振。

在一个实施例中，与间距相关联的共振是法诺(Fano)共振。

在一个实施例中，与间距相关联的共振具有共振形状。第一金属特征和第二金属特征是否电接触的确定基于共振形状。

在一个实施例中，所述一个或多个处理器还被配置成基于与所述间距相关联的共振来促进调整所述阵列的间距。

在一个实施例中，所述一个或多个处理器还被配置成基于检测到的一个或多个共振，来确定与所述结构的目标部分相关联的套刻、制造工艺故障率、临界尺寸和临界尺寸方差中的一个或多个。

根据另一实施例，提供了一种用于确定结构中不同层中的金属特征是否彼此电接触的方法。所述方法包括用辐射源用辐射照射所述结构的目标部分。所述目标部分包括所述结构的第一层中的第一金属特征和所述结构的第二层中的第二金属特征。该方法包括用一个或多个传感器检测来自第一金属特征和第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振。该方法包括：利用一个或多个处理器，基于检测到的一个或多个共振，确定第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征是否彼此电接触。在一个实施例中，第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得反射辐射中的至少两个不同的共振被一个或多个传感器检测到，并且第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征被一个或多个处理器基于检测到的共振的谱位置确定为彼此电接触或非电接触。在一个实施例中，第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且一个或多个处理器被配置成使得响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的单个共振而确定第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征彼此电接触，并且响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的两个以上共振而确定彼此非电接触。

根据另一实施例，提供了一种用于确定半导体器件制造设备的调整的方法。该方法包括用辐射照射半导体器件的目标部分。目标部分包括半导体器件的第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征。该方法包括检测来自第一金属特征和第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振。该方法包括基于检测到的一个或多个共振来确定第一层和第二层的相对位置。该方法包括基于检测到的一个或多个共振来确定第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征是否彼此电接触。在一个实施例中，第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得反射辐射中的一个或多个共振被一个或多个传感器检测，并且第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征被一个或多个处理器基于一个或多个共振的谱位置确定为彼此电接触或非电接触。在一个实施例中，第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的单个共振而被确定为彼此电接触，并且响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的两个以上共振而被确定为彼此非电接触。该方法包括基于不同层的相对位置和/或第一金属特征和第二金属特征是否彼此电接触的确定来确定一个或多个半导体器件制造工艺参数。该方法包括基于所确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数确定对半导体器件制造设备的调整。

根据另一实施例，描述了一种用于确定结构中不同层的相对位置的方法。该方法包括用辐射照射结构的目标部分。所述目标部分包括所述结构的不同层中的金属特征。所述方法包括检测来自所述金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；以及基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置。

在一个实施例中，辐射包括光。

在一个实施例中，确定不同层的相对位置包括确定不同层之间的相对移位。在一个实施例中，确定不同层的相对位置包括确定与不同层相关联的套刻。

在一个实施例中，该方法还包括基于检测到的一个或多个共振来确定不同层中的金属特征是否彼此接触。

在一个实施例中，不同层中的金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这导致在反射辐射中检测到至少两个不同的共振。

在一个实施例中，基于至少两个不同共振之间的距离，确定不同层中的金属特征彼此接触或不接触。

在一个实施例中，至少两个不同共振之间的距离对应于不同层相对于彼此移位的量。

在一个实施例中，不同层中的金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且响应于检测到与金属特征相关联的单个共振而确定为彼此接触。

在一个实施例中，不同层中的金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且响应于检测到与金属特征相关联的两个以上共振而确定为彼此不接触。

在一个实施例中，共振之间的距离对应于不同层相对于彼此移位的量。

在一个实施例中，不同的层包括两个层，每个层具有至少一个金属特征。

在一个实施例中，金属特征包括延伸穿过不同层的过孔的不同部分。

在一个实施例中，所述一个或多个共振包括等离激元共振。

在一个实施例中，单个共振包括反射辐射的波长谱中的最大值。

在一个实施例中，结构的不同层中的金属特征排列成阵列。阵列可以具有间距。检测来自金属特征的反射辐射中的一个或多个共振包括检测与间距相关联的共振。

在一个实施例中，与间距相关联的共振是法诺共振。

在一个实施例中，与间距相关联的共振具有共振形状。基于共振形状确定不同层的相对位置。换句话说，与间距相关的共振导致了不对称的线形状。通过表征该线形状的非对称性来确定不同层的相对位置。

在一个实施例中，确定不同层的相对位置包括基于与间距相关联的共振来确定与不同层相关联的套刻。

在一个实施例中，该方法还包括基于与间距相关联的共振来调整阵列的间距。

在一个实施例中，该结构包括半导体器件的至少一部分。

在一个实施例中，基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置作为半导体器件制造工艺的一部分来执行。

在一个实施例中，该方法还包括基于不同层的相对位置来调整半导体器件制造工艺或半导体器件的设计。

根据另一实施例，提供了一种用于确定半导体器件制造设备的调整的方法。该方法包括用辐射照射半导体器件的目标部分。目标部分包括半导体器件的不同层中的金属特征。所述方法包括检测来自所述金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置；基于所述不同层的相对位置确定一个或多个半导体器件制造工艺参数；以及基于所确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数，确定对半导体器件制造设备的调整。

在一个实施例中，辐射包括光。

在一个实施例中，确定不同层的相对位置包括确定作为半导体器件制造工艺的一部分的套刻。

在一个实施例中，所确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数包括掩模设计、计量目标设计、半导体器件设计、辐射强度、辐射入射角、辐射波长、光瞳尺寸和/或形状、和抗蚀剂材料中的一个或多个。

在一个实施例中，该方法还包括基于所确定的调整，来调整半导体器件制造设备。

根据另一实施例，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括在其上记录有指令的非暂态计算机可读介质，当由计算机执行时所述指令，实现上述方法的任意和/或全部。

根据另一实施例，提供了一种被配置为确定结构中不同层的相对位置的系统。所述系统包括辐射源，所述辐射源被配置为用辐射照射所述结构的目标部分。所述目标部分包括所述结构的不同层中的金属特征。所述系统包括一个或多个传感器，所述传感器被配置为检测来自所述金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；以及一个或多个处理器，被配置为基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置。

在一个实施例中，辐射包括光。

在一个实施例中，确定不同层的相对位置包括确定不同层之间的相对移位。

在一个实施例中，确定不同层的相对位置包括确定与不同层相关联的套刻。

在一个实施例中，所述一个或多个处理器还被配置成基于检测到的一个或多个共振来确定不同层中的金属特征是否彼此接触。

在一个实施例中，不同层中的金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得反射辐射中的至少两个不同的共振被一个或多个传感器检测。

在一个实施例中，所述一个或多个处理器基于至少两个不同共振之间的距离，来确定所述不同层中的金属特征彼此接触或不接触。

在一个实施例中，一个或多个处理器被配置成使得至少两个不同共振之间的距离对应于不同层相对于彼此移位的量。

在一个实施例中，一个或多个处理器被配置成使得不同层中的金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且响应于检测到与金属特征相关联的单个共振而被确定为彼此接触。

在一个实施例中，一个或多个处理器被配置成使得不同层中的金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且响应于检测到与金属特征相关联的两个以上共振而确定为彼此不接触。

在一个实施例中，共振之间的距离对应于不同层相对于彼此移位的量。

在一个实施例中，不同的层包括两个层，每个层具有至少一个金属特征。

在一个实施例中，金属特征包括延伸穿过不同层的过孔的不同部分。

在一个实施例中，所述一个或多个共振包括等离激元共振。

在一个实施例中，单个共振包括反射辐射的波长谱中的最大值。

在一个实施例中，结构的不同层中的金属特征排列成阵列。阵列可以具有间距。检测来自金属特征的反射辐射中的一个或多个共振包括用一个或多个传感器检测与间距相关联的共振。

在一个实施例中，与间距相关联的共振是法诺共振。

在一个实施例中，与间距相关联的共振具有共振形状。由一个或多个处理器基于共振形状确定不同层的相对位置。换句话说，与间距相关的共振导致了不对称的线形状。通过表征该线形状的非对称性来确定不同层的相对位置。

在一个实施例中，一个或多个处理器被配置为使得确定不同层的相对位置包括基于与间距相关联的共振来确定与不同层相关联的套刻。

在一个实施例中，所述一个或多个处理器还被配置成基于与所述间距相关联的共振来促进调整所述阵列的间距。

在一个实施例中，该结构包括半导体器件的至少一部分。

在一个实施例中，一个或多个处理器被配置为使得基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置被执行为半导体器件制造工艺的一部分。在一个实施例中，所述一个或多个处理器还被配置成基于不同层的相对位置促进半导体器件制造工艺的调整或半导体器件的设计。

附图说明

在结合附图回顾以下对特定实施例的描述时，上述方面以及其他方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

图1示出了根据实施例的成品率对套刻曲线的示例。

图2示意性地描绘了根据实施例的光刻设备。

图3示意性地描绘了根据实施例的光刻单元或集群的实施例。

图4示意性地描绘了根据实施例的示例检查系统和计量技术。

图5示意性地示出了根据实施例的示例检查系统。

图6示出了根据实施例的检查系统的照明点和计量目标之间的关系。

图7示出了根据实施例的用于确定结构中不同层的相对位置的方法。

图8A示出了根据实施例的在包括不同金属的不同层中的金属特征，以及在反射辐射中检测到的两个对应的共振。

图8B示出了根据实施例的包括相同金属和相同尺寸的不同层中的金属特征，以及示出接触和非接触特征的相应示例检测的共振。

图9示出了根据实施例的与间距相关联的检测到的共振。

图10示意性地描绘了根据实施例的基于测量数据导出多个感兴趣变量的过程。

图11是根据实施例的示例计算机系统的框图。

图12是根据实施例的类似于图2的光刻投影设备的示意图。

图13是根据实施例的图12中的设备的更详细的视图。

图14是根据实施例的图12和图13的设备的源极收集器模块的更详细的视图。

具体实施方式

电压对比(VC)是一种常用的缺陷检测方法。它在计量学中的应用可能需要专用的监测标记并使用扫描电子显微镜进行检查。通过在工艺中半导体器件的两个(或更多)不同层上形成套刻的金属图案来创建电压对比度监测标记。最底部的层必须具有与晶片衬底的电连接(例如，与地的连接)，以便电压对比法正常工作。取决于半导体器件制造工艺，在最底层之上的顶部或其他上层中的金属图案可以或可以不具有与最底层的电连接(例如，与地的连接)，其在扫描电子显微镜成像上显示为亮(连接到地)或暗(不连接到地)电压对比度点。亮点和暗点提供一层是否与另一层电连接的指示。在对标记集合进行平均时，可以构造出成品率曲线。

电压对比是一种基于扫描电子显微镜的技术，通常比光学测量慢得多。虽然可以使用电压对比来确定各种度量，但基于电压对比测量确定的半导体器件制造操作处理窗口通常不准确，因为电压对比仅对电压对比套刻监视标记的层之间的接地路径的非常高的电阻敏感。

用光学检查技术也可以发现缺陷。作为半导体器件制造中的一个示例，光学套刻检测(例如，确定半导体器件的不同层中特征的相对位置)目前用不同的光学方法执行。例如，对于结构的间距大于辐射波长的结构，可以通过比较反射辐射的较高衍射级来进行。这种基于衍射的套刻的光学检测在应用中往往局限于结构间距小于辐射波长的情况。检测更高的衍射级带来了技术挑战，这进一步限制了允许的间距与波长比。作为另一个示例，在倾斜照明中，反射光在不同照明方向上的不对称性也被用来推断介质(可能还有金属)光栅的潜在套刻，甚至在亚波长间距下也是如此。

通过非限制性示例，图1示出了成品率5相对于套刻7曲线3的示例。成品率5是工艺成品率的指示。例如套刻7可能有纳米单位。标记9可用于确定套刻余量11和/或套刻估计13，如图所示。通过非限制性示例，可以1)用逻辑曲线拟合数据，2)得到平台的成品率值，3)找到对应于平台值(plateau value，平稳值)的99％(图1中的垂直线)的平台端点的编程套刻，其中4)套刻估计(13)是这两个编程套刻的和，而套刻边缘是差值的绝对值。

有利的是，半导体器件的层(例如，第一层和第二层)中的金属特征(例如，第一金属特征和第二金属特征)当用来自用于光学检查(这是比电压对比和扫描电子显微镜更快和更容易使用的方法)的正常辐射源的辐射照射时，产生共振效应，该共振效应可以被用作典型光学或电压对比方法的替代方法。(为了澄清起见，光学并不一定指电磁波谱中的光学部分。它也可能包括红外线甚至太赫兹。在本文中，光学测量可以松散地指“电磁波”测量，而不是使用电子测量。)现有的方法(例如，电压对比和电流光学测量方法)没有利用上面描述的效果。本系统和方法也可用于检测亚波长间距的结构，这是基于衍射的光学方法所不能做到的。这意味着本系统和方法可用于直接对半导体器件特征进行测量，而不需要特殊标记。此外，本系统和方法依赖于线性光学效应，其是可重复的(例如，与电压对比方法不同)。为了进行比较，利用电压对比，同一特征的不同测量有时会显示不同的结果，使测量数据的解释变得复杂。由于不稳定的充电条件、表面污染或其他未知原因，在不同时间对相同特征的VC测量有时会显示不同的结果。VC测量也可能导致潜在的样品损坏。电子往往对样品具有破坏性，在提供可接受的测量的同时，保持足够低的剂量以将损坏保持在可接受的最低值是一个关注点。光学测量技术没有这些缺点和其他缺点。

金属特征表现出对金属特征的几何和/或相对位置敏感的等离激元共振。这些共振可用于确定半导体器件的不同层中的金属特征之间是否存在电接触。可以在从半导体器件的层反射的辐射(例如，用于测量的反射信号或光谱)中检测共振，而不考虑衍射级数。在特定衍射级上进行测量对入射照明方向(它决定反射级的角度)和必须收集属于特定衍射级的衍射光的检测器组件，提出了额外的硬件挑战。与特定衍射级无关的方法通常使定位检测器设备更容易。该方法不依赖于衍射级，因为它通过观察频谱来感知计量参数。

反射辐射中的共振依赖于接触的程度，这是由于表面等离激元共振对几何形状的敏感性(例如，半导体器件结构的不同层中金属特征之间的相对移位和接触)。例如，如果结构的不同层中的两个金属特征在物理上(例如电)接触，在反射辐射中可能会有一个共振，每个共振对应于两个特征(由波长谱中的两个最大值表示)。如果两个金属特征失去接触，这将再次影响共振波长，因为在失去接触后几何形状的根本变化。在隔离的两个层在相同波长具有共振的特殊情况下，两个共振之间的分离(最大值)、在波长谱中共振(最大值)的位置、共振的相对强度(例如，指示最大值的峰值的高度)和/或反射信号中的其他信息可用于确定各种度量。

例如，如果第一层和第二层中的第一金属特征和第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，则可以检测到反射辐射中的至少两个不同的共振。(是否真的检测到两个共振取决于检测器的带宽和/或其他因素。同样，有时材料具有如此高的吸收，以至于只有主要的偶极共振保持可见)。基于(例如，一个或多个)共振的谱位置、至少两个不同共振之间的距离和或其他信息，确定不同层中的金属特征彼此接触或不接触。如果第一层和第二层中的第一金属特征和第二金属特征由相同的金属形成并且具有相同的尺寸，则如果金属特征彼此接触，则检测到与金属特征相关联的单个共振，如果金属特征彼此不接触，则可以检测到两个(或更多个)共振。下文对此作进一步说明。

在一些实施例中，与上述等离激元共振结合和/或代替上述等离激元共振，可以使用与金属特征阵列的间距相关联的共振来确定对准，如本文所述。

这里的描述整体涉及掩模制造和图案化工艺。更具体地，以下段落描述了系统和/或相关系统的多个组件，以及用于确定结构中层的相对位置的方法。如上所述，这些系统和方法可用于半导体器件制造工艺中的套刻和/或其他测量，例如，或在其他操作期间。

尽管在本文中可以具体地参考用于半导体器件的集成电路(IC)的制造，但应当理解，这里的描述具有许多其他可能的应用。例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种可替代的应用的上下文中，本文中术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用应被认为分别可与更一般的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”互换。

此处使用的术语“投影光学系统”应广义地解释为包括各种类型的光学系统，包括例如折射光学系统、反射光学系统、孔径和折反光学系统。术语“投影光学系统”还可以包括根据这些设计类型中的任何一种操作的组件，用于集体或单独地引导、整形或控制投影辐射光束。术语“投影光学系统”可以包括光刻投影设备中的任何光学组件，无论该光学组件位于光刻投影设备的光路上的哪个位置。投影光学系统可包括用于在辐射通过图案化装置之前对来自源的辐射进行整形、调节和/或投影的光学组件，和/或用于在辐射通过图案化装置之后对辐射进行整形、调节和/或投影的光学组件。投影光学系统通常不包括光源和图案化装置。

作为介绍，图2示意性地描绘了光刻设备LA的实施例。该装置包括：照明系统(照明器)IL，其被配置为调节辐射光束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；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，并连接到第一定位器PM，第一定位器PM被配置成根据某些参数精确地定位图案化装置；衬底台(例如，晶片台)WT(例如，WTa、WTb或两者)被配置为容纳衬底(例如，电阻涂覆的晶片)W，并耦接到第二定位器PW，所述第二定位器PW被配置为根据某些参数精确地定位所述衬底；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置为将通过图案化装置MA赋予辐射光束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且通常被称为场)上。该投影系统被支撑在参考框架(RF)上。

如图所示，该设备是透射型的(例如采用透射掩模)。或者，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程镜面阵列，或者采用反射掩模)。

照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。当源是准分子激光器时，例如，源和光刻设备可以是分开的实体。在这种情况下，源不被认为构成光刻设备的一部分，并且辐射光束借助光束传递系统BD从光源SO传递到照明器IL，该光束传递系统BD包括例如合适的定向镜和/或光束扩展器。在其他情况下，例如当源是汞灯时，源可能是设备的一个组成部分。源SO和照明器IL，如果需要，连同光束传递系统BD，可以称为辐射系统。

照明器IL可以改变光束的强度分布。照明器可以被设置成限制辐射光束的径向范围，使得在照明器IL的光瞳平面中的环形区域内强度分布为非零。另外或可选地，照明器IL可操作以限制光束在光瞳平面中的分布，使得光瞳平面中多个等间距扇区中的强度分布为非零。在照明器IL的光瞳平面中的辐射光束的强度分布可称为照明模式。

照明器IL可以包括调节器AD，调节器AD被配置为调节光束的(角/空间)强度分布。通常，至少可以调节照明器的光瞳平面中强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。照明器IL可操作以改变光束的角度分布。例如，照明器可操作以改变光瞳平面中的扇区的数目和角度范围，其中强度分布是非零的。通过调节光束在照明器的光瞳平面内的强度分布，可以实现不同的照明模式。例如，通过限制照明器IL的光瞳平面中强度分布的径向和角范围，强度分布可以具有多极分布，例如，具有偶极、四极或六极分布。例如，通过将提供该照明模式的光学元件插入照明器IL或使用空间光调制器，可以获得所需的照明模式。

照明器IL可操作以改变光束的偏振，并且可操作以使用调节器AD来调节偏振。辐射光束穿过照明器IL的光瞳平面的偏振状态可称为偏振模式。使用不同的偏振模式可以允许在衬底W上形成的图像中实现更大的对比度。辐射光束可以是非偏振的。或者，照明器可以被布置成线性偏振辐射光束。辐射光束的偏振方向可以在照明器IL的光瞳平面上变化。在照明器IL的光瞳平面内的不同区域，辐射的偏振方向可能不同。可以根据照明模式来选择辐射的偏振态。对于多极照明模式，辐射光束的每个极的偏振可以通常垂直于该极在照明器IL的光瞳平面中的位置矢量。例如，对于偶极照明模式，辐射可以在基本上垂直于将偶极的两个相对扇区一分为二的线的方向上线性偏振。辐射光束可以在两个不同的正交方向中的一个方向上偏振，这可以被称为X偏振态和Y偏振态。对于四极照明模式，每个极的扇区中的辐射可以在基本上垂直于将该扇区一分为二的线的方向上线性偏振。这种偏振模式可称为XY偏振。类似地，对于六极照明模式，每个极的扇区中的辐射可以在基本上垂直于将该扇区一分为二的线的方向上线性偏振。这种偏振模式可称为TE偏振。

此外，照明器IL通常包括各种其他组件，例如积分器IN和聚光器CO。照明系统可以包括各种类型的光学组件，例如折射、反射、磁、电磁、静电或其他类型的光学组件，或其任何组合，用于引导、整形或控制辐射。

因此，该照明器提供经调节的在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布的辐射光束B。

支撑结构MT以取决于图案化装置的取向、光刻设备的设计和其他条件(例如，无论图案化装置是否保持在真空环境中)的方式支撑图案化装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹紧技术来保持图案化装置。支撑结构可以是框架或桌子，例如，根据需要可以是固定的或可移动的。支撑结构可确保图案化装置处于期望位置，例如相对于投影系统。此处术语“掩模版”或“掩模”的任何使用都可以被认为与更广泛的术语“图案化装置”同义。

此处使用的术语“图案化装置”应广义地解释为指可用于在衬底的目标部分中赋予图案的任何装置。在一个实施例中，图案化装置是可用于在其横截面中赋予具有图案的辐射光束以在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应当注意，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则赋予辐射光束的图案可能不完全对应于衬底目标部分中的期望图案。通常，赋予辐射光束的图案将对应于在器件的目标部分(例如集成电路)中创建的器件中的特定功能层。

图案化装置可以是透射的或反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜面阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括掩模类型，如二进制、交替相移和衰减相移，以及各种混合掩模类型。一种可编程镜面阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以单独倾斜以在不同方向反射入射辐射光束。倾斜的反射镜在辐射光束中赋予图案，该图案被反射镜矩阵反射。

此处使用的术语“投影系统”应广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射、反射、折反射、磁、电磁和静电光学系统，或其任何组合，适用于所使用的曝光辐射，或适用于其他因素，如浸没液体的使用或真空的使用。这里术语“投影透镜”的任何使用都可以被认为与更广泛的术语“投影系统”同义。

投影系统PS具有可能是非均匀的光学传递函数，这可能影响在衬底W上成像的图案。对于非偏振辐射，这种影响可以用两个标量映射来相当好地描述，它们将离开投影系统PS的辐射的透射(变迹)和相对相位(像差)描述为其光瞳平面中位置的函数。这些标量映射可以称为透射映射和相对相位映射，可以表示为一组完整基函数的线性组合。一个方便的组是Zernike多项式，它形成一组定义在单位圆上的正交多项式。每个标量映射的确定可以包括确定这种展开式中的系数。由于Zernike多项式在单位圆上是正交的，Zernike系数可以通过依次计算测量标量映射与每个Zernike多项式的内积，再除以该Zernike多项式的范数的平方来确定。

传输映射和相对相位映射是场和系统相关的。也就是说，通常，每个投影系统PS对于每个场点(即对于其像平面中的每个空间位置)将具有不同的Zernike展开式。投影系统PS在其光瞳平面中的相对相位可以通过将例如来自投影系统PS的物平面(即，图案化装置MA的平面)中的点状源的辐射投影通过投影系统PS，并使用剪切干涉仪测量波前(即，具有相同相位的点的轨迹)来确定。剪切干涉仪是公共路径干涉仪，因此，有利地，不需要第二参考光束来测量波前。剪切干涉仪可以包括衍射光栅，例如在投影系统(即，衬底台WT)的像平面中二维网格，以及检测器，该检测器被设置为检测与投影系统PS的光瞳平面共轭的平面中的干涉图案。干涉图案与辐射相位在剪切方向上相对于光瞳平面内坐标的导数有关。该检测器可以包括感测元件阵列，例如，电荷耦接器件(CCD)。

光刻设备的投影系统PS可能不会产生可见条纹，因此可以使用相位步进技术(例如，移动衍射光栅)来提高确定波前的精度。步进可以在衍射光栅的平面上并且在垂直于测量的扫描方向的方向上执行。步进范围可以是一个光栅周期，并且可以使用至少三个(均匀分布的)相位步进。因此，例如，可以在y方向上执行三次扫描测量，每个扫描测量针对x方向上的不同位置执行。衍射光栅的该步进有效地将相位变化转换为强度变化，允许确定相位信息。光栅可以在垂直于衍射光栅的方向(z方向)上步进，以校准探测器。

衍射光栅可以在两个垂直方向上顺序扫描，这两个方向可以与投影系统PS的坐标系统的轴(x和y)重合，或者可以与这些轴成例如45度的角度。扫描可以在整数个光栅周期上执行，例如一个光栅周期。扫描对一个方向上的相位变化进行平均，允许重建另一个方向上的相位变化。这允许波前被确定为两个方向的函数。

投影系统PS在其光瞳平面中的透射(变迹)可以通过将例如来自投影系统PS的物平面(即图案化装置MA的平面)中的点状源的辐射投影通过投影系统PS，并使用检测器测量与投影系统PS的光瞳平面共轭的平面中的辐射强度，来确定。可以使用与用于测量波前以确定像差的相同的检测器。

投影系统PS可以包括多个光学(例如，透镜)元件，并且还可以包括调节机构AM，该调节机构被配置为调节一个或多个光学元件以校正像差(在整个场中穿过光瞳平面的相位变化)。为了实现这一点，调节机构可以操作成以一种或多种不同的方式操纵投影系统PS内的一个或多个光学(例如，透镜)元件。投影系统可以具有坐标系统，其中其光轴在z方向上延伸。所述调节机构可操作以进行以下任意组合：移位一个或多个光学元件；倾斜一个或多个光学元件；和/或使一个或多个光学元件变形。光学元件的位移可以在任何方向(x、y、z或其组合)上。光学元件的倾斜通常通过绕x和/或y方向上的轴旋转而偏离垂直于光轴的平面，尽管绕z轴的旋转可用于非旋转对称的非球面光学元件。光学元件的变形可以包括低频形状(例如象散)和/或高频形状(例如自由形状非球面)。例如，可以通过使用一个或多个致动器在光学元件的一个或多个侧面上施加力和/或通过使用一个或多个加热元件加热光学元件的一个或多个选定区域，来执行光学元件的变形。通常，可能不能够调节投影系统PS以校正变迹(光瞳平面上的透射变化)。当设计用于光刻设备LA的图案化装置(例如，掩模)MA时，可以使用投影系统PS的透射映射。使用计算光刻技术，图案化装置MA可被设计成至少部分地校正变迹(apodization)。

该光刻设备可以是具有两个(双级)或更多台(例如，两个以上衬底台WTa、WTb、两个以上图案化设备台、不具有专用于例如便于测量和/或清洁等的衬底的投影系统下方的衬底台WTa和台WTb)的类型。在这种“多级”机器中，附加的工作台可以并行地使用，或者当一个或多个其他工作台被用于曝光时，可以在一个或多个工作台上执行准备步骤。例如，可以使用对准传感器AS进行对准测量和/或使用水平传感器LS进行水平(高度、倾斜等)测量。

光刻设备还可以是这样一种类型，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，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以施加到光刻设备中的例如图案化装置和投影系统之间的其他空间。浸没技术是本领域中公知的用于增加投影系统的数值孔径的技术。此处使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸没在液体中，而仅仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。

在光刻设备的操作中，辐射光束由照明系统IL调节和提供。辐射光束B入射到被保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的图案化装置(例如，掩模)MA上，并由图案化装置图案化。在穿过图案化装置MA之后，辐射光束B穿过投影系统PS，其将束聚焦到衬底W的目标部分C。借助第二定位器PW和位置传感器IF(干涉装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)，衬底台WT可以准确地移动到例如辐射光束B的路径中的不同目标部分C的位置处。类似地，第一定位器PM和另一定位传感器MA(图2中未明确示出)可以相对于辐射光束B的路径(例如，在从掩模库中进行机械检索之后，或者在扫描期间)用于准确地定位图案化装置MA。通常，支撑结构MT的移动可以借助于形成第一定位器PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现。类似地，衬底台WT的移动可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进器(与扫描器相反)的情况下，支撑结构MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。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MA和衬底W。尽管如所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线通道对准标记)。类似地，在图案化装置MA上设置有一个以上管芯的情况下，图案化装置对准标记可以位于管芯之间。

所描述的设备可以用于以下模式中的至少一种。在步进模式中，支撑结构MT和衬底台WT基本上保持静止，同时一次(即，一次静态曝光)将赋予辐射光束的图案投射到目标部分C上。然后，衬底台WT在X和/或Y方向上移动，从而可以曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制在单个静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。在扫描模式下，同步扫描支撑结构MT和衬底台WT，同时将赋予辐射光束的图案投射到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可由投影系统PS的(缩)放大和图像反转特征确定。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描移动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上)。在另一种模式中，保持可编程图案化装置的支撑结构MT保持基本静止，并且当赋予辐射光束的图案投射到目标部分C上时移动或扫描衬底台WT。在该模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在扫描期间，衬底台WT的每次移动之后或在连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案化装置。该操作模式可以容易地应用于利用可编程图案化装置的无掩模光刻，例如如上所述的类型的可编程镜面阵列。

也可以采用上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变化。

在曝光之前或之后，本文所提及的衬底可以在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底上并显影所暴露的抗蚀剂的工具)或计量或检查工具中进行处理。在适用的情况下，本文公开内容可应用于此类和其它衬底处理工具。此外，为了产生多层IC，例如，可以对衬底进行不止一次的处理，从而在此使用的术语衬底也可以指已经包括多个处理层的衬底。

这里使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)或深紫外(DUV)辐射(例如，波长为365、248、193、157或126纳米)和极紫外(EUV)辐射(例如，波长在5-20纳米范围内)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

在图案化装置上或由图案化装置提供的各种图案可以具有不同的处理窗口，即，处理变量的空间，在这个空间下，将在规范内产生图案。与潜在的系统缺陷有关的图案规格的示例包括检查颈缩、线回拉、线变细、CD、边缘放置、重叠、抗蚀剂顶部损失、抗蚀剂底切和/或桥接。图案化装置或其区域上的图案的处理窗口可通过合并(例如，重叠)每个单独图案的处理窗口而获得。一组图案的处理窗口的边界包括一些单个图案的处理窗口的边界。换句话说，这些单独的图案限制了一组图案的处理窗口。这些图案可以被称为“热点”或“处理窗口限制图案(PWLP)”，在此可互换使用。当控制图案化处理的一部分时，将焦点集中在热点上是可能的，也是经济的。当热点没有缺陷时，最有可能其他图案也没有缺陷。

如图3所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC的一部分，光刻单元LC有时也称为光刻单元或集群，光刻单元LC还包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。通常，这些包括一个或多个旋转涂布机SC，用于沉积一个或多个抗蚀剂层，一个或多个显影剂用于显影暴露的抗蚀剂，一个或多个冷板CH和/或一个或多个烘烤板BK。衬底处理机或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取一个或多个衬底，在不同的处理设备之间移动它们，并将它们传送到光刻设备的装载台LB。这些设备通常被统称为轨道，处于轨道控制单元TCU的控制下，轨道控制单元TCU本身由监控系统SCS控制，监控系统SCS还通过光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以使吞吐量和处理效率最大化。

为了正确和一致地曝光由光刻设备曝光的衬底和/或为了监控图案化处理(器件制造处理)的一部分，图案化处理包括至少一个图案转移步骤，(例如，光学光刻步骤)，期望检查衬底或其他物体以测量或确定一个或多个性质，例如对准、套刻(例如，可以是套刻层中的结构之间或同一层中的结构之间，例如，双图案化工艺已经单独提供给该层)、线厚度、临界尺寸(CD)、聚焦偏移、材料性质等。因此，光刻单元LC位于其中的制造设施还通常包括测量系统，该测量系统已经在光刻单元中处理的衬底W或光刻单元中的其他物体的一些或全部(图2)，计量系统可以是光刻单元LC的一部分，例如，它可以是所述光刻设备LA的一部分(例如对准传感器如(图2))。

所述一个或多个测量参数可以包括，例如，对准，形成在图案化衬底中或上的连续层之间的套刻，形成在图案化衬底中或上的特征的临界尺寸(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。该测量可以在产品衬底本身的目标上和/或在设置在衬底上的专用计量目标上执行。该测量可以在抗蚀剂显影后但在蚀刻前、蚀刻后、沉积后和/或在其他时间执行。

存在用于测量在图案化工艺中形成的结构的各种技术，包括使用扫描电子显微镜、基于图像的测量工具和/或各种专用工具。如上所述，一种快速且非侵入式的专用计量工具是一种将辐射光束定向到衬底表面上的目标上并测量散射(衍射/反射)束的性质的工具。通过评估由衬底散射的辐射的一个或多个性质，可以确定衬底的一个或多个性质。传统上，这可以被称为基于衍射的计量学。这种基于衍射的计量学的一个这样的应用是测量目标层之间的套刻。其他应用也是已知的。例如，非对称性可以通过比较衍射谱的相反部分来测量(例如，比较周期光栅的衍射谱中的第-1级和第+1级)。这可以如上述以及在美国专利申请公开US 2006-066855中例如所描述的那样进行，通过引用将其全部内容并入本文。本系统和方法描述了替代的套刻测量技术。

因此，在器件制造工艺(例如，图案化工艺或光刻工艺)中，衬底或其他物体可以在工艺期间或之后经受各种类型的测量。所述测量可以确定特定衬底是否有缺陷，可以建立对所述工艺和在所述工艺中使用的设备的调整(例如，对准所述衬底上的两层或将所述图案化装置对准所述衬底)，可以测量所述工艺和设备的性能，或者可以用于其他目的。测量的实例包括光学成像(例如，光学显微镜)、非成像光学测量(例如，基于衍射的测量，例如ASML YieldStar计量工具、ASML SMASH计量系统)、机械测量(例如，使用触针、原子力显微镜(AFM)、和/或非光学成像(例如，扫描电子显微镜(SEM)进行轮廓分析)。如美国专利第6961116(通过引用将其全部内容并入本文)中所描述的SMASH(智能对准传感器混合)系统，采用自参照干涉仪，该干涉仪产生对准标记的两个重叠且相对旋转的图像，检测引起图像的傅里叶变换干涉的光瞳平面中的强度，并从两个图像的衍射级之间的相位差提取位置信息，该相位差表现为干涉阶中的强度变化。

计量(metrology)结果可以直接或间接地提供给监控系统SCS。如果检测到错误，则可以调整后续衬底的曝光(特别是如果可以很快且足够快地进行检查，以便该批次的一个或多个其他衬底仍将被曝光)和/或调整已曝光衬底的后续曝光。此外，已经曝光的衬底可以被剥离和返工以提高成品率，或者被丢弃，从而避免在已知有缺陷的衬底上执行进一步的处理。在仅衬底的一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对满足规范的那些目标部分执行进一步的曝光。其他制造工艺调整也在考虑之中。

计量系统可用于确定衬底结构的一个或多个性质，具体是不同衬底结构的一个或多个性质如何变化，或同一衬底结构的不同层如何随层而变化。计量系统可以集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立的设备。

为了实现计量，通常在衬底上专门设置一个或多个目标。在一个实施例中，目标是专门设计的并且可以包括周期结构。在一个实施例中，目标是装置图案的一部分，例如，装置图案的周期结构。在一个实施例中，衬底上的目标可以包括一个或多个1-D周期结构(例如，光栅)，其被印刷，使得在显影之后，周期结构特征由固体抗蚀剂线形成。在一个实施例中，目标可以包括一个或多个2-D周期结构(例如，光栅)，所述2-D周期结构被印刷，使得在显影之后，所述一个或多个周期结构由所述抗蚀剂中的固体抗蚀剂柱或过孔形成。可选地，杆、柱或过孔可蚀刻到衬底中(例如，蚀刻到衬底上的一个或多个层中)。

然而，在一些实施例中，如下所述，计量不需要特定目标。相反，可以对实际装置的金属结构(例如，如所描述的)和/或其他特征进行计量。例如，代替在给定模式中包括附加的、单独设计的计量标记(或多个标记)，本系统和方法可以利用实际装置的金属特征来进行套刻和/或其他计量。这可以减少和/或消除在设计和制造专用计量标志上花费的时间和精力，和/或具有其他优点。

在一些实施例中，图案化工艺的感兴趣参数之一是套刻，如本文所述。传统的套刻可以用暗场散射法测量，其中零阶衍射(对应于镜面反射)被阻挡，只处理高阶衍射。暗场计量的示例可以在PCT专利申请公开WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到，通过引用将其全部合并于此。该技术的进一步发展已经在美国专利申请公开US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0242970中描述，通过引用将其全部合并于此。基于衍射的套刻使用暗场检测的衍射级，使能套刻测量较小的目标。这些目标可以小于照明点，并且可以被衬底上的器件产品结构所包围。在一个实施例中，可以在一个辐射捕获中测量多个目标。

如上所述，与传统的套刻测量技术相比，本系统和方法利用了半导体器件层中的金属特征在用来自光学套刻检测(该方法比电压对比和扫描电子显微镜更快且更容易使用)中使用的普通辐射源的辐射照射时如何产生共振效应，该共振效应可以被用作套刻检测的替代方法。对于套刻，这些共振可用于确定半导体器件的不同层中的金属特征之间是否存在接触。例如，如果不同层中的金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，则可以检测到反射辐射中的至少两个不同的共振(由波长谱中的最大值指示)。基于至少两个不同共振之间的距离(最大值)，确定不同层中的金属特征彼此接触或不接触。如果不同层中的金属特征由相同的金属形成并且具有相同的尺寸，则如果金属特征彼此接触，则检测到与金属特征相关联的单个共振(最大值)，如果金属特征彼此不接触，则可以检测到两个(或更多个)共振(最大值)。两个共振(最大值)之间的分离、波长谱中共振(最大值)的位置、反射信号中共振的相对强度(例如，指示最大值的峰值的高度)和/或其他信息可用于确定套刻量。

图4描绘了可用于检测套刻和/或执行其他计量操作的示例检查系统(例如，散射计)10。它包括宽带(白光)辐射源投影仪2，其将辐射投射或以其他方式照射到衬底W上。重定向的辐射被传递到诸如光谱仪检测器4和/或其他传感器的传感器，该传感器测量镜面反射辐射的光谱(作为波长的函数的强度)，如图4左下角的曲线图所示。根据该数据，可以通过一个或多个处理器PU，例如通过严格耦接波分析和非线性回归，通过与图4右下角所示的模拟光谱库进行比较，或通过其他操作，产生检测光谱的结构或轮廓可被重建。这种检查系统可以被配置为正入射检查设备、斜入射检查设备和/或具有其他配置。

另一种可以使用的示例检查系统如图5所示。例如，图5所示的系统可以是图4所示的系统10的更详细的视图。在一些实施例中，由辐射源投影仪2发出的辐射使用透镜系统12准直，并通过干涉滤光片113和偏振器17透射，由部分反射表面16反射，并经由物镜15聚焦为衬底W上的光斑S，物镜15具有高数值孔径(NA)(例如，至少0.9)。也可以使用系统10的浸没检查版本(使用相对高折射率流体，例如水)，并且可以具有大于1的数值孔径。

如在图2中的光刻设备LA中，可以提供一个或多个衬底台(图5中未示出)以在测量操作期间保持衬底W。一个或多个衬底台在形式上可以与图2的衬底台WT相似或相同。在检查系统10与光刻设备集成的示例中，它们甚至可以是相同的衬底台。可以提供粗定位器和细定位器，并将其配置为相对于测量光学系统精确定位衬底。例如提供了各种传感器和致动器，以获取结构的感兴趣的目标部分的位置，并将该位置置于物镜15下的位置。通常，将在基片W上的不同位置处对结构的目标部分进行许多测量。衬底支撑件可以在X和Y方向上移动以获得不同的目标，并在Z方向上移动以获得相对于光学系统焦点的目标部分的期望位置。当例如，实际上光学系统可以保持基本静止(通常在X和Y方向上，但也可能在Z方向上)并且衬底移动时，可以方便地思考和描述操作就好像将物镜带到相对于衬底的不同位置。如果衬底和光学系统的相对位置是正确的，原则上这两者中的哪一个在现实世界中移动，或者两者都在移动，或者光学系统的一部分在移动(例如，在Z和/或倾斜方向上)，而光学系统的其余部分是静止的，而衬底在移动(例如，在X和Y方向上，但也可选地在Z和/或倾斜方向上)，这并不重要。

然后，由衬底W反射和/或以其他方式重定向的辐射穿过部分反射表面16进入诸如检测器18(类似和/或与图4所示的检测器4相同)的传感器，以便检测光谱。检测器18可以位于反投影焦平面111处(即，在物镜15的焦距F处)，或者平面111可以用辅助光学器件(未示出)重新成像到检测器18上。检测器18可以是二维检测器，从而可以测量衬底目标30的二维角散射谱。例如，检测器18可以是CCD或CMOS传感器阵列，并且例如，可以使用每帧40毫秒的积分时间。

参考光束可用于例如，测量入射辐射的强度。例如，当辐射光束入射到部分反射表面16上时，它的一部分作为参考光束透射通过部分反射表面16朝向参考镜14。然后，参考光束被投射到同一检测器18的不同部分上，或者可选地投射到不同的检测器(未示出)上。

一个或多个干涉滤光片113可用于在例如400-800nm、200-400nm、10-200nm和/或其他范围(例如，取决于用于金属特征的金属和/或其他因素)中选择感兴趣的波长。干涉滤光片113可以是可调谐的，而不是包括一组不同的滤波器。在一些实施例中，可以使用光栅代替干涉滤光片。在一些实施例中，可以在照明路径中提供孔径停止器或空间光调制器(未示出)，以控制目标上的辐射入射角的范围。

检测器18可以测量在单个波长(或窄波长范围)处的重定向辐射的强度、在多个波长处的单独强度或在波长范围内的整体强度。此外，检测器18可以分别测量横向磁极化辐射和横向电极化辐射的强度和/或横向磁极化辐射和横向电极化辐射之间的相位差。检测器18可以包括CCD器件，其记录空间平均的入射强度以获得用于评估和/或用于其他分量的反射强度的标量值。

对于典型的套刻测量，衬底W上的目标(部分)30可以是1-D光栅，其被印刷成使得在显影之后，棒由固体抗蚀剂线(例如，其可以被沉积层覆盖)和/或其他材料形成。或者，目标30可以是2-D光栅，其被印刷成使得在显影之后，光栅由固体抗蚀剂柱和/或抗蚀剂中的其他特征形成。然而，有利地，通过本系统和方法，目标(部分)30可以包括衬底W的结构的目标部分，该结构和/或其他目标部分的不同层中包括金属特征。目标部分(例如，目标30)可以由包括这样的层和金属特征的图案的任何部分形成。换句话说，目标30不必局限于特定的套刻目标。在一些实施例中，目标(部分)30的不同层包括两层，每层具有至少一个金属特征。在一些实施例中，金属特征包括延伸穿过不同层的过孔的不同部分。这种示例并不是为了限制。

棒、柱、过孔和/或其他特征可以蚀刻到衬底中或衬底上(例如，蚀刻到衬底上的一个或多个层中)，沉积在衬底上，由沉积层覆盖，和/或具有其他性质。目标(部分)30(例如，棒、柱、过孔等)对图案化工艺中的处理变化(例如，光刻投影设备中，诸如投影系统中的光学像差、焦点变化、剂量变化等)敏感，使得处理变化表现在目标30中的变化中。因此，来自目标30的测量数据可用于确定一个或多个制造工艺的调整，和/或用作进行实际调整的基础。

例如，来自目标30的测量数据可以指示半导体器件的两层的套刻。来自目标30的测量数据可用于(例如，由一个或多个处理器)基于半导体器件的不同层的相对位置来确定一个或多个半导体器件制造工艺参数，并基于所确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数来确定对半导体器件制造设备的调整。在一些实施例中，所确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数包括掩模设计、计量目标设计、半导体器件设计、辐射强度、辐射入射角、辐射波长、光瞳尺寸和/或形状、抗蚀剂材料和/或其他工艺参数。

角分辨散射法在测量产品和/或抗蚀剂图案中特征的非对称性方面是有用的。非对称性测量的一个具体应用是套刻的测量。例如，使用图4或图5的系统10测量非对称性的基本概念在美国专利申请公开US2006-066855中进行了描述，其全部内容并入本文。简而言之，对于这种套刻测量，虽然衍射级在目标的衍射谱中的位置仅由目标的周期性确定，但衍射谱中的非对称性表示组成目标的各个特征中的非对称性。在图5的系统中，其中检测器18可以是图像传感器，衍射级中的这种非对称性直接表现为检测器18记录的瞳孔图像中的非对称性。这种非对称性可以用数字图像处理以PU为单位测量，并根据已知的套刻值进行校准。

图6示出了图5的系统中典型目标30的平面图和照明点S的范围。通常，为了获得不受周围结构干扰的衍射谱，在一个实施例中，目标30是大于照明光斑S的宽度(例如，直径)的周期结构(例如，光栅)。光斑S的宽度可以小于目标的宽度和长度。换句话说，目标被照明“填充不足”，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。照明装置2、12、113、17(图5)可以被配置成在物镜15的后焦平面上提供均匀强度的照明。或者，例如通过在照明路径中包括孔径，照明可以被限制在轴上或轴外方向。有利的是，本系统和方法不需要这些相同的特性。如上所述，目标30可以包括衬底结构的包括结构的不同层中的金属特征目标部分和/或其他目标部分。目标部分(例如，目标30)可以由包括这样的层和金属特征的图案的任何部分形成。换句话说，目标30不必限于如上所述的特定套刻目标。这是因为本系统和方法被配置为利用半导体器件结构的层中的任何金属特征的共振来确定套刻。不需要周期性光栅结构。

图7示出了用于确定结构中不同(例如，第一和第二)层中的(例如，第一和第二)金属特征是否彼此电接触的方法700。在一些实施例中，这可以包括确定结构中不同层的相对位置。在一些实施例中，确定结构中不同层中的金属特征是否彼此电接触和/或确定结构中不同层的相对位置作为半导体器件制造工艺的一部分来执行，其中结构形成半导体器件的至少一部分(例如，如本文所述)。在一些实施例中，例如，方法700的一个或多个操作可以在图4和图5所示的系统10中或由图4和图5所示的系统10实现，和/或在其他系统中或由其他系统实现。在一些实施例中，方法700包括用辐射照射702结构的目标部分，检测704来自结构中金属特征的反射辐射中的一个或多个共振，确定706不同层中的金属特征是否彼此电接触和/或确定结构的不同层的相对位置，和/或其他操作。现有系统不使用与方法700相似和/或相同的方法来利用金属特征的共振。方法700通常可应用于多个不同的工艺，其中检测从金属特征反射的辐射中的共振是有用的。

如本文所述，方法700是基于光学的，并且不需要基于电压对比的方法所需的相同系统组件。例如，操作702包括用辐射照射结构的目标部分。在一些实施例中，辐射包括可见光和/或其他辐射。在一些实施例中，辐射包括从辐射源投射的宽带白光。辐射被定向到结构的目标部分上。在一些实施例中，辐射可以使用透镜系统准直，并通过干涉滤光片、偏振器和/或其他组件传输。

在一些实施例中，该结构包括半导体器件的至少一部分。所述目标部分包括在所述结构的不同层中的金属特征。所述不同层可以包括两个(或更多)层，每个层具有至少一个金属特征。金属特征可以形成特定设计的计量标记的一些或全部和/或是实际半导体器件的一部分。金属特征可以具有允许本系统和方法如本文所述起作用的任何尺寸、形状和/或布置。作为非限制性示例，金属特征可以具有大约50nm以下的尺寸。金属特征可以是半导体器件图案的一部分，和/或以其他方式布置。通过另一非限制性示例，金属特征可以包括半导体器件中穿过不同层的过孔的不同部分。在一些实施例中，操作702可以由与图4和图5所示和上面描述的源2类似或相同的辐射源执行，和/或例如其他源来执行。

操作704包括检测来自结构中金属特征的反射辐射中的一个或多个共振。来自操作702的辐射由结构中的金属特征反射。由于光只能聚焦达到其衍射极限，因此反射辐射来自与入射辐射相关的整个照明点中的金属特征。(因此，该技术可以帮助识别半导体器件的具有缺陷的区域。本方法和系统也可以用于指导电压对比检查。)反射辐射被传递到诸如光谱仪检测器和/或其他传感器的传感器，该传感器测量反射辐射的光谱(作为波长函数的强度)。这种传感器可以被配置为正入射检查设备(例如，其中传感器以垂直于结构的角度定向)、斜入射检查设备，和/或具有其他配置。可以在从诸如半导体器件的结构的层中的金属特征反射的辐射(例如，用于光学测量的反射信号或光谱)中检测共振，而与辐射的衍射级无关。

在一些实施例中，一个或多个共振包括等离激元共振。等离激元共振是金属中自由电子与入射辐射的耦接振荡，是在金属-介电界面存在的情况下产生的。这以偶极共振的形式出现在远场散射/反射谱中。对于复杂的几何构型，远场光谱中也可能有额外的较小的共振峰，这些共振峰在背景光谱上方仅略微可见。等离激元共振的波长对几何形状和材料都很敏感。因此，当两个粒子(例如，金属特征)物理接触或彼此紧密接近时，共振波长根据环境而移位。当两个粒子(金属特征)在相同波长上单独共振时，失去了接触，它们的单独共振耦接，导致所谓的光谱分裂，从而出现两个共振。两个粒子之间的物理分离与产生的两个共振之间的光谱距离(和/或光谱位置)反相关。

单个共振可以包括反射辐射的波长谱中的强度最大值。检测一个或多个共振可以包括识别整个波长谱中的反射辐射的强度的最大值。这可以由处理器执行(例如，通过电子地比较反射辐射的不同波长的强度)，和/或由其他组件执行。在一些实施例中，如果不同(例如，第一和第二)层中的(例如，第一和第二)金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这可能导致反射辐射中的一个或多个共振被一个或多个传感器检测，并且基于一个或多个共振的光谱位置(例如，如图中所示)，确定(第一和第二)层中的(第一和第二)金属特征彼此电接触或非电接触。作为一个示例，在反射辐射中至少可以检测到两种不同的共振。基于至少两个不同共振之间的距离，可以确定不同层中的金属特征彼此电接触或非电接触。

然而，在某些情况下，只有一个共振仍然可见，而另一个共振由于高吸收而被洗掉。此外，可能存在一种情况，即由于吸收损耗，所有共振都被冲掉。例如，这可能是当两个粒子接触时，看不到可见的共振。但当它们失去接触时，一个或多个共振移动到材料损失最小的频率，从而允许观察。在这种情况下，仍然可以通过假设没有共振装置特征接触，并且存在非接触的共振装置特征，来进行预测。

在一些实施例中，如果不同层中的金属特征由相同的金属形成并且具有相同的尺寸，则如果金属特征彼此接触，则检测与金属特征相关联的单个共振，如果金属特征彼此不接触，则可以检测两个(或以上)共振。通过这些不同情况的非限制性示例，图8A示出了包括半导体器件的不同层805(例如，第一层)、807(例如，第二层)中的不同金属的金属特征801(例如，第一金属特征)，803(例如，第二金属特征)(过孔的不同部分，或任意其他几何结构)，以及反射辐射中的两个对应的检测到的共振809、811。在该示例中，金属特征801和803由铜(Cu)和钨(W)形成。在该示例中，特征801和803分别被TaRu和TiN内衬(liner)包围，并且层805和807包括各种子层(例如，由SiO、低k、SiN、Ni、Si等形成)。

图8A示出了反射辐射的波长804对强度806的示例视图813。辐射可以例如从结构(例如，在半导体器件的层805、807中)中的金属特征801、803反射。视图813示出了在强度806中跨波长804的两个共振(最大值)809和811的光谱位置。不同层805、807中的金属特征801、803基于两个不同共振809、811(如下所述)之间的光谱位置(例如，之间的距离815)来确定彼此电接触或不电接触。

通过第二非限制性示例，图8B示出了包括相同金属和相同尺寸的不同层818(例如，第一层)、820(例如，第二层)中的金属特征814(例如，第一金属特征)、816(例如，第二金属特征)，以及示例检测到的共振808、810、812的对应光谱位置，对应光谱位置示出了电接触(共振808)和非电接触(共振810和812)特征814和816。在该示例中，金属特征814和816都由铜(Cu)形成，并且具有基本相同的尺寸。在该示例中，特征814和816分别被TaRu和TiN内衬包围，以及层818和820包括各种子层(例如，由SiO、低k、SiN、Ni、Si等形成)。

当两个金属特征814、816(例如，过孔的不同部分，或任意其他几何形状)彼此电接触时，它们在光学上表现为一个特征，对来自辐射源的辐射表现出一个偶极表面等离激元极化共振。反射辐射中的共振取决于半导体器件结构的不同层中金属特征之间的电接触程度。例如，如果结构的不同层中的两个金属特征电接触，则反射辐射中存在一个偶极共振。如果两个金属特征失去了电接触，那么对于入射辐射来说，它们是两个不同的特征，每个特征都有自己的偶极共振。这些共振杂交或耦接，导致反射辐射中的两个共振。

图8B示出了反射辐射的波长804对强度806的两个示例视图800、802。辐射可以例如从结构中的金属特征814、816反射(例如，在半导体器件的层818、820中)。视图800示出了一个共振(最大值)808(例如，在λ0)，而视图802示出了在强度806跨波长804的两个共振(最大值)810和812。这意味着与视图800相关联的反射辐射来自半导体器件(例如)的不同层818、820中的金属特征814、816，它们彼此电接触并且在光学上表现为单个物体。与视图802相关联的反射辐射来自半导体器件(例如)的不同层818、820中的金属特征814、816，它们彼此不电接触并且在光学上表现为两个分离的物体。

返回到图7，在一些实施例中，操作704可以由与图4和图5中所示和上面描述的检测器4和/或18相似或相同的检测器，和/或与处理器PU相似或相同的一个或多个处理器，来执行。

操作706包括基于检测到的一个或多个共振和/或其他信息来确定不同(例如，第一和第二)层中的(例如，第一和第二)金属特征是否彼此电接触。确定不同层中的金属特征是否彼此电接触可以基于一个或多个共振的光谱位置。例如，如果不同层中的金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，则可以检测到反射辐射中的至少两个不同的共振(最大值)。基于至少两个不同共振之间的距离(最大值)，确定不同层中的金属特征彼此电接触或不电接触。在一些实施例中，如果不同层中的金属特征由相同的金属形成并且具有相同的尺寸，则如果金属特征彼此接触，则检测与金属特征相关联的单个共振(最大值)，如果金属特征彼此不接触，则可以检测两个(或以上)共振(最大值)。在一些实施例中，共振之间的距离对应于不同特征相对于彼此移位(或非电接触)的量。

例如，操作706包括基于检测到的一个或多个共振和/或其他信息来确定不同层中的金属特征是否彼此电接触。在一些实施例中，如上所述，不同层中的金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得反射辐射中的至少两个不同的共振被一个或多个传感器检测，并且不同层中的金属特征被一个或多个处理器基于至少两个不同的共振之间的距离确定为彼此接触或不接触。在一些实施例中，如上所述，不同层中的金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且一个或多个处理器被配置成使得响应于检测到与金属特征相关联的单个共振而确定不同层中的金属特征彼此接触，并且响应于检测到与金属特征相关联的两个以上共振而确定彼此不接触。

在一些实施例中，操作706包括确定结构的不同层的相对位置。可以基于检测到的一个或多个共振和/或其他信息来确定相对位置。在一些实施例中，确定不同层的相对位置包括确定不同层之间的相对移位。这可以包括确定层之间相对移位的对准和/或其他指示。在一些实施例中，确定不同层的相对位置包括确定与不同层相关联的套刻。例如(如本文所述)，可将套刻确定为半导体器件制造工艺的一部分。

通过非限制性示例，返回图8A，由共振(最大值)809和811(和/或其他最大值)指示的共振可用于确定结构的不同层的相对位置、不同层之间的相对移位、不同层中的金属特征是否处于电接触或不处于电接触、套刻和/或其他信息。由(最大值)809和811指示的共振可用于确定结构的不同层的相对位置、不同层之间的相对移位、不同层中的金属特征是否处于电接触或不处于电接触、套刻和/或用于例如半导体器件和/或半导体制造工艺的其他信息。两个共振(例如，最大值)809和811之间的分离距离815；反射辐射中共振809和811的相对强度831和835(例如，指示最大值的峰值的高度)；共振(最大值)的位置841和843；和/或其他信息可用于确定结构的不同层的相对位置、不同层之间的相对移位、不同层中的金属特征是否处于电接触或不处于电接触、套刻量和/或其他信息。例如，可以基于(至少两个)不同共振809和811之间的距离(例如，815)，将不同层805和807中的金属特征801和803确定为彼此接触或不电接触。在(至少两个)不同共振之间的距离(例如，815)对应于不同层805和807相对于彼此移位的量。

例如，可以基于检测到的共振来确定套刻，因为共振(最大值)809和811的位置(例如841和843)之间的分离距离815(例如Δλ)是根据等式Δλ＝f(OVL)的套刻的函数，其中Δλ表示单个共振(例如在此示例中的815)之间跨波长(λ)谱的距离，OVL代表套刻。在一些实施例中，可以为分离距离815、相对强度831和835、位置841和843和/或其他参数中的一个或多个，确定一个或多个阈值，使得响应于这些阈值中的一个或多个的突破，可以确定特征801和803不处于接触。这些相同的关系适用于更广泛地确定结构的不同层的相对位置、不同层之间的相对移位、不同层中的金属特征是否接触或不接触等(例如，不具体确定套刻的类似确定)。

图8B中所示的结构，其中金属特征814和816都由铜形成并且具有基本相同的尺寸，可以被认为是相对于图8A中所示的结构的特殊情况。在图8B中，由(最大值)808、810和/或812指示的共振可再次用于确定结构的不同层的相对位置、不同层之间的相对移位、不同层中的金属特征是否处于电接触或不处于电接触、套刻和/或其他信息。由(最大值)808、810和/或812指示的共振可用于例如确定结构的不同层的相对位置、不同层之间的相对移位、不同层中的金属特征是否处于电接触或不处于电接触，和/或用于半导体器件和/或半导体制造工艺的套刻。两个共振之间的分离距离822(例如，最大值810和812)；反射辐射中共振808、810和/或812的相对强度830、832和834(例如，指示最大值的峰值的高度)；共振(最大值)的位置840、842和/或844；和或其他信息可用于确定结构的不同层的相对位置、不同层之间的相对移位、不同层中的金属特征是否处于电接触或不处于电接触、套刻量和/或其他信息。

例如，可以基于检测到的共振来确定套刻，因为共振(最大值)的位置(例如，λ₀)是根据等式λ₀＝f(OVL)的套刻的函数，其中λ₀指示单个共振(例如，在此示例中为808)的位置，并且OVL再次代表套刻；并且因为根据在这种特殊情况下的等式OVLα1/Δλ，套刻与共振(例如810和812)之间的分离距离822成反比。

图8B的视图800和802示出了通常在亚波长等离子体结构中发现的在电接触时相同(例如，相同金属、相同几何形状)金属特征814、816(视图800)和非电接触时相同金属特征814、816(视图802)的反射辐射的示例性光谱。这意味着示出单个共振(最大值)808的视图800指示结构(在该目标部分中)的不同层中的金属特征814、816彼此电接触，并且层之间的相对位移很小。在一些实施例中，强度830、位置840、形状和/或共振(最大值)808的其他性质可以指示对应的金属特征814、816是否(处于电接触中并且)完全对齐，或者它们是否相对于彼此移动但仍然处于电接触中。

视图802示出了当两个金属特征814、816(例如，在不同层中)非常接近但不再电接触时，对于非电接触的相同的金属特征814、816，单个共振808(接触时的金属特征)如何分裂成两个共振810和812。如上所述，套刻(作为可受益于本文描述的技术的光学确定的方法的仅一个示例)与共振810和812之间的分离距离822成反比。因此，通过确定共振810和812之间的距离，可以确定包括引起共振810和812的相同金属特征814、816的层之间的套刻。由于在该示例中套刻与分离距离822成反比，因此共振810和812彼此越近，对应的套刻越大。相反，共振810和812彼此距离越远，对应的套刻就越小(高达与不同的金属特征相关联共振最大值的点)。

作为非限制性示例，考虑上层和下(或埋)层中侧边均为40nm的正方形金属块(金属特征)。两层都可以具有100nm的间距。从Maxwell等式的计算解来看，在反射光谱中，顶层和埋层中块的边缘之间5nm的空间分离(25nm的套刻)导致100nm的共振分裂，而25nm的空间分离(45nm的套刻)导致10nm的共振分裂。中间分离值将导致两个反射峰在波长上的中间分离，这种分离可能与套刻呈非线性关系。然后将测量中观察到的峰值分离与计算结果进行比较，以确定上层和下层的块之间的潜在间隙。

在一些实施例中，结构的不同层(例如，图8A和图8B中所示的805、807、818、820)中的金属特征(例如，图8A和图8B中所示的801、803、814、816)被布置成阵列。阵列可以是特征的图案化周期性布置。特征的图案化周期性布置可以具有特征的行、列和/或其他周期性布置。阵列可能有间距。例如，间距可以是阵列的行和/或列之间的距离。在这些实施例中，检测来自金属特征的反射辐射中的一个或多个共振(例如，如上面描述并在图7中示出的操作704)包括检测与间距相关联的共振。例如，与间距相关联的共振可以是法诺共振和/或其他共振。

在一些实施例中，与间距相关联的共振具有共振形状。可以基于共振形状和/或其他信息，来确定特征之间的电接触和/或不同层的相对位置(例如，如上面描述并在图7中示出的操作706)。

通过非限制性示例，图9示出了与间距相关联的检测到的共振900。共振900在波长902对强度904的曲线906中示出。共振具有共振形状908。在该示例中，形状908包括双峰形状，其中一个峰910比第二峰912短且圆。图9还示出了来自单个金属特征的示例共振914(例如，等离激元共振)(例如，与图8a或8B中所示的共振相似或相同的共振)。当与阵列相关联的共振(例如，法诺共振900)与金属特征的共振(例如等离激元共振914)重叠时，共振干涉，并且共振900的形状908形成指示干涉的显著特征(例如，该示例中的两个峰形状)。该显著特征与特征是否电接触和/或与结构中的特征相关联的不同层的相对位置有关。确定特征是否处于电接触和/或不同层的相对位置，可以基于与间距相关联的共振(例如，形状908所示的显著特征)。为了清楚起见，在这些情况下，金属特征的间距或等离激元共振通常看不清楚(例如，示出914的线通常不可见)。所观察到的，即图9的900，是被称为法诺共振的共同响应。

例如，共振900(法诺)和914(等离激元)之间的干涉取决于对应的金属特征是否处于电接触和/或与共振914相关联的单个金属物体与阵列其余部分的对齐。应该注意的是，法诺形状是整个非对称光谱的名称，而不是与单个等离激元和/或间距共振相关的干净的洛伦兹(Lorentzian)线形。谐振900的形状908随着单个金属物体的对齐改变而改变。例如，完全对齐(与阵列的其余部分)的金属物体将(与另一金属物体电接触并)引起共振900的一个形状908，而不对齐(或不电接触)的金属物体将引起不同的形状908。此外，形状908随着金属物体在一个方向或另一个方向上或多或少地对齐(或未对齐—非电接触)而逐渐改变。这在图9所示的插入件950中示出。随着单个金属特征的对齐956相对于阵列的其余部分改变，与间距相关联的共振954的形状952逐渐改变。

在一些实施例中，共振900的形状908可以与间距相关的法诺共振的各种形状和相应的套刻值的数据库进行比较，以确定与形状908和/或共振900相关联的套刻。在一些实施例中，共振900的形状908的特性可以与间距相关的法诺共振的各种特性和相应的套刻值的数据库进行比较，以确定与形状908和/或共振900相关联的套刻。例如，峰912和/或910的位置、高度、宽度、斜率和/或其他特征可以与这些特征的数据库值和相应的套刻(和/或对齐的其他指示)值进行比较。

在一些实施例中，可以基于与间距相关联的共振来调整阵列的间距。例如，对于给定的金属特征的材料几何形状，可以选择间距以使阵列共振与等离激元共振之一重合。这可以包括调整间距，直到与间距相关联的(并由音调共振而产生的)法诺共振具有与指示对齐的数据库形状基本匹配的形状，例如和/或其他操作。在一些实施例中，法诺共振对这项工作有希望的一个原因是，它们的光谱特征通常比普通的等离激元共振对几何结构敏感得多，而普通的等离激元共振本身被认为对它们的环境非常敏感。这就是为什么以包含间距共振的方式设计标记和/或其他结构，以便在测量的光谱中获得法诺线形可能是有利的。这只有在光学检查中是唯一的标记设计。如果标记是为VC检查而设计的，那么间距是不相关的。

返回到图7，在一些实施例中，操作706可以包括输出不同层中的金属特征是否彼此接触或不接触的指示、层之间的相对移位量、套刻的指示、制造工艺故障率、临界尺寸、临界尺寸方差和/或与结构的目标部分(例如，半导体器件的目标部分)相关联的其他信息。这些度量可以基于检测到的共振(例如，如上所述)和/或基于其他信息来确定。该指示可以显示在与系统10(图4和图5)相关联的显示器上，例如，和/或其他显示器。在一些实施例中，指示可包括与图8A和/或图8B中所示的图形之一相似或相同的图形表示、指示层之间的相对移位的数字、指示套刻的数字、套刻和/或其他操作过程通过/故障指示(例如，指示通过故障的颜色等)、和/或其他信息。在一些实施例中，操作706可以由与图4和图5所示的处理器PU(和/或下文描述的处理器104和105)相似或相同且在此描述的一个或多个处理器执行。

在一些实施例中，方法700包括基于金属特征彼此电接触或不电接触和/或不同层的相对位置，来确定一个或多个半导体器件制造工艺参数，基于所确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数来确定半导体器件制造设备(例如，图2中所示的LA)的调整，基于所确定的调整来调整半导体器件制造设备，和/或其他操作708。

例如，如果半导体器件的两层中的两个金属特征彼此不电接触(例如，层未对齐)，则非接触(例如，未对齐)可能是由一个或多个制造工艺引起的，该制造工艺的工艺参数已经漂移和/或以其他方式改变，使得该工艺不再生产可接受的器件(例如，套刻测量可能突破可接受的阈值)。可以基于不同层的相对位置来确定一个或多个新的或经调整的工艺参数(例如，确定金属特征是彼此电接触还是彼此不电接触)。新的或经调整的工艺参数可被配置为使制造工艺再次生产可接受的器件。例如，新的或经调整的工艺参数可能会导致以前不可接受的套刻量减少到可接受的范围。新的或经调整的工艺参数可以与给定工艺的现有参数进行比较。如果存在差异，则该差异可用于确定用于生产器件的设备的调整(例如，参数“x”应被增加/减少/改变，例如以使其与作为操作708的一部分确定的参数“x”的新的或经调整的版本相匹配)。在一些实施例中，操作708可包括(例如，基于所确定的工艺参数)以电子方式调整设备。以电子方式调整设备可包括向该设备发送例如导致该设备中的改变的电子信号和/或其他通信。电子调节可包括改变设备上的设置，例如，和/或其他调节。应当注意，工艺参数可以广义地解释为包括掩模设计、计量目标设计、半导体器件设计、辐射强度(用于暴露抗蚀剂等)、辐射入射角、辐射波长、光瞳尺寸和/或形状、抗蚀剂材料和/或其他参数。

图10示意性地描绘了基于使用计量学(例如，用本系统和方法确定的套刻)获得的测量数据来确定目标(图案)1030的一个或多个感兴趣变量的值的示例处理。由检测器1018检测的辐射提供用于目标1030的测量辐射分布1008，其可用于确定套刻等，如本文所述。对于给定目标1030，辐射分布1014、套刻等可以使用例如数值化Maxwell求解器1010从参数化模型1006计算/模拟。参数化模型1006示出构成目标并与目标相关联的各种材料的示例层。参数化模型1006可以包括用于所考虑的目标的部分的特征和层的一个或多个变量，变量可以改变和导出。如图10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，但一个或多个变量可进一步包括但不限于一个或多个层的折射率(例如，实折射率或复折射率、折射率张量等)、一个或多个层的消光系数、一个或多个层的吸收、显影期间的抗蚀损失、一个或多个特征的基脚(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针对被测量的目标所期望的值。然后将测量的辐射分布1008、套刻等与计算的辐射分布1012、套刻等进行比较，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1006的一个或多个变量的值，计算新的计算的辐射分布1012、套刻等，并与测量的辐射分布1008、套刻等进行比较，直到测量的辐射分布1008、套刻等与计算的辐射分布1012、套刻等之间有充分的匹配。在该点，参数化模型1006的变量的值提供了实际目标1030的几何形状的良好或最佳匹配。在一个实施例中，当测量的辐射分布1008、套刻等与计算的辐射分布1012、套刻等之间的差异在容差阈值内时，存在充分的匹配。

图11是示出可辅助实现本文公开的方法、流程或系统的计算机系统100的框图。计算机系统100包括总线102或用于传送信息的其它通信机制，以及与总线102耦接用于处理信息的处理器104(或多个处理器104和105)。计算机系统100还包括主存储器106，例如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备，耦接到总线102，用于存储要由处理器104执行的信息和指令。主存储器106还可用于在执行将由处理器104执行的指令期间存储临时变量或其他中间信息。计算机系统100还包括与总线102耦接的只读存储器(ROM)108或其他静态存储设备，用于存储用于处理器104的静态信息和指令。存储设备110，例如磁盘或光盘，被提供并耦接到总线102，用于存储信息和指令。

计算机系统100可以经由总线102耦接到显示器112，例如阴极射线管(CRT)或用于向计算机用户显示信息的平板或触摸面板显示器。包括字母数字和其他键的输入设备114耦接到总线102，用于将信息和命令选择传送到处理器104。另一类型的用户输入设备是光标控制器116，例如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传送到处理器104并用于控制显示器112上的光标移动。该输入设备通常在两个轴上具有两个自由度，第一轴(例如，x)和第二轴(例如，y)，这允许设备指定平面中的位置。触摸面板(屏幕)显示器也可以用作输入设备。

根据一个实施例，响应于处理器104执行包含在主存储器106中的一个或多个指令的一个或多个序列，计算机系统100可以执行本文描述的一个或多个方法的部分。这样的指令可以从诸如存储设备110的另一计算机可读介质读入主存储器106。主存储器106中包含的指令序列的执行使得处理器104执行本文描述的处理步骤。还可以采用多处理布置中的一个或多个处理器来执行主存储器106中包含的指令序列。在替代实施例中，硬连线电路可以用来代替软件指令或与软件指令结合使用。因此，这里的描述不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

此处使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器104提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。例如，非易失性介质包括诸如存储设备110的光盘或磁盘。易失性介质包括动态存储器，例如主存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线102的导线。传输介质也可以采取声波或光波的形式，例如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的声波或光波。例如，计算机可读介质的常见形式包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或存储盒、下文所述的载波或计算机可从中读取的任何其他介质。

各种形式的计算机可读介质可用于将一个或多个指令的一个或多个序列传送到处理器104以供执行。例如，指令最初可能存储在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中，并使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统100本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，并使用红外发射机将数据转换为红外信号。耦接到总线102的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据放置在总线102上。总线102将数据携带到主存储器106，处理器104从主存储器106检索并执行指令。主存储器106接收的指令可选地在处理器104执行之前或之后存储在存储设备110上。

计算机系统100还可以包括耦接到总线102的通信接口118。通信接口118向连接到本地网络122的网络链路120提供双向数据通信耦接。例如，通信接口118可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器，以提供到相应类型电话线的数据通信连接。作为另一示例，通信接口118可以是局域网(LAN)卡，以提供到兼容LAN的数据通信连接。还可以实现无线链路。在任何这样的实现中，通信接口118发送和接收携带表示各种类型信息的数字数据流的电、电磁或光信号。

网络链路120通常通过一个或多个网络向其他数据设备提供数据通信。例如，网络链路120可以通过本地网络122提供到主机124或到由互联网服务提供商(ISP)126操作的数据设备的连接。ISP 126又通过现在通常称为“互联网”128的全球分组数据通信网络提供数据通信服务。本地网络122和互联网128都使用携带数字数据流的电、电磁或光信号。通过各种网络的信号以及通过网络链路120和通过通信接口118的信号，将数字数据传送到计算机系统100和从计算机系统100传送的信号是传输信息的载波的示例形式。

计算机系统100可以通过网络、网络链路120和通信接口118发送消息和接收数据，包括程序代码。在互联网示例中，服务器130可以通过互联网128、ISP 126、本地网络122和通信接口118发送应用程序的请求代码。一个这样的下载的应用程序可以例如提供这里描述的方法的全部或部分。接收到的代码可以在接收到时由处理器104执行，和/或存储在存储设备110或其他非易失性存储装置中以供以后执行。以此方式，计算机系统100可以获得载波形式的应用代码。

图12示意性地描绘了与图2中所示的设备相似和/或相同的示例性光刻投影设备，该设备可以结合在此描述的技术使用。设备1000包括照明系统IL，用于调节辐射光束B。在这种具体情况下，照明系统还包括辐射源SO；第一对象台(例如，图案化装置台)MT设置有图案化装置保持器以保持图案化装置MA(例如，光罩)，并且连接到第一定位器PM(与第一位置传感器PS1相关联地工作)以精确地定位图案化装置；第二对象台(衬底台)WT，其设置有衬底保持器以保持衬底W(例如，电阻涂覆硅片)，并连接到第二定位器PW(与第二位置传感器PS2相关联地工作)以准确地定位衬底；投影系统(“透镜”)PS(例如，折射式、反射式或折反式光学系统)，用于将图案化装置MA的照射部分成像到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。

如这里所描述的，该设备是透射型的(即，具有透射图案化装置)。然而，一般而言，它也可以是反射型的，例如(具有反射型图案化装置)。该设备可以采用不同种类的图案化装置来经典掩模；示例包括可编程镜像阵列或LCD矩阵。

源SO(例如，汞灯或准分子激光器，LPP(激光产生的等离子体)EUV源)产生辐射束。该光束直接被馈入照明系统(照明器)IL或在穿过诸如例如光束扩展器Ex的调节装置之后被馈入照明系统(照明器)IL。照明器IL可包括用于设置光束中强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ外部和σ内部)的调节装置。此外，它通常包括各种其他组件，例如整合器和聚光器。这样，入射到图案化装置MA上的光束B在其横截面上具有期望的均匀性和强度分布。

关于图12，应该注意的是，源SO可以在光刻投影设备的外壳内(例如，当源SO是汞灯时通常是这样)，但它也可以远离光刻投影设备，它产生的辐射光束被引入设备(例如，借助适当的定向镜)；当源SO是准分子激光(例如基于KrF、ArF或F2激光)时，通常会出现后一种情况。

光束B随后拦截图案化装置MA，该图案化装置MA保持在图案化装置台MT上。已经穿过图案化装置MA，光束B穿过透镜，透镜将光束B聚焦到衬底W的目标部分C上。借助第二定位装置(和干涉测量装置)，衬底台WT可以精确地移动，例如，将不同的目标部分C定位在光束B的路径中。类似地，第一定位装置可以用于相对于光束B的路径精确地定位图案化装置MA，例如，在从图案化装置库中机械地检索图案化装置MA之后，或者在扫描期间。通常，对象台MT、WT的移动将借助于未明确描述的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现。然而，在步进器(与步进扫描工具相反)的情况下，图案化装置台MT可以只是连接到短行程致动器，或者可以是固定的。

所描绘的工具(与图2所示的工具相似或相同)可以在两种不同的模式中使用。在步进模式中，图案化装置台MT保持基本静止，并且整个图案化装置图像在一次操作中(即，单个“闪光”)投射到目标部分C上。然后，衬底台WT在x和/或y方向上移位，使得不同的目标部分C可以被光束B照射。在扫描模式中，除了给定的目标部分C不在单个“闪光”中曝光之外，基本上适用相同的情况。取而代之的是，图案化装置台MT以速度v在给定方向(所谓的“扫描方向”，例如，y方向)上移动，使得投影光束B在图案化装置图像上扫描；同时，衬底台WT以速度V＝Mv在相同或相反的方向上同时移动，其中M是透镜PL的放大倍数(典型地，M＝1/4或1/5)。以这种方式，可以暴露相对较大的目标部分C，而不必在分辨率上妥协。

图13更详细地示出了设备1000，包括源收集器模块SO、照明系统IL和投影系统PS。源收集器模块SO被构造和布置成使得真空环境可以保持在源收集器模块SO的封闭结构220中。EUV辐射发射等离子体210可以由放电产生的等离子体源形成。EUV辐射可以由气体或蒸气产生，例如Xe气体、Li蒸气或Sn蒸气，其中热等离子体210被产生以发射电磁波谱的EUV范围内的辐射。例如，等离子体210是通过引起至少部分电离的等离子体的放电而产生的。例如，Xe、Li、Sn蒸气或任何其他合适的气体或蒸气的分压可能需要10帕才能有效地产生辐射。在一个实施例中，提供激发态tin(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。

等离子体210发射的辐射从源室211经由可选的气体屏障或污染物阱230(在某些情况下也称为污染物屏障或箔阱)进入收集器室212，该气体屏障或污染物阱位于源室211的开口中或之后。污染物阱230可以包括通道结构。污染物阱230还可以包括气体屏障或气体屏障和通道结构的组合。此处进一步示出的污染物阱230至少包括通道结构。

源室211可以包括辐射收集器CO，其可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。穿过收集器CO的辐射可以从光栅光谱滤波器240反射，以沿着由线'O'指示的光轴聚焦在虚拟源点IF中。虚拟源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器模块被布置成使得中间焦点IF位于封闭结构220中的开口221处或附近。虚拟源点IF是辐射发射等离子体210的图像。

随后，辐射穿过照明系统IL，照明系统IL可包括在图案化装置MA处被设置成提供所需的辐射光束21的角分布以及在图案化装置MA处提供所需的辐射强度均匀性的有面场镜装置22和有面光瞳镜装置24。当辐射光束21在由支撑结构MT保持的图案化装置MA处反射时，形成图案化束26，并且图案化束26由投影系统PS经由反射元件28、30成像到由衬底台WT保持的衬底W上。

在照明光学单元IL和投影系统PS中通常存在比所示的更多的元件。根据光刻设备的类型，可以任选地存在光栅光谱滤波器240。此外，可以存在比图中所示的更多的反射镜，例如，在投影系统PS中可以存在除图12中所示的1-6个额外的反射元件。

如图13所示，收集器光学器件CO被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套收集器，就像收集器(或收集器反射镜)的示例一样。掠入射反射器253、254和255围绕光轴O轴向对称地设置，并且这种类型的收集器光学器件CO可以与放电产生的等离子体源(通常称为DPP源)组合使用。

或者，源收集器模块SO可以是如图14所示的LPP辐射系统的一部分。激光器LA被设置成将激光能量沉积到燃料中，例如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)中，产生电子温度为数10eV的高度电离等离子体210。在这些离子的去激发和复合过程中产生的高能辐射从等离子体发射，由近法向入射收集器光学器件CO收集并聚焦到封闭结构220中的开口221上。

可以使用以下项进一步描述实施例：

1.一种用于确定半导体器件制造设备的调整的方法，所述方法包括：

用辐射照射半导体器件的目标部分，所述目标部分包括在所述半导体器件的不同层中的金属特征；

检测来自所述金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；

基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置；

基于所述不同层的相对位置，确定一个或多个半导体器件制造工艺参数；并且

基于确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数，确定所述半导体器件制造设备的调整。

2.根据项1的方法，其中所述辐射包括光。

3.根据项1或2所述的方法，其中确定不同层的相对位置包括确定作为半导体器件制造工艺的一部分的套刻。

4.根据项1至3中任一项的方法，其中一个或多个确定的半导体器件制造工艺参数包括掩模设计、计量目标设计、半导体器件设计、辐射强度、辐射入射角、辐射波长、光瞳尺寸和/或形状和抗蚀剂材料中的一个或多个。

5.根据项1至4中任一项的方法，还包括基于所确定的调整来调整所述半导体器件制造设备。

6.一种用于确定结构中不同层的相对位置的方法，所述方法包括：

用辐射照射所述结构的目标部分，所述目标部分包括在所述结构的不同层中的金属特征；

检测来自所述金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；并且

基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置。

7.根据项6的方法，其中辐射包括光。

8.根据项6或7的方法，其中确定不同层的相对位置包括确定不同层之间的相对移位。

9.根据项6至8中任一项的方法，其中确定不同层的相对位置包括确定与不同层相关联的套刻。

10.根据项6至9中任一项的方法，还包括基于检测到的一个或多个共振来确定不同层中的金属特征是否彼此接触。

11.根据项10的方法，其中不同层中的金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这导致在反射辐射中检测到至少两个不同的共振。

12.根据项11的方法，其中基于至少两个不同共振之间的距离，确定不同层中的金属特征彼此接触或不接触。

13.根据项12的方法，其中至少两个不同共振之间的距离对应于不同层相对于彼此移位的量。

14.根据项10的方法，其中不同层中的金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且响应于检测到与金属特征相关的单个共振而确定彼此接触。

15.根据项10或14的方法，其中不同层中的金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且响应于检测到与金属特征相关联的两个以上共振而确定彼此不接触。

16.根据项15的方法，其中共振之间的距离对应于不同层相对于彼此移位的量。

17.根据项6至16中任一项的方法，其中所述不同层包括两层，每层具有至少一个金属特征。

18.根据项6至17中任一项的方法，其中所述金属特征包括延伸穿过所述不同层的过孔的不同部分。

19.根据项6至18中任一项的方法，其中所述一个或多个共振包括等离激元共振。

20.根据项6至19中任一项的方法，其中单个共振包括反射辐射的波长谱中的最大值。

21.根据项6的方法，其中结构的不同层中的所述金属特征被布置成阵列，所述阵列具有间距；并且其中检测来自所述金属特征的所述反射辐射中的所述一个或多个共振包括检测与所述间距相关联的共振。

22.根据项21的方法，其中与间距相关的共振是法诺共振。

23.根据项21或22的方法，其中与所述间距相关联的共振具有共振形状，并且其中基于所述共振形状来确定所述不同层的相对位置。

24.根据项21至23中任一项的方法，其中确定不同层的相对位置包括基于与间距相关联的共振来确定与不同层相关联的套刻。

25.根据项21至24中任一项的方法，还包括基于与间距相关联的共振来调整所述阵列的间距。

26.根据项6至25中任一项的方法，其中结构包括半导体器件的至少一部分。

27.根据项6至26中任一项的方法，其中基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置，是作为半导体器件制造工艺的一部分执行的。

28.根据项27的方法，还包括基于不同层的相对位置调整半导体器件制造工艺或半导体器件的设计。

29.一种计算机程序产品，包括在其上记录有指令的非暂态计算机可读介质，当由计算机执行时，所述指令实现项1至28中任一项的方法。

30.一种被配置为确定结构中不同层的相对位置的系统，所述系统包括：

辐射源，被配置为用辐射照射所述结构的目标部分，所述目标部分包括在所述结构的不同层中的金属特征；

一个或多个传感器，被配置为检测来自金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；以及

一个或多个处理器，被配置为基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置。

31.根据项30的系统，其中所述辐射包括光。

32.根据项30或31的系统，其中确定不同层的相对位置包括确定不同层之间的相对移位。

33.根据项30至32中任一项的系统，其中确定不同层的相对位置包括确定与不同层相关联的套刻。

34.根据项30至33中任一项的系统，其中一个或多个处理器还被配置成基于所检测到的一个或多个共振来确定所述不同层中的金属特征是否彼此接触。

35.根据项34的系统，其中不同层中的金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得反射辐射中的至少两个不同共振被一个或多个传感器检测。

36.根据项35的系统，其中一个或多个处理器根据至少两个不同共振之间的距离确定不同层中的金属特征彼此接触或不接触。

37.根据项36的系统，其中一个或多个处理器被配置成使得所述至少两个不同共振之间的距离对应于不同层相对于彼此移位的量。

38.根据项34的系统，其中不同层中的金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且一个或多个处理器被配置成使得响应于检测到与所述金属特征相关联的单个共振而确定不同层中的金属特征彼此接触。

39.根据项34或38的系统，其中不同层中的金属特征由相同的金属和相同的尺寸形成，并且一个或多个处理器被配置成使得响应于检测到与金属特征相关联的两个以上共振而确定不同层中的金属特征彼此不接触。

40.根据项39的系统，其中共振之间的距离对应于不同层相对于彼此移位的量。

41.根据项30至40中任一项的系统，其中不同层包括两层，每层具有至少一个金属特征。

42.根据项30至41中任一项的系统，其中所述金属特征包括延伸穿过所述不同层的过孔的不同部分。

43.根据项30至42中任一项的系统，其中所述一个或多个共振包括等离激元共振。

44.根据项30至43中任一项的系统，其中单个共振包括反射辐射的波长谱中的最大值。

45.根据项30的系统，其中所述结构的不同层中的金属特征被布置成阵列，所述阵列具有间距；并且其中检测来自所述金属特征的所述反射辐射中的所述一个或多个共振包括用所述一个或多个传感器检测与所述间距相关联的共振。

46.根据项45的系统，其中与间距相关联的共振是法诺共振。

47.根据项45或46的系统，其中与所述间距相关联的共振具有共振形状，并且其中所述一个或多个处理器基于所述共振形状确定所述不同层的相对位置。

48.根据项45至47中任一项的系统，其中一个或多个处理器被配置成使得确定所述不同层的相对位置包括基于与所述间距相关联的共振来确定与所述不同层相关联的套刻。

49.根据项45至48中任一项的系统，其中所述一个或多个处理器还被配置成基于与所述间距相关联的共振来促进调整所述阵列的间距。

50.根据项30至49中任一项的系统，其中所述结构包括半导体器件的至少一部分。

51.根据项30至50中任一项的系统，其中所述一个或多个处理器被配置为使得基于所检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置是作为半导体器件制造工艺的一部分来执行的。

52.根据项51的系统，其中所述一个或多个处理器进一步配置成基于所述不同层的相对位置促进所述半导体器件制造工艺的调整或半导体器件的设计。

53.一种被配置为确定结构中不同层中的金属特征是否彼此电接触的系统，所述系统包括：辐射源，被配置为用辐射照射所述结构的目标部分，所述目标部分包括所述结构的第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征；一个或多个传感器，被配置为检测来自第一金属特征和第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；以及一个或多个处理器，可操作地耦接到所述辐射源和所述一个或多个传感器，所述一个或多个处理器被配置成基于(i)检测到的共振的数量或(ii)所述一个或多个共振的光谱位置，来确定所述第一层中的第一金属特征是否与所述第二层中的第二金属特征电接触。

54.根据项53的系统，其中：(1)第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得反射辐射中的一个或多个共振被一个或多个传感器检测，并且第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由一个或多个处理器基于一个或多个共振的光谱位置确定为彼此电接触或不电接触；或者(2)第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由相同的金属形成并且具有相同的尺寸，并且一个或多个处理器被配置成使得响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的单个共振而确定第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征彼此电接触，并且响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的两个以上共振而确定彼此不电接触。

55.根据项53或54的系统，其中所述一个或多个共振包括等离激元共振。

56.根据项53至55中任一项的系统，其中所述一个或多个共振主要包括反射辐射中的偶极表面等离激元极化共振。

57.根据项53至56中任一项的系统，其中所述一个或多个传感器包括一个或多个分光计检测器，所述分光计检测器被配置为检测作为反射辐射波长的函数的强度。

58.根据项53至57中任一项的系统，其中所述一个或多个传感器被配置为法向入射检查设备，其中所述一个或多个传感器以与所述目标部分垂直的角度定向，或者被配置为斜向入射检查设备，其中所述一个或多个传感器以与所述目标部分非垂直的角度定向。

59.根据项53至58中任一项的系统，其中所述辐射源被配置成使得所述辐射包括用透镜系统准直并通过干涉滤光片和偏振器透射的宽带白光。

60.根据项53至59中任一项的系统，其中所述第一金属特征和第二金属特征包括延伸穿过所述第一层和第二层的过孔的不同部分。

61.根据项53至60中任一项的系统，其中单个共振包括反射辐射波长谱中的最大值。

62.根据项53至61中任一项的系统，其中所述结构的所述第一层中的所述第一金属特征和第二层中的第二金属特征被布置成阵列，所述阵列具有间距；并且其中检测来自第一金属特征和第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振包括用一个或多个传感器检测与间距相关联的共振。

63.根据项62的系统，其中与间距相关的共振是法诺共振。

64.根据项62的系统，其中与所述间距相关联的共振具有共振形状，并且其中确定所述第一金属特征和第二金属特征是否电接触是基于所述共振形状。

65.根据项62的系统，其中所述一个或多个处理器还被配置成基于与所述间距相关联的共振来促进调整所述阵列的间距。

66.根据项53至65中任一项的系统，其中所述一个或多个处理器还被配置成基于所检测到的一个或多个共振来确定与所述结构的目标部分相关联的套刻、制造工艺故障率、临界尺寸或临界尺寸方差中的一个或多个。

67.一种用于确定结构中不同层中的金属特征是否彼此电接触的方法，所述方法包括：由辐射源用辐射照射结构的目标部分，所述目标部分包括结构的第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征；由一个或多个传感器检测来自第一金属特征和第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；使用一个或多个处理器，基于检测到的一个或多个共振，确定第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征是否彼此电接触，其中：(1)第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得由一个或多个传感器检测到反射辐射中的至少两个不同的共振，并且第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由一个或多个处理器基于至少两个不同的共振之间的距离来确定彼此电接触或不电接触；或者(2)第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由相同的金属形成并且具有相同的尺寸，并且一个或多个处理器被配置成使得响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的单个共振而确定不同层中的第一金属特征和第二金属特征彼此电接触，并且响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的两个以上共振而确定彼此不电接触。

68.一种用于确定半导体器件制造设备的调整的方法，所述方法包括：用辐射照射半导体器件的目标部分，所述目标部分包括半导体器件的第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征；检测来自第一金属特征和第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；基于检测到的一个或多个共振来确定不同层的相对位置；基于检测到的一个或多个共振来确定第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征是否彼此电接触，其中：(1)第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得一个或多个传感器检测到反射辐射中的一个或多个共振，并且第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由一个或多个处理器基于一个或多个共振的光谱位置确定为彼此电接触或不电接触；或者(2)第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征由相同的金属形成并且具有相同的尺寸，并且第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的单个共振而被确定为彼此电接触，并且响应于检测到与第一金属特征和第二金属特征相关联的两个以上共振而被确定为彼此不电接触；基于所述不同层的相对位置和/或确定所述第一金属特征和所述第二金属特征是否相互电接触，确定一个或多个半导体器件制造工艺参数；以及基于所确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数确定对半导体器件制造设备的调整。

69.一种计算机程序产品，包括在其上记录有指令的非暂态计算机可读介质，当由计算机执行时，所述指令实现项67或68中任一项的方法。

本文公开的概念可以模拟或数学建模任何用于对亚波长特征进行成像的通用成像系统，并且对于能够产生越来越短的波长的新兴成像技术尤其有用。已经在使用的新兴技术包括EUV(极端紫外线)、DUV光刻技术，该技术可以使用ArF激光器产生193nm波长，甚至可以使用氟激光器产生157nm波长。此外，EUV光刻能够通过使用同步加速器或通过用高能电子撞击材料(固体或等离子体)来产生20-5nm范围内的波长，以便在该范围内产生光子。

虽然本文公开的概念可用于在诸如硅晶片的衬底上成像，但应理解，公开的概念可用于任何类型的光刻成像系统，例如，用于在除硅晶片之外的衬底上成像的光刻成像系统。此外，所公开的元件的组合和子组合可以包括单独的实施例。例如，图4和图5中所示的系统10可用于执行图7中所示的方法700的一些或全部操作，和/或系统10可与方法700实施例分开使用。

上面的描述旨在说明性的，而不是限制性的。因此，对本领域技术人员来说，显而易见的是，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以如所描述的那样进行修改。

Claims (15)

1.一种被配置为确定结构中不同层中的金属特征是否彼此电接触的系统，所述系统包括：

辐射源，被配置为用辐射照射所述结构的目标部分，所述目标部分包括所述结构的第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征；

一个或多个传感器，被配置为检测来自所述第一金属特征和所述第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；以及

一个或多个处理器，操作地耦接到所述辐射源和所述一个或多个传感器，所述一个或多个处理器被配置成基于(i)检测到的所述共振的数量或(ii)检测到的所述共振的谱位置，来确定所述第一层中的所述第一金属特征是否与所述第二层中的所述第二金属特征电接触。

2.根据权利要求1所述的系统，其中(1)所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得所述反射辐射中的所述一个或多个共振被所述一个或多个传感器检测到，并且所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征由所述一个或多个处理器基于所述一个或多个共振的所述谱位置，确定为彼此电接触或不电接触；或者(2)所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征由相同的金属形成并且具有相同的尺寸，并且所述一个或多个处理器被配置成使得所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征响应于检测到与所述第一金属特征和所述第二金属特征相关联的单个共振而被确定为彼此电接触，并且响应于检测到与所述第一金属特征和所述第二金属特征相关联的两个或更多个共振而被确定为彼此不电接触。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个共振包括等离激元共振。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述一个或多个共振主要包括所述反射辐射中的偶极表面等离激元极化共振。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括一个或多个分光计检测器，所述分光计检测器被配置为检测作为所述反射辐射的波长的函数的强度。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述一个或多个传感器被配置为法向入射检查设备，其中所述一个或多个传感器以垂直于所述目标部分的角度被定向，或者所述一个或多个传感器被配置为斜向入射检查设备，其中所述一个或多个传感器以非垂直于所述目标部分的角度被定向。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述辐射源被配置成使得所述辐射包括宽带白光，所述宽带白光被用透镜系统准直并通过干涉滤光片和偏振器而被透射。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一金属特征和所述第二金属特征包括过孔的不同部分，所述过孔延伸穿过所述第一层和所述第二层。

9.根据权利要求1所述的系统，其中单个共振包括所述反射辐射的波长谱中的最大值。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述结构的所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征被布置成阵列，所述阵列具有间距；并且其中检测来自所述第一金属特征和所述第二金属特征的所述反射辐射中的所述一个或多个共振包括：用所述一个或多个传感器检测与所述间距相关联的共振。

11.根据权利要求10所述的系统，其中与所述间距相关联的所述共振是法诺共振。

12.根据权利要求10所述的系统，其中与所述间距相关联的所述共振具有共振形状，并且其中所述第一金属特征和所述第二金属特征是否电接触的确定基于所述共振形状。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个处理器还被配置成：基于检测到的一个或多个共振，确定与所述结构的目标部分相关联的套刻、制造工艺故障率、临界尺寸或临界尺寸方差中的一项或多项。

14.一种用于确定半导体器件制造设备的调整的方法，所述方法包括：

用辐射照射半导体器件的目标部分，所述目标部分包括所述半导体器件的第一层中的第一金属特征和第二层中的第二金属特征；

检测来自所述第一金属特征和所述第二金属特征的反射辐射中的一个或多个共振；

基于检测到的一个或多个共振，确定所述第一层和所述第二层的相对位置；

基于(i)检测到的共振的数目或(ii)检测到的共振的谱位置，确定所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征是否彼此电接触，其中：

(1)所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征包括不同的金属和/或具有不同的尺寸，这使得所述反射辐射中的所述一个或多个共振被一个或多个传感器检测到，并且所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征由一个或多个处理器基于所述一个或多个共振的所述谱位置，确定为彼此电接触或不电接触；或

(2)所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征由相同的金属形成并具有相同的尺寸，并且所述第一层中的所述第一金属特征和所述第二层中的所述第二金属特征响应于检测到与所述第一金属特征和所述第二金属特征相关联的单个共振而被确定为彼此电接触，并且响应于检测到与所述第一金属特征和所述第二金属特征相关联的两个或更多个共振而被确定为彼此不电接触；

基于所述第一层和所述第二层的相对位置和/或所述第一金属特征和所述第二金属特征是否彼此电接触的确定，确定一个或多个半导体器件制造工艺参数；并且

基于所确定的一个或多个半导体器件制造工艺参数，确定所述半导体器件制造设备的所述调整。

15.一种计算机程序产品，包括非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质上记录有指令，所述指令当由计算机执行时实现权利要求14所述的方法。

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