CN115668068A

CN115668068A - 对准方法以及相关的对准和光刻设备

Info

Publication number: CN115668068A
Application number: CN202180037591.8A
Authority: CN
Inventors: E·M·赫尔斯埃博; F·G·C·比基恩
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2023-01-31
Also published as: KR20230013039A; US20230168595A1; JP2023528357A; WO2021239461A1

Abstract

公开了一种在对准标记上执行位置测量的方法以及相关联的设备，该对准标记至少包括第一周期性结构，具有沿着第一方向的周期性的方向。该方法包括获得与位置测量相关的信号数据，并且拟合信号数据以确定位置值。拟合步骤使用调制拟合或者背景包络周期性拟合中的一个。

Description

对准方法以及相关的对准和光刻设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年5月27日提交的EP申请20176845.4的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及例如可用于通过光刻技术制造器件的方法和设备，并且涉及使用光刻技术制造器件的方法。本发明涉及量测装置，并且更具体地，涉及用于测量位置的量测装置，诸如对准传感器以及具有这种对准传感器的光刻设备。

背景技术

光刻设备是将期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在该情况下，图案形成装置(其替代地称为掩模或掩模版)可以用以产生待形成在IC的单层上的电路图案。这种图案可以转印至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。图案的转印通常经由成像至被设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行。通常，单个衬底将包含被连续地图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常被称为“场”。

在复杂器件的制造中，通常执行许多光刻图案化步骤，从而在衬底上的连续层中形成功能特征。因此，光刻设备性能的关键方面在于，相对于被铺设(由相同设备或不同光刻设备)在先前层中的特征正确地且准确地放置所施加图案的能力。为此目的，衬底设置有一组或多组对准标记。每个标记是其位置可以在之后使用位置传感器或对准传感器(这两个术语同义使用)(通常是光学位置传感器)进行测量的结构。

光刻设备包括一个或多个对准传感器，通过所述对准传感器可以准确地测量衬底上的标记的位置。从不同的制造商和相同制造商的不同产品中已知不同类型的标记和不同类型的对准传感器。当前光刻设备中广泛使用的一种传感器是基于US6961116(den Boef等人)中描述的自参考干涉仪。已经开发了对位置传感器的各种增强和改进，例如如US2015261097A1中所公开的。所有这些出版物的内容通过引用并入本文。

越来越期望减小对准标记的尺寸和测量对准标记的时间，因为在IC制造中，掩模版空间和量测时间都很重要。减小对准标记的尺寸会减小标记上的扫描长度，从而导致相邻结构对对准位置的影响增大。由于短扫描长度和相邻结构影响中的一个或两个，从这种小标记测量的位置(特别是如果以期望速度和取向测量以在一次扫描中检测两个位置方向)会具有不良再现性(repro)和准确性。期望在测量这种标记时提高再现性和准确性。

发明内容

本发明在第一方面提供了一种在对准标记上执行位置测量的方法，所述对准标记至少包括具有沿着第一方向的周期性的方向的第一周期性结构；所述方法包括：获得与所述位置测量相关的信号数据；并且拟合所述信号数据以确定位置值；其中，拟合步骤使用以下中的一个：调制拟合；或者背景包络周期性拟合。

本发明在第二方面提供了一种在双向对准标记上执行位置测量的方法，所述双向对准标记包括与第二周期性结构一起布置的第一周期性结构，所述第二周期性结构具有在不同于所述第一方向的第二方向上的周期性的方向；所述标记被配置成相对于所述第一方向和所述第二方向被倾斜地扫描；所述方法包括：获得与所述位置测量相关的信号数据，所述信号数据包括至少第一方向分量和第二方向分量，所述第一方向分量与所述倾斜扫描期间所检测到的第一有效节距相关，并且所述信号数据中的所述第二方向分量与所述倾斜扫描方向期间所检测到的第二有效节距相关；并且对由于与所述信号数据中的第一频率与所述信号数据中的第二频率的差相对应的差频处的振动而导致的信号干扰应用校正，所述第一频率与所述第一有效节距相关，并且所述第二频率与所述第二有效节距相关

本发明的第三方面提供了一种在对准标记上执行位置测量的方法，所述对准标记至少包括具有沿着第一方向的周期性的方向的第一周期性结构；所述方法包括：获得与所述位置测量有关的信号数据；并且创建倾斜投影算子，所述倾斜投影算子对所述信号数据进行运算并且阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而产生的信号数据。

还公开了一种可操作以执行上述任一方面的方法的计算机程序、量测设备和光刻设备。

通过考虑下面描述的示例，将理解本发明的上述和其他方面。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考所附的示意图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1描绘了光刻设备；

图2示意性地示出了图1的设备中的测量和曝光过程；

图3是根据实施例所适用的第一对准传感器的示意图；

图4是根据第一实施例的第一对准拟合方法的流程图；

图5是根据第二实施例的第二对准拟合方法的流程图；

图6是根据第三实施例的用于一维标记的第三对准拟合方法的流程图；

图7是根据第三实施例的用于二维标记的第三对准拟合方法的流程图；

图8描绘了(a)第一双向对准标记以及(b)其测量；

图9描绘了第二双向对准标记；以及

图10是说明主动再现性校正概念的振幅随频率变化的图(以两个轴上的任意单位)。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，呈现可以实现本发明的各实施例的示例环境是有益的。

图1示意性描绘了光刻设备LA。该设备包括照射系统(照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，所述图案形成装置支撑件或支撑结构被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并且连接至被配置成根据特定参数准确地定位图案形成装置的第一定位器PM；两个衬底台(例如晶片台)WTa或WTb，每个衬底台被构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且每个连接至被配置成根据特定参数准确地定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如折射型投影透镜系统)PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。参考系RF连接各个部件，并且用作设置和测量图案形成装置的位置以及衬底和衬底的特征在图案形成装置上的位置的参考。

照射系统可以包括用于引导、整形或控制辐射的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、或其他类型的光学部件、或其任意组合。

图案形成装置支撑件MT以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及其他条件(诸如，例如图案形成装置是否保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以采用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件MT可以是框架或者台，例如所述图案形成装置支撑件可以根据需要而是固定的或者可移动的。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置在例如相对于投影系统的期望位置处。

本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为是指能够用于将图案赋予在辐射束的横截面上，使得在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底目标部分上的期望图案完全相对应(例如，如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定功能层相对应，诸如集成电路。

如本文所描述的，该设备是透射型的(例如，采用透射型图案形成装置)。替代地，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述的可编程反射镜阵列类型，或采用反射型掩模)。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。对本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被视为与更上位的术语“图案形成装置”同义。术语“图案形成装置”也可被解释为指以数字形式存储图案信息以用于控制这种可编程图案形成装置的装置。

应该将本文中使用的术语“投影系统”广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、折反射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的，或对于诸如使用浸没液或使用真空的其他因素所适合的。对本文中的术语“投影透镜”的任何使用可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

光刻设备也可以属于以下类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加至光刻设备中的其他空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中是众所周知的用于增大投影系统的数值孔径。

在操作中，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如，当源是准分子激光器时，源与光刻设备可以是分立的实体。在这样的情况下，不认为源形成了光刻设备的一部分，并且辐射束是借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD而从源SO传递至照射器IL。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻设备的组成部分。源SO和照射器IL连同束传递系统BD(在需要时)可以被称为辐射系统。

例如，照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD、积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。

辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑件MT上的图案形成装置MA上，并且由图案形成装置图案化。在穿过图案形成装置(例如掩模)MA后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉量测装置、线性编码器、2-D编码器、或电容性传感器)，可以准确地移动衬底台WTa或WTb(例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中)。类似地，可以使用第一定位器PM和另一位置传感器(图1中没有明确地示出)来相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(例如掩模)MA(例如，在从掩模库进行机械获取之后或在扫描期间)。

可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA与衬底W。虽然衬底对准标记(如图示的)占据专用目标部分，但这些标记可以位于目标部分之间的空间中(它们被称为划线对准标记)。类似地，在多于一个管芯被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管芯之间。除了器件特征之外，在管芯内还可以包括小对准标记，在这种情况下，期望所述标记尽可能小，并且相邻特征之间不需要任何不同的成像或过程调节。下面进一步描述检测对准标记的对准系统。

所描述的设备可以用于各种模式。在扫描模式中，在将赋予至辐射束的图案投影至目标部分C上时，使图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WT被同步扫描(即单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上)。如本领域中公知的，其他类型的光刻设备和操作模式也是可能的。例如，已知的步进模式。在所谓的“无掩模”光刻术中，可编程图案形成装置被保持为静态，但是具有变化的图案，并且移动和扫描衬底台WT。

也可以采用如上所描述的使用模式的组合和/或变型，或者完全不同的使用模式。

光刻设备LA是所谓的双台类型，所述双台类型具有两个衬底台WTa、WTb以及可以在其间交换衬底台的两个站(曝光站EXP和测量站MEA)。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站被曝光时，另一个衬底可以在测量站被装载到另一衬底台上，使得执行各种准备步骤。这使得设备的产量显著增加。准备步骤可以包括使用水平传感器LS绘制衬底的表面高度轮廓，并且使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置。如果位置传感器IF不能在衬底台在测量站以及曝光站时测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以使得能够在两个站处跟踪衬底台相对于参考系RF的位置。还已知其他布置，并且可用于替代所示的双台布置。例如，已知提供衬底台和测量台的其他光刻设备。它们当执行准备测量时对接在一起，然后在衬底台进行曝光时被卸离。

图2示出了在图1的双台设备中对衬底W上的目标部分(例如管芯)曝光的步骤。在虚线框内的左手侧是在测量站MEA处执行的步骤，而右手侧示出了在曝光站EXP处执行的步骤。有时，衬底台WTa、WTb中的一个将位于曝光站，而另一个位于测量站，如上所述。为了描述的目的，假设衬底W已经被装载到曝光站中。在步骤200处，通过未示出的机构将新的衬底W’装载到设备。这两个衬底被并行地处理以增加光刻设备的产量。

首先参考新加载的衬底W’，其可以是先前未经处理的衬底，用新的光致抗蚀剂准备在该设备中进行第一次曝光。然而，通常，所描述的光刻过程将仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，因此衬底W’已经经过此设备和/或其他光刻设备若干次，并且可能也已经经历了后续过程。特别地，对于改善重叠性能的问题，目标是确保将新图案正确地施加到已经经历了图案化处理的一个或多个循环的衬底上的正确位置。这些处理步骤会逐渐地在衬底中引入失真，使得必须测量和校正所述失真，来达到满意的重叠性能。

如刚刚提到的，可以在其他光刻设备中执行，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续图案化步骤。例如，器件制造过程中的对诸如分辨率和重叠的参数要求非常高的一些层可以在比要求较低的其他层更先进的光刻工具中被执行。因此，一些层可以在浸没式光刻工具中曝光，而其他层在“干式”工具中曝光。一些层可以在以DUV波长工作的工具中曝光，而其他层使用EUV波长辐射曝光。

在202处，使用衬底标记P1等和图像传感器(未示出)的对准测量用于测量和记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。另外，将使用对准传感器AS测量跨衬底W’上的若干对准标记。在一个实施例中，这些测量用于建立非常准确地映射包括相对于标称矩形网格的任何失真的跨衬底上的标记分布的“晶片网格”。

在步骤204处，还使用水平传感器LS测量晶片高度(Z)与X-Y位置的映射。通常，高度图仅用于实现准确聚焦经曝光图案。可以另外用于其他目的。

当装载衬底W’时，接收选配方案数据206，所述选配方案数据206限定了待执行的曝光，并且还限定了晶片的性质，以及先前形成的和待在晶片上形成的图案。向这些选配方案数据添加在202、204处进行的对晶片位置、晶片网格和高度图的测量，使得可以将一组完整的选配方案和测量数据208传递到曝光台EXP。例如，对准数据的测量包括以与产品图案(其为光刻过程的产品)以固定或标称固定关系形成的对准目标的X和Y位置。使用就在曝光之前获取的这些对准数据生成对准模型，所述对准模型具有将所述模型拟合到数据的参数。这些参数和对准模型将在曝光操作期间被用于校正在当前光刻步骤中应用的图案的位置。所使用的模型对所测量的位置之间的位置偏差进行插值。传统的对准模型可以包括四个、五个或六个参数，这些参数一起在不同维度上限定‘理想’网格的平移、旋转和缩放。还已知使用更多参数的高级模型。

在210处，交换晶片W’和W，使得经测量的衬底W’成为进入曝光站EXP的衬底W。通过在设备内调换支撑件WTa和WTb来执行这种交换，使得衬底W、W’保持被准确地夹紧并定位在这些支撑件上，以保持衬底台与衬底本身之间的相对对准。因此，一旦已经交换了台，则确定投影系统PS与衬底台WTb(先前为WTa)之间的相对位置就是在控制曝光步骤中利用衬底W(先前为W’)的测量信息202、204最必须的。在步骤212处，使用掩模对准标记M1、M2执行掩模版对准。在步骤214、216、218中，在跨衬底W的连续目标位置处施加扫描运动和辐射脉冲，以便完成多个图案的曝光。

通过在执行曝光步骤时使用在测量站处获得的对准数据和高度图，可以相对于期望的位置(并且特别地，相对于先前铺设在相同衬底上的特征)准确地对准这些图案。根据经曝光的图案，经曝光的衬底(现在标记为W”)在步骤220处从设备卸载以经历蚀刻或其他过程。

本领域技术人员将知道，上述描述是实际制造情况的一个示例中涉及的许多非常详细的步骤的简化概述。例如，使用相同或不同的标记，通常将会有粗测量和细测量的不同阶段，而不是在一次通过中测量对准。粗对准和/或精对准测量步骤可以在高度测量之前或之后进行，或者交错进行。

测量标记的位置还可以提供关于其上提供有标记(例如以晶片网格的形式)的衬底的变形的信息。例如，当衬底暴露于辐射时，可能由于衬底到衬底台的静电夹持和/或衬底的变热而发生衬底变形。

图3是已知对准传感器AS的实施例的示意框图。辐射源RSO提供具有一个或多个波长的辐射束RB，通过转向光学器件来将辐射束RB转向到位于衬底W上的、作为照射斑点SP的标记(诸如，标记AM)上。在该示例中，转向光学器件包括斑点反射镜SM和物镜OL。通过其而照射标记AM的照射斑点SP的直径可以稍小于标记本身的宽度。

由标记AM衍射的辐射被准直成(在该示例中通过物镜OL)信息携带束IB。术语“衍射”旨在包括从标记的零级衍射(其可称为反射)。自参考干涉仪SRI(例如上面提到的US6961116中公开的类型)利用其自身来干涉束IB，然后由光电检测器PD接收束。可以包括另外的光学器件(未示出)，以在辐射源RSO产生多于一个波长的情况下提供不同的束。如果需要，光电检测器可以是单个元件，或者它可以包括多个像素。光电检测器可以包括传感器阵列。

在该示例中包括斑点反射镜SM的转向光学器件还可以用于阻挡从标记反射的零级辐射，使得信息携带束IB仅包括来自标记AM的更高阶衍射辐射(这对于测量不是必需的，但提高了信噪比)。

强度信号SI被提供给处理单元PU。通过结合块SRI中的光学处理和单元PU中的计算处理，会输出衬底相对于参考系的X位置和Y位置的值。

所示类型的单个测量仅将标记的位置固定在与标记的一个节距相对应的特定范围内。将粗测量技术与此结合使用，来识别正弦波的哪个周期是包含标记位置的周期。在不同的波长下以更粗级别和/或更细级别重复相同过程，以提高标记检测的准确性和/或鲁棒性，无论标记由何种材料制备、在标记上方和/或下方提供有何种材料。

标记或对准标记可以包括：一系列条纹，被形成在设置在衬底上的层或(直接)形成在衬底中的层上或者其中。这些条纹可以规律地间隔开并且用作栅线，使得这些标记可以被视为具有熟知的空间周期(节距)的衍射栅。根据这些栅线的取向，标记可被设计为允许沿着X轴或沿着Y轴(其取向基本上垂直于X轴)进行的位置的测量。包括相对于X-轴和Y-轴两者、以+45度和/或-45度布置的条纹的标记，允许通过使用US2009/195768A(其通过引用并入本文)中描述的技术来组合X-测量和Y-测量。

对准传感器利用辐射斑点来光学扫描每个标记以获得周期性变化信号，诸如正弦波。分析该信号的相位，以确定标记相对于对准传感器的位置，从而确定衬底相对于对准传感器的位置，而对准传感器则相对于光刻设备的参考系是固定的。可以相对于不同的(粗和细)标记尺寸提供所谓的粗标记和细标记，使得对准传感器可以在周期性信号的不同周期以及周期内的准确位置(相位)之间进行区分。不同节距的标记也可用于此目的。

在通过使用对准传感器测量衬底上的对准标记的位置来执行对准时，将期望减小对准标记的面积(覆盖区(footprint))，使得大多数标记可以被容纳在整个晶片上；包括晶片空间“昂贵”的管芯内(例如产品结构之间)。因此，期望在扫描型对准传感器(例如其扫描标记上的欠填充(underfilled)斑点以生成SRI信号)中，减小标记上的所需扫描长度的长度以保持足够的准确性和再现性(repro)。除了规律的周期性对准标记(其每次扫描提供1D位置(X或Y))，还存在能够在X和Y方向(例如平行于衬底平面的两个方向)上同时检测的倾斜标记，从而减少对准时间并增加产量。这种倾斜标记可以包括标记结构小于+/-45度角的两个段。

目前，对于斑点欠填充标记，使用基于快速傅里叶变换(FFT)的对准拟合(例如最小二乘拟合)来根据对准信号确定对准位置。这相当于对正弦和余弦信号进行最小二乘拟合。通过根据经拟合的正弦和余弦信号确定相位，并且将所述相位与扫描期间的平均阶段位置结合，来计算标记的对准位置。

对于较小的标记，传感器束将不会全部入射在对准标记上，因此对准信号将不是完全周期性的。所得信号是具有变化的振幅(或包络)和变化的DC分量(或背景信号)的周期性信号。

就重叠性能而言，当对这种对准标记使用周期性拟合时存在若干问题，其中包括由于对准信号的包络而导致的再现性(repro)、由于对准标记附近的结构的串扰效应而导致的不良准确性、以及由于节距之间的串扰而导致的(多节距标记)的不良再现性、双周期倾斜标记的角度和/或节距差异。双节距对准标记的再现性显著差于单节距栅，这主要由于对于双节距倾斜标记，两个有效节距之间的混合(串扰)使得能够计算X和Y位置。这对于对准标记上的短扫描长度(例如，小于20μm、小于15μm或小于12μm)的情况尤其如此。

在第一实施例中，提出了使用基于调制拟合的算法代替基于FFT的算法来将信号拟合到对准位置，同时有效地处理对准信号包络。将描述基于调制拟合的方法的两个示例：

a)希尔伯特(Hilbert)拟合(HF)。该算法基于频域，并且使用带通滤波、希尔伯特变换和复解调技术，来确定对准位置偏差(APD)；

b)正弦调制拟合(SMF)。该算法基于时域，并且使用真实正弦和余弦解调技术以及低通滤波来确定APD。

图4是描述基于HF的算法的流程图，所述基于HF的算法是对经过频带滤波的对准信号进行希尔伯特变换的复解调技术。在步骤400，对所测量的信号I(x)使用零相位带通滤波化h_bandpass，以隔离衍射阶信号。在步骤410，对经滤波的信号进行复希尔伯特变换，并且在步骤420，执行复解调技术。通过具体示例的方式，步骤400、410和420可以根据下式作为单个步骤执行：

其中，L_baseperiod是周期性标记的基本周期(或节距)。

在步骤430，使用复角技术计算局部apd信号apd_as(x)；例如，通过下式：

在步骤440，通过在Hann窗口w_hann(x)上积分计算总APD APD_as(通过执行多次迭代来优化Hann窗口中心)：

图5是描述基于SMF的算法的流程图，所述基于SMF的算法包括对对准信号I(x)进行真实正弦和余弦解调，然后进行低通滤波化以去除谐波。在步骤500，使用正弦和余弦信号执行真实解调，并且在步骤510，对块边带应用零相位低通滤波化h_lowpass；例如，这些步骤可以表示为：

在步骤520，使用atan2计算局部APD信号apd_as(x)：

在步骤530，通过在Hann窗口w_hann(x)上积分计算总APD APD_as(通过执行多次迭代来优化Hann窗口中心)：

当然，在这些示例中的每个中，可以使用针对Y方向信号I(y)描述的方法来执行y方向上的对准。

在另一实施例中，可以执行背景包络周期拟合(BEPF)，其包括对准信号内的所有阶的经多次调制的正弦、余弦和DC信号的最小二乘拟合。该概念是基于用包络周期信号和背景信号扩展周期信号模型。这允许了该算法在不使用滤波和调制技术的情况下处理小标记信号。此外，扩展模型允许对拟合系数使用倾斜投影技术，这可以主动地消除对特定相邻结构的对准信号的串扰干扰，和/或双向标记的节距之间的串扰。在前者的情况下，可以通过使用离线标记和传感器模型模拟，或者通过对这种标记进行实际测量，通过对具有相邻特定串扰结构的标记进行模拟，来校准投影算子。因此，这种方法可以同时解决由于对准信号的包络和由于双节距之间的串扰而导致的不良再现性稍微问题，以及由于邻近对准标记的结构的串扰效应而导致的不良准确性的问题。

图6包括描述这种方法的流程图。在步骤600，使用合适的模型计算BEPF模型矩阵，所述合适的模型能够拟合扫描长度倍数、节距、以及取决于阶数的、振幅由一组参数描述的余弦和正弦的布置。

第一模型可以采取以下形式：

第二模型可以采取以下形式：

该模型以分离的参数组描述背景信号、包络和周期性对准信号。更具体地，对于每种模型：

第一行是包括DC和背景项的背景信号模型(具有模型系数：α、β_b、γ_b，在第二模型中包括半阶差拍(beat)μ、ν)。

·第二行包含对准信号的余弦部分的包络信号(具有第一模型的模型系数：δo、ζo、η_eo、θ_eo,以及第二模型的模型系数：δo、εo_b、ζo_b)。

·第三行包含对准信号的正弦部分的包络信号(具有第一模型的模型系数：κo、λo、μ_eo、ν_eo，以及第二模型的模型系数：ηo、θo_b、l_ob)。

与第一模型相比，这些模型中的第二模型具有正交背景和包络函数，以及改进的模型矩阵的总体条件数量。

在步骤610，可以对差信号I_diff以及和信号I_sum执行激光噪声归一化LNN。该步骤可以包括以下子步骤：

·使用BEPF的背景模型计算I_diff和I_sum的背景信号；

·用背景信号归一化I_diff和I_sum；

·计算g因子(g)作为RMS归一化的I_diff与RMS归一化的I_sum的比；

·计算归一化激光噪声信号＝(I_diff+g*I_sum)/(1+g)；并且

·将原始对准信号I_diff除以激光噪声信号(例如根据由BEPF模型获得的归一化的差信号与和信号的比而获得的归一化激光噪声)；

在步骤620，执行BEPF的核拟合。核拟合算法可以使用预先计算的逆矩阵M_inv来计算拟合系数(例如，拟合信号c_as＝MinvxI)。与常规的最小二乘拟合算法相比，这加快了计算速度。

在实施例中，特别是关于所描述的第二模型，可以使用包络模型E拟合台位置测量(ΔSPM)信号。这可以包括拟合位置差信号dX，所述位置差信号dX(在步骤645)被确定为晶片台位置与晶片台设定点位置(例如预期位置)的差。该台位置测量ΔSPM信号描述了相对于预期位置的实际台位置(例如，所测量的SPM减去设定点)，使得经拟合的ΔSPM信号可以与核拟合的结果相结合，以产生对准信号。这样做的一个原因是允许采用拟合系数旋转算法(参见下面的步骤630)。核拟合还计算拟合剩余能量。在此步骤之后，不再需要原始对准信号数据。ΔSPM的拟合模型可以基本上类似于已经描述的包络或背景模型；例如：

在其他实施例中，如本领域技术人员将了解的，可以以其他方式确定台位置。

此后，在步骤630，可以应用拟合系数旋转算法，例如倾斜投影矩阵；例如用于串扰校正。旋转步骤校正标记的预期位置(即执行扫描的位置)与标记的真实位置(即所寻找的位置)不匹配的事实。旋转拟合系数的目的是，通过将对准扫描从预期标记位置移动到近似测量标记位置，来将对准扫描放置到大致接近真实标记位置。这不是校正，原则上不会改变对准位置，而仅是将扫描中心移动成更接近实际标记位置。下面将提供关于该可选步骤的更多细节。

在步骤640，根据所构成的余弦和正弦振幅的相位敏感关系计算APD信号，如对于常规傅里叶拟合所执行的那样，但是考虑了包络的形状，所述包络被表示为在扫描长度的一组分数内变化的正弦和余弦之和；所述振幅由偏移了DC值的一组参数描述；例如，根据以下步骤：

·针对使用顺序计算包络信号；对于所描述的第二模型，这可以包括：

·计算对准传感器APD信号；

在步骤650，可以像调制拟合示例一样应用迭代Hann窗口，以便计算总APD信号APD_as。由于小标记的APD信号具有反对称表现，因此如果Hann窗口没有居中地靠近对准位置，则将产生APD影响。可以执行定位Hann窗口的迭代，直到所得的APD在对准位置的阈值(例如1皮米)内。如果在阈值迭代次数(例如5次)内没有收敛，则假定存在错误并且过程停止。

替代地，代替Hann窗口迭代，步骤630可以包括通过旋转拟合系数来移位对准信号模型。在这种实施方式中，单次旋转就足够了。该步骤的目的是将对准信号的位置移位到扫描的中心。与迭代Hann窗口相比，该实施方式预期会提供更准确的对准位置，并且具有更低的计算覆盖区，并且允许更容易和准确地计算KPI。在这样的实施例中，仍然可以应用更简单的固定式Hann窗口。该过程有4个步骤：

·计算非旋转拟合系数的APD估计；

·将移位应用于背景信号模型；

·将移位应用于包络；并且

·将移位应用于阶(携带者)。

由于所有拟合系数都由余弦和正弦函数组成，因此可以将移位实施为余弦和正弦对的旋转。由于所描述的模型在设计上具有期望的外推行为，并且Hann窗口可用于进行APD计算，所述APD计算在扫描的端点处为零，因此外推的APD影响预计可忽略不计。

在步骤660，可以将预期位置(设定点)添加到总APD，以确定对准位置pos。

可选地，在步骤670，BEPF拟合允许确定标记内关键性能指标(KPI)，诸如最大相关熵准则(MCC子空间)；例如根据：

MCC可能主要是传感器噪声。除了总MCC之外，MCC子空间中还可以包括信号失真。

另一KPI可以是晶片质量(WQ)鉴定。原始WQ可通过下式计算：rawWQ＝sqrt(mean(E_cos·²+E_sin·²))；(基于均方根包络的定义)rawWQ＝max(sqrt(E_cos·²+E_sin·²))；(基于最大阶信号包络的替代定义)。

MCC KPI的核心思想是将BEPF模型空间分割成子空间，所述子空间覆盖预期的对准信号和各种不同的失真类型。在MTDF中，模型参数基变换矩阵可以被定义成包括MCC子空间分割。仅被启用验证的KPI需要在线计算；其他KPI可以根据所记录的拟合系数用离线工具计算。MCC子空间分量的示例可以包括，例如：

·背景信号：

斜率+低频+半阶差拍；

斜率+对称+反对称；

·每阶包络：

斜率+对称+反对称；

·每阶相位：

对称+反对称；

·再现性：

ARC分量；

·串扰：

ACC分量；

·阶与阶：

阶之间的不匹配(包络、相位)；

·周期性信号：

与纯周期性的偏差；

·小标记：

与预期信号子空间的偏差。

与MCC子空间类似，也可以通过计算与APD信号的对称部分和反对称部分的(加权)标准偏差，以根据APD信号计算纳米KPI。

BEPF拟合可以与2D标记(例如双向)结合使用。这种2D标记可以包括使用倾斜或斜扫描(例如既不平行于x也不平行于y)读取的共同布置的或重叠的x取向和y取向栅(例如在2个不同的层中或在单个层中)，和/或可以包括沿X轴或Y轴扫描的处于不同角度的多个共同布置的或重叠的倾斜栅。

图7是描述这种2D实施例的流程图。步骤700、710、720和745基本上类似于相应的步骤600、610、620和645。

核拟合720可以与附加SPM拟合一起对强度I执行(如上文在1D目标实施例中所描述的)，以产生拟合信号c。

在该实施例中，与上面公开的第一BEPF模型或第二BEPF模式相比，核拟合还可以使用用于包络的改进模型。这是因为在2D拟合中需要两个阶，以便确定x和y中的两个对准位置。在这种情况下，两个阶的公共基本周期通常很大，以至于在扫描长度内仅会拟合一个或两个基本周期。因此，上述形式的BEPF模型将会倾向于产生没有超过DC的包络模型。在改进的模型中，基本周期的概念被抛弃，最大包络阶数是基于信号周期而不是公共基本周期。由此，包络系数sin或cos^2πox/L_baseperiod可以由基于信号周期的系数来代替，并且允许最大包络阶数高于公共基本周期，使得包络可以延伸到实际信号周期的一半而不是基本周期的一半。

刚刚描述的改进模型的一个结果是，该2D BEPF模型变得病态。为了解决这个问题，可以应用正则化。在实施例中，正则化可以包括二阶正则化，已将拟合偏向具有平滑包络函数的解。更具体地，在实施例中，正则化可以采取以下形式：

其中，λ是正则化参数，Ec(x)是模型的包络信号。

正则化是针对阶和背景信号两者的这些包络函数的二阶导数。由于包络和背景信号模型包括余弦和正弦函数之和，因此可以导出积分的解析表达式。这种方法对于2D BEPF模型是重要的，但是也可以为上面公开的1D BEPF模型提供稳定性改进。由此，该正则化也可以应用于所描述的1D BEPF模型实施例的拟合。

在步骤725，可以执行校正步骤，所述校正步骤可以包括执行以下中的一个或多个：主动再现性校正(ARC)、阶漏校正(OLC)、以及弱半阶校正(WOC)。以下将描述ARC、OLC和WOC中的每一个。注意的是，该步骤可以在旋转步骤730之后执行，或者甚至在旋转步骤710之前和之后分开执行；例如，可以在步骤730之前执行这些校正中的一个或多个，并且可以在该步骤之后执行这些校正中的一个或多个(例如之前未执行的校正)。然而，在步骤730之前对未旋转的拟合系数执行ARC会更简单，尽管理论上可以将其转换成进行旋转后的校正。

步骤730和770对应于步骤630和660，但是旋转拟合坐标的步骤730现在当然是2D旋转。在步骤740，在对应于步骤640的步骤中确定APD信号，但在X和Y方向上；由此，现在有两个信道，每方向上一个。

步骤745包括坐标变换步骤，以将所确定的APD值从倾斜坐标系变换到X/Y(笛卡尔)坐标系。在步骤750，可以将(例如固定式)Hann窗口应用于每个信道。在步骤760，可以将每个方向上的预期位置(设定点)添加到该信道的相应总APD，以确定对准位置pos。

理想情况下，为了进行BEPF拟合，扫描应当为所有衍射阶(1D和2D)提供偶数个信号周期。半阶差拍频率可以仅包括在背景信号中，并且仅不被包括在包络信号中。

图8示出了具有X和Y可检测性的这种2D或双向重叠标记的示例。图8(a)示出了双向标记800，包括X取向栅810以及共同布置的(例如在单层中或两层中重叠的)Y取向栅820。图8(b)示出了如何扫描这种标记。在箭头方向的扫描期间，对准辐射的辐射斑点被示出在第一位置830和第二位置830’。在该实施例中，X取向栅810和Y取向栅820的物理节距相同，但是它们也可以不同。无论物理节距如何，扫描(相对于x)的角度α都是倾斜的以实现X和Y信号的分离，从而每个信号在扫描方向上具有不同的有效检测节距。此处，角度α使得在扫描Y取向栅820的8条线的同时，扫描X取向栅810的12条线(例如，α＝33.7度)，因此扫描方向上的检测节距比X:Y为2:3。当然，这种标记可以相对于X和Y倾斜地取向，并且沿X和Y中的一个进行扫描。

图9示出了具有X和Y可检测性的这种2D或双向标记的第二示例。该标记包括四个三角形区段或者被布置成形成正方形或矩形目标的子目标。子目标包括两个X目标900和两个Y目标910。在实施例中，提出了以小扫描角度读取标记，以增加两个对准信号分量Δf之间的差频，从而实现再现。在这种情况下，可能不需要ARC，尽管它可以用于提高性能。下面即将描述ARC。

其他实施例(其可以与本文公开的其他2D实施例结合实施或者独立于本文公开的其他2D实施例实施)包括主动再现性校正(ARC)。由于2D标记使用两个节距(例如，诸如图8或图9所示)，所以角度和/或节距中存在差异，在接近由两个节距所得的两个对准信号分量Δf之间的差频的频率处，再现性会存在振动。这在用于测量小标记的慢扫描速度下具有更大的影响。在强信号幅度差下也会有更多的影响(子段化/偏振效应)。

图10示出了ARC所解决的问题。示出了在主要对准信号频率(分别在X和Y中的目标节距频率)f₁和f₂处的两个主阶。由于对准信号中有2个频率，因此在差频Δf＝f₂-f₁处，所测量的位置(再现性)对振动的敏感性增加。这被示出在图10中，图10还示出了通过拟合2个附加阶或“ARC阶”，可以检测和校正Δf处的干扰。由此，这些主阶中的每个都包括两个附加频率分量或“ARC阶”f₁±Δf和f₂±Δf。这将使得基于f₂来调制f₁并且反之亦然，从而干扰两个对准信号频率；即，每个主阶具有基于其而调制的ARC阶，使得阶f₁具有基于其而调制的频率分量f₂-Δf，并且阶f₂具有基于其而调制的频率分量f₁+Δf。例如，使用最小二乘拟合方法，不可能区分真实对准信号与Δf振动影响。然而，除了f₁和f₂处的错误，Δf还将使得对准信号中具有在f₁-Δf(＝2f₁-f₂)和f₂+Δf(＝2f₂-f₁)处的频率分量。假设对准标记不会自己产生这些频率分量，那么这些频率分量可以用于检测和校正对再现性的Δf影响。将描述实现这的三种方法：

第一种方法包括将由于差频Δf处的振动而引起的对准信号干扰添加到对准信号模型中，并将它们一起拟合到对准信号中。这创建了扩展对准信号模型，所述模型包括全Δf振动影响作为模型函数。

第二方法包括创建倾斜投影算子，所述倾斜投影算子对原始对准信号样本(例如，分别包括互补衍射阶的差与和的差强度信号I_diff以及和强度信号I_sum)进行运算，并且阻止了由于差频Δf处的振动而引起的对准信号干扰，同时传递对准信号模型函数。例如，这可以在图6的步骤630、图7的步骤725、或图4或图5的方法中的等效步骤(未示出)中实施。

第二方法可以包括执行以下步骤：

·计算Δf振动的对准信号影响；

·创建阻止Δf影响并且传递纯对准阶的倾斜投影矩阵；

·在对准拟合之前，将倾斜投影矩阵应用于对准信号。

可以以(至少)三种方式计算/优化投影矩阵：

·基于动力学传递函数模拟；可以根据对准信号计算传递函数。由此，可以确定由于差频Δf而引起的对对准信号的干扰，并且可以相应地设计阻止该特定干扰的倾斜投影矩阵。

·基于来自扫描器的静态不足的数据，可以优化投影矩阵以获得最佳预期再现性；

·通过使用原始再现扫描(即包括原始对准信号的再现扫描)，可以优化投影矩阵以获得最佳测量再现性。

这种倾斜投影算子方法的优点在于，它可以在任何拟合算法(例如，周期性拟合、HF、SMF、BEPF)之前使用，而第一方法仅可以在拟合对准信号模型(周期性拟合、BEPF)的情况下使用。

第三方法使用拟合ARC阶与待校正阶上的干扰之间的物理关系，将拟合ARC阶(例如f₁-Δf)直接映射到待校正阶(例如f₂)。在这样的实施例中，拟合ARC阶被旋转并且部分被倒置以确定校正。无需对校正进行缩放：理论上，对主阶的干扰与对拟合ARC阶的干扰的量级相同。旋转角度仅取决于另一主阶的相位。更具体地，对每个阶的干扰ΔI为：

其中，ω＝2πf₁(或2πf₂，这取决于哪个阶被校正)，并且ν＝2πΔf。基于旋转角度φ的ARC校正由旋转矩阵R和部分逆矩阵D施加：

因此，可以通过以下方式应用用于确定校正的全变换：

为了获得最佳性能，第一方法的干扰信号或第二方法的投影矩阵可以使用以下的对准信号知识(例如，作为校准的一部分)：

·所有阶的kx+ky:它们从标记设计中得知。它们是对准信号分量的2D空间频率。2D对准信号由sum over_i给出：

A(i)cos(kx(i)*x+ky(i)*y)+B(i)sin(kx(i)*x+ky(i)*y)

·对准阶的相对强度和近似相位：它们可以从经测量的对准信号中最佳实时地检测到，尽管粗模拟或模型也可能足以提供再现性改进；

·对准信号阶的包络：它们也可以从经测量的对准信号中实时地检测到，但也可以从对准信号的(简化)模型中获得。

发现2D BEPF拟合与2D标记相结合会受到扫描偏移影响。这种拟合对横向扫描偏移特别敏感。有两种现象被认为是造成这种情况的根本原因：

·漏阶：2D BEPF拟合需要至少拟合两个阶。阶的包络与BEPF拟合中的包络模型相结合会导致阶之间的串扰，即扫描偏移影响。上述可选的正则化也可能具有漏阶影响。

·弱半阶：取决于用于量测的实际工具，可能会产生弱半阶。这对于基于自参考干涉仪的对准工具尤其如此。这些弱半阶物理上不存在于光学器件的光瞳平面中，而是由于自参考信号形成而产生。弱半阶取决于束尺寸：对于无限对准的束，不存在弱半阶，但是在有限束尺寸下，它们变为非零。束尺寸越小，这些弱半阶往往变得越强。周期性标记上出现的半阶差拍就是这种弱半阶的示例。如果弱半阶与BEPF拟合的实阶重叠(在相同频率或附近频率发生)，则会引起扫描偏移影响。弱半阶通常太弱，而无法以类似于ARC的方式进行拟合和校正。由于弱半阶依赖于强阶，因此它们可以由强阶人工合成：弱半阶是两个实阶的组合结果，其中弱半阶的振幅与实阶振幅的乘积的平方根成比例。然后，弱半阶的相位信号等于两个实阶的平均相位信号。

将描述一组校正方法来校正由于漏阶和弱半阶引起的这种扫描偏移影响。这些方法可以称为阶泄漏校正(OLC)和弱半阶校正(WOC)，并且例如可以在图7的步骤730中应用。OLC可以包括通过例如将阶混合到受影响阶中来消除泄漏，从而补偿从一个或多个阶到另一受影响阶的泄漏。通过这种混合，可以通过使用适当的混合增益值来消除或补偿对对准位置的泄漏影响。可以通过测量2D标记上的横向和纵向扫描偏移影响，并且直接优化混合增益来校准混合增益，从而实现零APD影响(即最小化APD影响)和/或最低扫描偏移影响。

WOC以类似方式起作用，但混合包括与所生成的弱半阶相对应的人工合成弱半阶的混合。在对准信号具有平衡衍射阶的情况下，对准标记的电场(图像)可以描述为：

对准信号可以通过下式描述：

其中，第一项是DC信号，接下来的两项是强规则阶的贡献，而最后四项是弱半阶的贡献。弱半阶的调制束因子G_nm可以由下式描述：

其中，B(x’,y’)：是束形状：束的光强度作为x和y的函数。

已知振幅

如作为束因子G_nn。因此，可以拟合强阶并计算其强度。可以计算(合成)弱半阶并进行校准，以针对弱半阶的影响校正强阶。该方法可以包括将强阶与合成的弱半阶混合，并优化混合增益以实现零APD影响和/或最低扫描偏移影响，如OLC那样。因此，OLC和WOC可以作为单个校正来执行。

为了完成，当对准信号具有不平衡的阶时，对准信号可以由下式描述：

对准信号由下式描述：

并且，弱半阶的调制束因子G_nm由下式描述：

当扫描偏移低于100nm时，OLC和WOC方法对于抑制扫描偏移影响是有利的。对于较大的扫描偏移，这些校正可能不够。此外，已经观察到，当对非子段标记或具有不同的子段的标记校准时，OLC/WOC无法校正子段标记。此外，由于对准标记栅和标记设计中的拐角的有限性而产生的附加影响也会导致扫描偏移影响。为了解决该问题，将描述一种克服OLC/WOC方法局限性的更具经验性的方法。在这种方法中，可以通过横向扫描偏移校正模型来描述待应用于拟合系数d_knm的校正Δc：

其中，g_k是缩放函数，其确定校正如何随着拟合阶的晶片质量wq(等于RMS信号振幅的信号振幅度量；也可以使用其他信号振幅度量)，x_lat和x_long是横向扫描偏移坐标和纵向扫描偏移坐标，并且d_knm包括每个缩放函数的校正拟合系数和扫描偏移的多项式项。在实践中，只需要扫描偏移坐标x_lat和x_long的几个多项式项，并且由于扫描的对准位置仅受旋转对准信号上的横向扫描偏移影响的反对称部分的影响，所以多项式项可以仅限于反对称(即m+n是奇数)。d_knm可以通过对多个标记执行具有多个扫描偏移的扫描来进行校准，所述多个标记捕获相关的子段方面，包括WQ/信号振幅不平衡以及影响横向扫描偏移影响的其他标记特性。可以例如为基于振幅A_n、A_m的乘积的平方根(例如随着其缩放)的弱半阶确定合适的一组缩放函数g_k。可以优化校正拟合系数d_knm，以实现所有扫描偏移和标记的旋转拟合系数的最小变化。

已经观察到，在大的颜色到颜色偏移的情况下(例如，在图像发生所使用的测量辐射中的颜色到颜色偏移的情况下)，BEPF(在1D和2D变型中)会发生周期跳跃。对准信号可能被旋转到错误的信号周期，从而导致不正确的对准位置。为了解决这个问题，提出了两种改进方案，所述两个改进方案可以被单独使用或组合使用：

第一改进方式可以包括基于所使用的标记和颜色的(在线)颜色到颜色(以及可选地，标记类型特定偏移：基于存在于传感器中的较大的颜色到颜色差异以及偏振到偏振差异的小标记特定偏移)偏移的位置校正。在本文的上下文中，颜色到颜色包括测量信道之间的任何变化，因此除了波长之外，还可以包括偏振之间的变化。由此，每个测量信道可以涉及不同的波长、偏振或其组合。可以对在旋转拟合系数之前计算的APD实施该校正。由此，该方法包括校准颜色到颜色偏移并且校正该偏移。大的颜色到颜色偏移值是周期跳跃的主要原因，可以通过这种方式避免。第二改进方式可以包括展开APD信号(局部相位信号)以避免APD信号内的周期跳跃。由于大的相移通常出现在扫描的开始和结束附近，因此APD信号的中心最为稳健。因此，建议分两个步骤进行展开，每次从扫描中心开始并且分别向左和向右进行。相位展开和展开函数是技术人员熟知的，他们可以很容易地将标准方法调整为从中心开始展开的方法。

在其他实施例中，在第一实施方式中可以与BEPF(或其他对准信号模型实施例)结合实施的是串扰减缓方法，其在本文中称为有源串扰校正ACC。标记附近的产品结构可能对对准信号(APD)产生影响，这将随着过程和堆叠变化而变化。

ACC可以基于从上述的BEPF拟合算法得到的拟合系数(例如，明确描述的模型或任何其他合适模型的拟合系数)的倾斜投影。所提出的ACC方法可以包括以下步骤：

·模拟(或测量)对准信号影响；

·创建倾斜投影矩阵以阻止BEPF对准信号影响；

·对BEPF拟合系数应用倾斜投影矩阵。

表示BEPF模型的参数集的、用于有源串扰校正的特定校正矩阵可以采用以下形式(例如，对于上述第二模型)：

这使得能够滤除干扰背景信号的影响。

仅与对包络正弦和余弦拟合系数的校正相关。这是拟合系数的最通用线性校正形式。在实践中，应当仅选择一个或几个相关的拟合系数用于校正，因此矩阵M将非常稀疏。该方法需要了解标记周围环境。各种校准方法都是可能的，并且该方法可以基于纯模拟。实际优化可以针对重叠数据进行优化。

替代地，可以使用类似于上述ARC实施例的方法来应用ACC；即，被实施为对原始对准信号的倾斜投影算子，使得在对准拟合之前阻止对对准信号的特定串扰影响。以这种方式，ACC变得独立于所使用的拟合算法，并且因此适用于本文公开的其他调制拟合算法。此外，ARC和ACC可以组合成单个投影矩阵，从而减缓了来自原始对准信号的Δf再现于所述第一方向和所述第二方向倾斜地扫描所述对准标记，以增加第一方向分量与第二方向分量之间的差频。

13.根据条项11或12所述的方法，包括对由于与所述信号数据中的第一频率与所述信号数据中的第二频率的差相对应的差频处的振动而导致的信号干扰应用校正，所述第一频率与所述不同的有效节距中的第一有效节距相关，并且所述第二频率与所述不同的有效节距中的第二有效节距相关。

14.根据条项13所述的方法，其中，通过将所述差频处的所述信号干扰添加到所述周期性信号模型，并且将它们一起拟合到所述信号数据，来对所述信号干扰应用所述校正。

15.根据条项13所述的方法，其中，通过表征与所述信号干扰相对应的信号频率分量，并且将所表征的信号频率分量映射到待校正的阶，来对所述信号干扰应用所述校正。

16.根据条项15所述的方法，其中，所述映射包括旋转所表征的信号频率分量，并且部分地倒置所旋转的信号频率分量。

17.根据条项6至16中任一项所述的方法，包括补偿从一个或多个衍射阶到与所述信号数据相关的主衍射阶的泄漏；所述方法包括用混合增益将所述一个或多个衍射阶混合到所述主衍射阶；所述混合增益被优化以最小化对所述位置值的泄漏影响。

18.根据条项17所述的方法，进一步包括合成与所生成的弱半阶相对应的弱半阶，所生成的弱半阶影响所述信号数据；其中，所述混合包括将所合成的弱半阶附加地混合到所述主衍射阶，使得所述经优化的混合增益还最小化所述弱半阶对所述位置值的影响。

19.根据条项6至18中任一项所述的方法，包括创建拟合系数校正算法，所述拟合系数校正算法对所述周期性信号模型的拟合系数进行运算，以阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而引起的对所述信号数据的影响。

20.根据条项19所述的方法，其中，所述拟合系数校正算法包括倾斜投影算子。

21.根据条项19或20所述的方法，其中，所述拟合系数校正算法性干扰和串扰干扰。

所提出的是，所描述的概念可以使得能够使用欠填充标记，根据对小(例如50x50μm)标记的单次扫描来进实现(例如XY)检测。这种方法可能仅需要12μm的扫描长度，就获得足够的再现性。

虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。

尽管上面可能已经在光学光刻的上下文中具体参考了本发明的实施例的使用，但是应当理解，本发明不限于光学光刻，并且在上下文允许的情况下，本发明可以在例如压印光刻的其他应用中使用。在压印光刻中，图案形成装置的形貌限定了在衬底上创建的图案。图案形成装置的形貌可以被压入提供到衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热量、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化后，从抗蚀剂中移除图案形成装置，而在其中留下图案。

本文中使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，波长为或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm)和极紫外线(EUV)辐射(例如，波长在1-100nm的范围内)，以及粒子束(诸如离子束或电子束)。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指各种类型的光学部件中的任何一种或组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。反射部件可能用于在UV和/或EUV范围内操作的设备中。

本发明的宽度和范围不应受到任何上述示例性实施例的限制，而应当仅根据所附权利要求及其等同方案来限定。

可以使用以下条项进一步描述本发明。

1.一种在对准标记上执行位置测量的方法，所述对准标记至少包括具有沿着第一方向的周期性的方向的第一周期性结构；所述方法包括：

获得与所述位置测量相关的信号数据；并且

拟合所述信号数据以确定位置值；其中，拟合步骤使用以下中的一个：

调制拟合；或者

背景包络周期性拟合。

2.根据条项1所述的方法，其中，所述拟合步骤使用希尔伯特调制拟合。

3.根据条项2所述的方法，其中，所述希尔伯特调制拟合包括对经过频带滤波的所述信号数据的希尔伯特变换的复解调。

4.根据条项1所述的方法，其中，所述拟合步骤使用正弦调制拟合。

5.根据条项4所述的方法，其中，所述正弦调制拟合包括所述信号数据的低通滤波化、真实正弦和余弦解调。

6.根据条项1所述的方法，其中，所述拟合包括所述背景包络周期性拟合，并且其中所述背景包络周期性拟合包括利用包络周期性信号和背景信号扩展描述所述信号数据的周期性信号模型。

7.根据条项6所述的方法，其中，所述背景包络周期性拟合包括对所述信号数据的所有阶的多个经调制的正弦、余弦和DC信号的拟合。

8.根据条项7所述的方法，其中，对多个经调制的正弦、余弦和DC信号的所述拟合包括最小二乘拟合。

9.根据条项6至8中任一项所述的方法，包括将周期性信号模型空间划分成覆盖预期信号数据值和各种不同失真类型的子空间。

10.根据条项9所述的方法，包括将模型参数基变换矩阵限定成包括所述子空间。

11.根据条项6至10中任一项所述的方法，其中，所述对准标记包括双向对准标记，所述双向对准标记包括与第二周期性结构一起布置的所述第一周期性结构，所述第二周期性结构具有在不同于所述第一方向的第二方向上的周期性的方向；并且，所述方法还包括相对于所述第一方向和所述第二方向倾斜地扫描所述对准标记，使得通过使所述扫描方向中具有不同的有效节距，所述信号数据的第一方向分量不同于所述信号数据的第二方向分量。

12.根据条项6至10中任一项所述的方法，其中，所述对准标记包括双向对准标记，所述双向对准标记包括四个三角形区段或者被布置为形成正方形或矩形标记的子标记，其中所述子标记包括两个所述第一周期性结构和两个第二周期性结构，所述第二周期性结构具有在不同于所述第一方向的第二方向上的周期性的方向；并且，所述方法还包括相对仅对与所述包络周期性信号相对应的拟合系数进行运算。

22.根据条项19、20或21所述的方法，包括基于所述相邻结构的知识仅选择所述拟合系数的子集的初始步骤。

23.根据条项19至22中任一项所述的方法，包括基于由缩放函数缩放的拟合信号数据的振幅度量、每缩放函数的校正拟合系数、以及用于横向和纵向扫描偏移的多项式项，根据横向扫描偏移校正模型确定横向扫描偏移校正；所述方法包括优化所述校正拟合系数以获得不同扫描偏移和/或对准标记的、由所述拟合系数校正算法获得的旋转拟合系数的最小变化。

24.根据条项6至23中任一项所述的方法，包括正则化所述背景包络周期性拟合，以使所述拟合偏向具有平滑包络函数的解。

25.根据条项6至24中任一项所述的方法，包括校准所述信号数据中的波长相关贡献，并且校正所述波长相关贡献的位置值。

26.根据条项6至25中任一项所述的方法，包括从在对准标记上的扫描的中心朝向扫描的每端展开所述信号数据。

27.根据条项13所述的方法，其中，所述应用校正包括，使用由差频处的信号干扰引起的信号数据中的附加频率分量来检测和确定对所述信号干扰的校正。

28.根据条项26或27所述的方法，包括创建倾斜投影算子，所述倾斜投影算子对所述信号数据进行运算并且阻止由于差频处的振动而引起的所述信号干扰，同时传递描述第一频率和第二频率下的信号数据的模型函数。

29.根据条项28所述的方法，其中，所述倾斜投影算子还能够运算以阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而引起的所述信号数据中的串扰信号影响。

30.根据条项1至28中任一项所述的方法，包括创建倾斜投影算子，所述倾斜投影算子对所述信号数据进行运算，并且阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而产生的信号数据。

31.一种在双向对准标记上执行位置测量的方法，所述双向对准标记包括与第二周期性结构一起布置的第一周期性结构，所述第二周期性结构具有在不同于所述第一方向的第二方向上的周期性的方向；所述标记被配置成相对于所述第一方向和所述第二方向被倾斜地扫描；所述方法包括：获得与所述位置测量相关的信号数据，所述信号数据包括至少第一方向分量和第二方向分量，所述第一方向分量与所述倾斜扫描期间所检测到的第一有效节距相关，并且所述信号数据中的所述第二方向分量与所述倾斜扫描方向期间所检测到的第二有效节距相关；并且

对由于与所述信号数据中的第一频率与所述信号数据中的第二频率的差相对应的差频处的振动而导致的信号干扰应用校正，所述第一频率与所述第一有效节距相关，并且所述第二频率与所述第二有效节距相关。

32.根据条项31所述的方法，其中，所述应用校正包括，使用由差频处的信号干扰引起的信号数据中的附加频率分量来检测和确定对所述信号干扰的校正。

33.根据条项31或32所述的方法，包括创建倾斜投影算子，所述倾斜投影算子对所述信号数据进行运算并且阻止由于差频处的振动而引起的所述信号干扰，同时传递描述第一频率和第二频率下的信号数据的模型函数。

34.根据条项33所述的方法，其中，所述倾斜投影算子还能够运算以阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而引起的所述信号数据中的串扰信号影响。

35.一种在对准标记上执行位置测量的方法，所述对准标记至少包括具有沿着第一方向的周期性的方向的第一周期性结构；所述方法包括：

获得与所述位置测量有关的信号数据；并且

创建倾斜投影算子，所述倾斜投影算子对所述信号数据进行运算并且阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而产生的信号数据。

36.根据前述条项中任一项所述的方法，包括以下步骤：

在所述对准标记的至少一部分上扫描测量束；并且

检测由所述对准标记散射的所述散射辐射以获得所述信号数据。

37.根据前述条项中任一项所述的方法，其中，所述扫描步骤中的扫描长度小于15μm。

38.一种计算机程序，包括能够操作以执行根据条项1至37中任一项所述的方法的计算机可读指令。

39.一种处理器和相关联的存储介质，所述存储介质包括根据条项38所述的计算机程序，使得所述处理器能够操作以执行根据条项1至37中任一项所述的方法。

40.一种量测装置，包括根据条项39所述的处理器和相关联的存储介质，所述量测装置能够操作以执行根据条项36或37中任一项所述的方法。

41.一种光刻设备，包括根据条项40所述的量测装置。

42.根据条项41所述的光刻设备，包括：

图案形成装置支撑件，支撑图案形成装置；

衬底支撑件，支撑衬底；以及

其中，所述量测装置能够操作为确定所述图案形成装置支撑件和所述衬底支撑件中的一个或两个的对准位置。

Claims

1.一种在对准标记上执行位置测量的方法，所述对准标记至少包括具有沿第一方向的周期性的方向的第一周期性结构；所述方法包括：

获得与所述位置测量相关的信号数据；并且

拟合所述信号数据以确定位置值；其中，拟合步骤使用以下中的一者：

调制拟合；或者

背景包络周期性拟合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述拟合步骤使用希尔伯特调制拟合。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述希尔伯特调制拟合包括对经过频带滤波的所述信号数据的希尔伯特变换的复解调。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述拟合步骤使用正弦调制拟合。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述拟合包括所述背景包络周期性拟合，并且其中，所述背景包络周期性拟合包括利用包络周期性信号和背景信号对描述所述信号数据的周期性信号模型进行扩展。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对准标记包括双向对准标记，所述双向对准标记包括与第二周期性结构一起布置的所述第一周期性结构，所述第二周期性结构具有在与所述第一方向不同的第二方向上的周期性的方向；并且，所述方法还包括相对于所述第一方向和所述第二方向倾斜地扫描所述对准标记，使得通过使所述扫描方向中具有不同的有效节距，所述信号数据的第一方向分量与所述信号数据的第二方向分量相区分。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对准标记包括双向对准标记，所述双向对准标记包括四个三角形区段或者被布置为形成正方形或矩形标记的子标记，其中所述子标记包括两个所述第一周期性结构和两个第二周期性结构，所述第二周期性结构具有在与所述第一方向不同的第二方向上的周期性的方向；并且，所述方法还包括相对于所述第一方向和所述第二方向倾斜地扫描所述对准标记，以增加第一方向分量与第二方向分量之间的差频。

8.根据权利要求6或7所述的方法，包括对由于与所述信号数据中的第一频率与所述信号数据中的第二频率的差相对应的差频处的振动而导致的信号干扰应用校正，所述第一频率与所述不同的有效节距中的第一有效节距相关，并且所述第二频率与所述不同的有效节距中的第二有效节距相关。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过将所述差频处的所述信号干扰添加到所述周期性信号模型，并且将它们一起拟合到所述信号数据，来对所述信号干扰应用所述校正。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，通过表征与所述信号干扰相对应的信号频率分量，并且将所表征的信号频率分量映射到待校正的阶，来对所述信号干扰应用所述校正。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的方法，包括补偿从一个或多个衍射阶到与所述信号数据相关的主衍射阶的泄漏；所述方法包括以混合增益将所述一个或多个衍射阶混合到所述主衍射阶；所述混合增益被优化以最小化对所述位置值的泄漏影响。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括合成与所生成的弱半阶相对应的弱半阶，所生成的弱半阶影响所述信号数据；其中，所述混合包括将所合成的弱半阶附加地混合到所述主衍射阶，使得所述经优化的混合增益还将所述弱半阶对所述位置值的影响最小化。

13.根据权利要求5至12中任一项所述的方法，包括创建拟合系数校正算法，所述拟合系数校正算法对所述周期性信号模型的拟合系数进行运算，以阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而引起的对所述信号数据的影响。

14.根据权利要求13所述的方法，包括基于由缩放函数缩放的拟合信号数据的振幅度量、每缩放函数的校正拟合系数、以及用于横向和纵向扫描偏移的多项式项，根据横向扫描偏移校正模型确定横向扫描偏移校正；所述方法包括针对于不同扫描偏移和/或对准标记的、由所述拟合系数校正算法获得的旋转拟合系数的最小变化来优化所述校正拟合系数。

15.根据权利要求5至14中任一项所述的方法，包括校准所述信号数据中的依赖于波长的贡献，并且校正所述依赖于波长的贡献的位置值。

16.根据权利要求8所述的方法，其中，所述应用校正包括：使用由差频处的信号干扰引起的信号数据中的附加频率分量来检测和确定对所述信号干扰的校正。

17.根据权利要求15或16所述的方法，包括创建倾斜投影算子，所述倾斜投影算子在传递描述第一频率和第二频率下的信号数据的模型函数的同时对所述信号数据进行运算并且阻止由于差频处的振动而引起的所述信号干扰。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述倾斜投影算子还能够运算以阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而引起的所述信号数据中的串扰信号影响。

19.一种在双向对准标记上执行位置测量的方法，所述双向对准标记包括第一周期性结构，所述第一周期结构与第二周期性结构一起布置，所述第二周期性结构具有在与所述第一方向不同的第二方向上的周期性的方向；所述标记被配置成相对于所述第一方向和所述第二方向被倾斜地扫描；所述方法包括：获得与所述位置测量相关的信号数据，所述信号数据包括至少第一方向分量和第二方向分量，所述第一方向分量与所述倾斜扫描期间所检测到的第一有效节距相关，并且所述信号数据中的所述第二方向分量与所述倾斜扫描方向期间所检测到的第二有效节距相关；并且

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述应用校正包括：使用由差频处的信号干扰引起的信号数据中的附加频率分量来检测和确定对所述信号干扰的校正。

21.根据权利要求19或20所述的方法，包括创建倾斜投影算子，所述倾斜投影算子在传递描述第一频率和第二频率下的信号数据的模型函数的同时对所述信号数据进行运算并且阻止由于差频处的振动而引起的所述信号干扰。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述倾斜投影算子还能够运算以阻止由邻近所述对准标记的相邻结构的串扰而引起的所述信号数据中的串扰信号影响。

23.一种在对准标记上执行位置测量的方法，所述对准标记至少包括具有沿着第一方向的周期性的方向的第一周期性结构；所述方法包括：

获得与所述位置测量有关的信号数据；并且

24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括以下步骤：

在所述对准标记的至少一部分上扫描测量束；并且

25.一种计算机程序，包括能够操作以执行根据权利要求1至24中任一项所述的方法的计算机可读指令。

26.一种处理器和相关联的存储介质，所述存储介质包括根据权利要求25所述的计算机程序，使得所述处理器能够操作以执行根据权利要求1至24中任一项所述的方法。

27.一种量测装置，包括根据权利要求26所述的处理器和相关联的存储介质，所述量测装置能够操作以执行根据权利要求24所述的方法。

28.一种光刻设备，包括根据权利要求28所述的量测装置。