CN116648675A - 量测系统和光刻系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种量测系统，该量测系统包括：可操作以测量衬底上的多个目标以获取测量数据的预对准量测工具；以及处理单元。处理单元可操作以：处理所述测量数据以针对每个目标确定至少一个位置分布，该位置分布描述所述位置值在所述目标的至少部分之上的变化；以及根据所述至少一个位置分布确定测量校正，该测量校正校正所述目标中的每个目标中的目标内变化，所述测量校正用于校正由对准传感器执行的测量。

Description

量测系统和光刻系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年11月17日提交的EP申请20207987.7的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及可用于例如通过光刻技术制造器件的方法和装置、以及使用光刻技术制造设备的方法。本发明更具体地涉及量测传感器，诸如位置传感器。
背景技术
光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。例如，可以在集成电路(IC)的制造中使用光刻设备。在这种情况下，可以使用备选地称为掩模或掩模版的图案化装置来生成要在IC的单个层上形成的电路图案。该图案可以转印到衬底(例如，硅片)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。图案的转印通常是经由在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上成像来进行的。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常称为“场”。
在复杂器件的制造中，通常会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，光刻设备的性能的一个关键方面是相对于(由相同设备或不同光刻设备)在先前层中放置的特征正确和精确地放置所施加的图案的能力。出于这个目的，衬底设置有一组或多组对准标记。每个标记都是一种结构，该结构的位置可以在稍后使用位置传感器(通常是光学位置传感器)来测量。光刻设备包括一个或多个对准传感器，通过该对准传感器，可以精确地测量衬底上标记的位置。不同类型的标记和不同类型的对准传感器是从不同的制造商和同一制造商的不同产品中已知的。
在其他应用中，使用量测传感器来测量衬底上的被曝光结构(抗蚀剂中和/或蚀刻后)。一种快速并且非侵入形式的专用检查工具是散射仪，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并且散射或反射射束的特性被测量。已知散射仪的示例包括US2006033921A1和US2010201963A1中描述的类型的角度分辨散射仪。除了通过重构来测量特征形状之外，还可以使用这样的装置来测量基于衍射的重叠，如公开的专利申请US2006066855A1中所述。使用衍射级的暗场成像的基于衍射的重叠量测使得能够在较小目标上进行重叠测量。暗场成像量测的示例可以在国际专利申请WO 2009/078708和WO 2009/106279中找到，这些文献通过引用整体并入本文。该技术的进一步发展已经在公开的专利出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中进行了描述。这些目标可以小于照射点，并且可以被晶片上的产品结构包围。可以使用复合光栅目标在一个图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。
在一些量测应用中，诸如在一些散射仪或对准传感器中，通常期望能够在越来越小的目标上进行测量，同时保持与现有的或更大目标尺寸的兼容性。
用于对准的量测目标或标记通常包括由于处理效应和其他问题而导致的非对称性，这些问题可能会不期望地影响测量位置，非理想标记与非理想传感器之间的相互作用也是如此。期望提高对准方法对这样的不完美目标的精度。
发明内容
本发明在第一方面中提供了一种量测系统，该量测系统包括：预对准量测工具，其可操作以测量衬底上的多个目标以获取测量数据；以及处理单元，该处理单元可操作以：处理所述测量数据以针对每个目标确定至少一个位置分布，该位置分布描述所述位置值在所述目标的至少部分之上的变化；以及根据所述至少一个位置分布确定测量校正，该测量校正校正所述目标中的每个目标中的目标内变化，所述测量校正用于校正由对准传感器执行的测量。
通过考虑以下描述的示例，将理解本发明的上述和其他方面。
附图说明
现在将参考附图，仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1描绘了光刻设备；
图2示意性地图示了图1的设备中的测量和曝光过程；
图3是根据本发明的一个实施例的示例量测装置的示意图；
图4包括(a)输入辐射的光瞳图像，(b)离轴照射束的光瞳图像，其图示了图3的量测装置的操作原理；以及(c)离轴照射束的光瞳图像，其图示了图3的量测装置的另一操作原理；以及
图5示出了(a)可用于对准的示例目标，(b)与单阶检测相对应的检测光瞳的光瞳图像，(c)与四个衍射级的检测相对应的检测光瞳的光瞳图像，以及(d)在图4(a)的目标的测量之后成像的干涉图案的示意性示例；
图6示意性地示出了在对准测量期间，与(a)第一衬底位置和(b)第二衬底位置相对应的成像的干涉图案；
图7是根据本发明的一个实施例的方法的流程图；以及
图8概念性地图示了(a)根据本发明的一个实施例的位置分布的加权确定和(b)根据本发明的一个实施例的位置分布和非位置参数分布的加权确定。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，提供一个可以在其中实现本发明的实施例的示例环境是有指导意义的。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)的照射系统(照射器)IL；被构造为支撑图案化装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM的图案化装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT，该第一定位器PM被配置为根据某些参数精确地定位图案化装置；两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb，每个衬底台被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W，并且每个衬底台连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数精确地定位衬底；以及投射系统(例如，折射投射透镜系统)PS，其被配置为将通过图案化装置MA赋予辐射束B的图案投射到衬底W的(例如，包括一个或多个管芯的)目标部分C上。参考框架RF连接各个部件，并且用作用于设置和测量图案化装置和衬底以及其上的特征的位置的参考。
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、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件、或其任何组合。
图案化装置支撑件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(诸如例如图案化装置是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案化装置。图案化装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置。图案化装置支撑件MT可以是例如框架或桌子，其可以根据需要而是固定的或可移动的。图案化装置支撑件可以确保图案化装置处于期望位置，例如相对于投射系统。
本文中使用的术语“图案化装置”应当广泛解释为是指可以用于在辐射束的横截面中向辐射束赋予图案诸如以在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应当注意，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。
如图所示，该设备为透射型的(例如，采用透射图案化装置)。备选地，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射掩模)。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用都可以被视为与更一般的术语“图案化装置”同义。术语“图案化装置”也可以被解释为是指以数字形式存储图案信息以用于控制这样的可编程图案化装置的装置。
本文中使用的术语“投射系统”应当广泛解释为包括任何类型的投射系统，包括折射、反射、折反射、磁性、电磁和静电光学系统、或其任何组合，视所使用的曝光辐射或其他因素(诸如浸没液体的使用或真空的使用)而定。本文中术语“投射透镜”的任何使用都可以被视为与更一般的术语“投射系统”同义。
光刻设备也可以是如下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投射系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加到光刻设备中的其他空间，例如在掩模与投射系统之间。浸没技术在本领域中是众所周知的，用于增加投射系统的数值孔径。
在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。辐射源和光刻设备可以是单独的实体，例如，当源是准分子激光器时。在这种情况下，源不被认为形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于射束传输系统BD从源SO传递到照射器IL，射束传输系统BD包括例如合适的定向镜和/或扩束器。在其他情况下，例如当源是汞灯时，源可以是光刻设备的组成部分。如果需要，源SO和照射器IL以及射束传输系统BD可以称为辐射系统。
例如，照射器IL可以包括用于调节辐射束的角度强度分布的调节器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匀性和强度分布。
辐射束B入射到被保持在图案化装置支撑件MT上的图案化装置MA上，并且由图案化装置图案化。在穿过图案化装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B穿过投射系统PS，投射系统PS将射束聚焦到衬底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，干涉测量装置、线性编码器、2-D编码器或电容式传感器)，衬底台WTa或WTb可以被精确地移动，例如，以便在辐射束B的路径中定位不同目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(图1中未明确示出)可以用于相对于辐射束B的路径来精确定位图案化装置(例如，掩模)MA，例如，在从掩模库进行机械取回之后，或者在扫描期间。
图案化装置(例如，掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些标记称为划线道对准标记)。类似地，在图案化装置(例如，掩模)MA上提供有一个以上的管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。小的对准标记也可以在器件特征件之中被包括在管芯内，在这种情况下，期望标记尽可能小，并且不需要与相邻特征不同的任何成像或工艺条件。下文将进一步描述检测对准标记的对准系统。
所描绘的设备可以用于多种模式。在扫描模式中，图案化装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT被同步扫描，同时赋予给辐射束的图案被投射到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于图案化装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向可以由投射系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制单次动态曝光中目标部分(在非扫描方向上)的宽度，而扫描运动的长度决定目标部分(在扫描方向上)的高度。其他类型的光刻设备和操作模式也是可能的，这在本领域是众所周知的。例如，步进模式是已知的。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案化装置保持静止，但具有变化的图案，并且衬底台WT被移动或扫描。
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。
光刻设备LA是所谓的双级类型，它有两个衬底台WTa、WTb和两个站——曝光站EXP和测量站MEA——衬底台可以在这两个站之间交换。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处被曝光时，另一衬底可以在测量站处被装载到另一衬底台上并且执行各种准备步骤。这使得该设备的产量能够显著增加。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测量对准标记在衬底上的位置。如果位置传感器IF在测量站和曝光站处时不能测量衬底台的位置，可以提供第二位置传感器以使得能够在这两个站处跟踪衬底台相对于参考框架RF的位置。代替所示的双级布置，其他布置是已知的并且是可用的。例如，已知其中提供有衬底台和测量台的其他光刻设备。衬底台和测量台在执行准备测量时被对接在一起，并且然后在衬底台经历曝光时解除对接。
图2图示了在图1的双级设备中曝光衬底W上的目标部分(例如，管芯)的步骤。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。如上所述，不时地，衬底台WTa、WTb中的一个衬底台将在曝光站处，而另一个衬底台在测量站处。为了本说明书的目的，假定衬底W已经被装载到曝光站中。在步骤200，通过未示出的机构将新的衬底W'装载到设备上。为了增加光刻设备的产量，这两个衬底被并行处理。
首先参考新装载的衬底W'，这可以是先前未处理的衬底，用新的光刻胶制备，以用于设备中的首次曝光。然而，通常，所描述的光刻工艺将仅仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，使得衬底W'已经通过该设备和/或其他光刻设备若干次，并且可能还要经历后续工艺。特别地，对于提高重叠性能的问题，任务是确保在已经经历了一个或多个图案化和处理循环的衬底上的正确位置施加新的图案。这些处理步骤逐渐在衬底中引入失真，这些失真必须被测量和校正，以实现令人满意的重叠性能。
如前所述，先前和/或后续图案化步骤可以在其他光刻设备中执行，甚至可以在不同类型的光刻设备中执行。例如，与要求较低的其他层相比，器件制造工艺中在诸如分辨率和重叠等参数上要求非常苛刻的一些层可以在更先进的光刻工具中执行。因此，一些层可以在浸没式光刻工具中被曝光，而另一些层则在“干燥”工具中被曝光。一些层可以在以DUV波长工作的工具中被曝光，而另一些层使用EUV波长辐射来曝光。
在202，使用衬底标记P1等和图像传感器(未示出)的对准测量被用于测量和记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。此外，将使用对准传感器AS测量衬底W'上的若干对准标记。在一个实施例中，这些测量用于建立“晶片网格”，该“晶片网格”非常精确地映射衬底上的标记分布，包括相对于标称矩形网格的任何失真。
在步骤204，还使用水平传感器LS测量晶片高度(Z)相对于X-Y位置的映射。常规地，高度映射仅用于实现曝光图案的精确聚焦。此外，它还可以用于其他目的。
当装载衬底W'时，接收配方数据206，配方数据206定义要执行的曝光、以及晶片的特性以及之前制作和要在其上制作的图案。在这些配方数据中添加在202、204处进行的晶片位置、晶片网格和高度映射的测量值，从而可以将一整套配方和测量数据208传递到曝光站EXP。对准数据的测量值例如包括对准目标的X和Y位置，该对准目标以与作为光刻工艺的产品的产品图案固定或名义上固定的关系形成。在曝光之前获取的这些对准数据用于生成具有使模型与数据相匹配的参数的对准模型。这些参数和对准模型将在曝光操作期间使用以校正在当前光刻步骤中施加的图案的位置。所使用的模型对测量位置之间的位置偏差进行插值。常规的对准模型可以包括四个、五个或六个参数，这些参数共同定义不同维度的“理想”网格的平移、旋转和缩放。使用更多参数的高级模型是已知的。
在210，交换晶片W'和W，使得被测量的衬底W'成为进入曝光站EXP的衬底W。在图1的示例设备中，这种交换通过交换设备内的支撑件WTa和WTb来执行，使得衬底W、W'保持精确地被夹持和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。相应地，一旦载物台被交换，确定投射系统PS与衬底台WTb(以前的WTa)之间的相对位置是在曝光步骤的控制中利用针对衬底W(以前的W')的测量信息202、204所必需的全部。在步骤212，使用掩模对准标记M1、M2来执行掩模对准。在步骤214、216、218中，在衬底W上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。
通过在曝光步骤的执行中使用在测量站处获取的对准数据和高度图，这些图案相对于期望位置被精确对准，并且特别是相对于先前放置在同一衬底上的特征被精确对准。在步骤220，现在标记为W”的被曝光的衬底被从设备中卸载，以根据曝光图案进行蚀刻或其他工艺。
本领域技术人员将知道，以上描述是对真实制造情况的一个示例中涉及的很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，通常会有分开的粗略和精细测量阶段，而不是在单次通过中测量对准。粗略对准和/或精细对准测量步骤可以在高度测量之前或之后执行，或者交错执行。
PCT专利申请WO 2020/057900A1中描述了一种特定类型的量测传感器，其作为对准和产品/过程监测量测应用，该申请通过引用并入本文。这描述了一种具有优化的相干性的量测装置。更具体地说，量测装置被配置为产生多个空间非相干的测量照射束，上述射束中的每个射束(或所述射束的测量对的两个射束，每个测量对对应于测量方向)在其横截面内具有对应区域，对于这些区域处的射束之间的相位关系是已知的；即，对于对应的区域存在相互的空间相干性。
这样的量测装置能够测量具有可接受(最小)干涉伪影(散斑)的小节距目标，并且也在暗场模式中可操作。这样的量测装置可以用作位置或对准传感器，以用于测量衬底位置(例如，测量周期性结构或对准标记相对于固定参考位置的位置)。然而，量测装置也可用于测量重叠(例如，测量不同层中的周期性结构的相对位置，或者甚至在缝合标记的情况下在同一层中测量)。量测装置还能够测量周期性结构中的非对称性，并且因此可以用于测量基于目标非对称性测量的任何参数(例如，使用基于衍射的重叠(DBO)技术的重叠或使用基于衍射的聚焦(DBF)技术的聚焦)。
图3示出了这样的量测装置的可能实现。量测装置基本上作为具有新颖照射模式的标准显微镜来操作。量测装置300包括光学模块305，光学模块305包括装置的主要部件。照射源310(其可以位于模块305外部并且通过多模光纤315光学耦合到模块305)向光学模块305提供空间非相干辐射束320。光学部件317将空间非相干辐射束320传输到相干离轴照射发生器325。该部件对于本文中的概念特别重要，并且将更详细地描述。相干离轴照射发生器325从空间非相干辐射束320生成多个(例如，四个)离轴射束330。以下将进一步详细描述这些离轴射束330的特性。照射发生器的第零级可以被照射零阶块元件375阻挡。该第零级将仅存在于本文中描述的一些相干离轴照射发生器示例(例如，基于相位光栅的照射发生器)中，并且因此当不生成这样的第零级照射时可以省略。离轴射束330(经由光学部件335和)点反射镜340被传输到(例如，高NA)物镜345。物镜将离轴射束330聚焦到位于衬底350上的样品(例如，周期性结构/对准标记)上，在样品上射束散射和衍射。散射的较高衍射级355+、355-(例如，分别为+1级和-1级)经由点反射镜340传播回来，并且被光学部件360聚焦到传感器或相机365上，其中它们进行干涉以形成干涉图案。运行合适软件的处理器380然后可以处理由相机365捕获的干涉图案的(多个)图像。
第零级衍射(镜面反射)辐射在检测支路中的适当位置被阻挡；例如，通过点反射镜340和/或单独的检测零阶块元件。应当注意，对于离轴照射束中的每个照射束存在第零级反射，即，在当前实施例中，这些第零级反射总共有四个。适用于阻挡四个第零级阶反射的示例孔径轮廓如图4(b)和图4(c)所示，标记为422。这样，量测装置作为“暗场”量测装置来操作。
所提出的量测装置的主要概念是仅在需要时在测量照射中引入空间相干性。更具体地，在离轴射束330中的每个射束中的对应的各组光瞳点之间引入空间相干性。更具体地，一组光瞳点包括离轴射束中的每个射束中的对应的单个光瞳点，该组光瞳点将在空间上相互相干，但是其中每个光瞳点相对于同一射束中的所有其他光瞳点是不相干的。通过以此方式来优化测量照射的相干性，在小节距目标上执行暗场离轴照射变得可行，但是由于每个离轴射束330在空间上是不相干的，所以具有最小的散斑伪影。
图4示出了三个光瞳图像以说明该概念。图4(a)示出了与图2中的光瞳平面P1相关的第一光瞳图像，并且图4(b)和图4(c)各自示出了与图2中的光瞳平面P2相关的第二光瞳图像。图4(a)(以横截面)示出了空间非相干辐射束320，并且图4(b)和图4(c)(以横截面)示出了两个不同实施例中由相干离轴照射发生器325生成的离轴射束330。在每种情况下，外圈395的范围对应于显微镜物镜的最大检测NA；纯粹作为示例，这可以是0.95NA。
每个光瞳中的三角形400指示一组光瞳点，这些光瞳点在空间上彼此相干。类似地，叉字形405指示相对于彼此在空间上相干的另一组光瞳点。三角形相对于叉字形和与射束传播相对应的所有其他光瞳点在空间上是不相干的。一般原理(在图4(b)所示的示例中)是，在空间上相互相干的每组光瞳点(每组相干点)在照射光瞳P2内具有与所有其他组相干点相同的间距。因此，在该实施例中，每组相干点是所有其他组相干点的光瞳内的平移。
在图4(b)中，由三角形400表示的第一组相干点的每个光瞳点之间的间距必须等于由叉字形405表示的一组相干点的每个光瞳点之间的间距。在该上下文中，“间距”是有方向的，即，不允许叉字形组(第二组点)相对于三角形组(第一组点)旋转。这样，离轴射束330中的每个射束本身包括非相干辐射；然而，离轴射束330一起包括在其横截面内具有相位关系(空间相干性)已知的对应点组的相同射束。应当注意，每组点中的点不需要等距(例如，在该示例中，四个三角形405之间的间距不需要相等)。这样，离轴射束330不必在光瞳内对称地布置。
图4(c)示出，这一基本概念可以扩展到仅在与单个测量方向相对应的射束之间提供相互空间相干性，其中射束330X对应于第一方向(X方向)，并且射束330Y对应于第二方向(Y方向)。在该示例中，正方形和加号各自指示一组光瞳点，该组光瞳点对应于由三角形和叉字形表示的各组光瞳点，但不一定与其在空间上一致。然而，叉字形是相互空间相干的，加号也是如此，并且叉字形是加号的光瞳中的几何平移。这样，在图4(c)中，离轴射束仅是成对相干的。
在本实施例中，离轴射束按方向分开考虑，例如，X方向330X和Y方向330Y。生成捕获的X方向衍射级的射束对330X只需要彼此相干(使得点对400X是相互相干的，点对405X也是如此)。类似地，生成捕获的Y方向衍射级的射束对330Y只需要彼此相干(使得点对400Y是相互相干的，点对405Y也是如此)。然而，各点对400X与400Y之间不需要有相干性，各点对405X与405Y之间也不需要有相干性。这样，在与每个所考虑的测量方向相对应的离轴射束对中包括相干点对。如前所述，对于与测量方向相对应的每对射束，每对相干点是所有其他相干点对的光瞳内的几何平移。
图5图示了量测系统的操作原理，例如，用于对准/位置感测。图5(a)图示了在一些实施例中可以用作对准标记的目标410。目标410可以类似于基于微衍射的重叠技术(μDBO)中使用的那些目标，尽管在形成对准标记时目标通常仅被包括在单个层中。这样，目标410包括四个子目标，包括在第一方向(X方向)上的两个光栅(周期性结构)415a和在垂直的第二方向(Y方向)上的两个光栅415b。光栅的节距可以包括例如100nm的数量级(更具体地在300nm-800nm的范围内)。
图5(b)示出了与(参考图2)光瞳平面P3相对应的光瞳表示。该图示出了在离轴照射束中的仅一个照射束、更具体地(在该图中最左边的)离轴照射束420(其将不在该光瞳中，其在光瞳平面P2中的位置对应于其在照射光瞳中的位置，并且在这里仅用于说明而示出)的散射之后产生的辐射。阴影区域422对应于在一个实施例中所使用的特定点反射镜设计的阻挡(即，反射或吸收)区域(白色表示透射区域)。这种点反射镜设计纯粹是光瞳块的一个示例，其确保不期望的光(例如，第零级和第零级周围的光)不被检测到。可以使用其他点反射镜轮廓(或者通常为零阶块)。
可以看出，只有一个较高的衍射级被捕获，更具体地，是-1X方向衍射级425。+1X方向衍射级430、-1Y方向衍射级435和+1Y方向衍射级440落在光瞳之外(由点反射镜422的范围表示的检测NA)并且不被捕获。任何更高级次(未示出)也落在检测NA之外。第零级445被示出用于说明，但实际上将被点反射镜或零阶块422阻挡。
图5(c)示出了所有四个离轴射束420(再次示出纯粹是为了说明)产生的(仅捕获级的)结果光瞳。所捕获的级次包括-1X方向衍射级425、+1X方向衍射级430'、-1Y方向衍射级435'和+1Y方向衍射级440'。这些衍射级在相机上成像，其中它们干涉形成条纹图案450，如图5(d)所示。在所示示例中，条纹图案是对角的，因为衍射级在光瞳中是对角布置的，尽管其他布置也是可能的，从而产生不同条纹图案方向。
以类似于可用于对准感测的其他量测装置的方式，目标光栅位置的偏移导致每个方向的+1与-1衍射级之间的相移。由于衍射级在相机上发生干涉，衍射级之间的相移导致相机上干涉条纹的对应偏移。因此，可以根据干涉条纹在相机上的位置来确定对准位置。
图6图示了如何根据干涉条纹确定对准位置。图6(a)示出了当目标位于第一位置时的一组干涉条纹500(即，对应于条纹图案450的一个象限)，图6(b)图示了当目标位于第二位置时的一组干涉条纹500'。示出了固定的参考线510(即，在两个图像的相同位置中)，以突出显式条纹图案在两个位置之间的移动。对准可以通过将根据图案而确定的位置与以已知方式从固定参考(例如，透射图像传感器(TIS)基准)的测量中获取的位置进行比较来确定。单个条纹图案(例如，来自单个光栅对准标记)或每个方向的单个图案(例如，来自两个光栅对准标记的)可以用于对准。用于在两个方向上执行对准的另一选项可以使用具有单个2D周期性图案的对准标记。此外，可以使用本文中描述的量测装置来测量非周期性图案。另一种对准标记选项可以包括四光栅目标设计，如图5(a)所示，这与目前通常用于测量重叠的设计类似。因此，像这样的目标通常已经存在于晶片上，并且因此，类似的采样可以用于对准和重叠。这样的对准方法是已知的，并且将不再进一步描述。
WO 2020/057900还描述了测量多个波长(以及可能更高的衍射级)的可能性，以便更具过程稳健性(促进测量多样性)。已提出，这将使得例如使用诸如最佳颜色加权(OCW)之类的技术对光栅非对称性变得具有稳健性。特别地，目标非对称性通常导致每个波长的不同对准位置。因此，通过测量不同波长的对准位置的这种差异，可以确定目标的非对称性。在一个实施例中，与多个波长相对应的测量可以在同一相机上顺序地成像，以获取一系列单独的图像，每个图像对应于不同波长。备选地，这些波长中的每个波长可以在单独的相机(或同一相机的单独区域)上并行成像，其中使用合适的光学部件(诸如二向色镜)来分离波长。在另一实施例中，可以在单个相机图像中测量多个波长(和衍射级)。当与不同波长相对应的照射束在光瞳中处于相同位置时，相机图像上的对应条纹对于不同波长将具有不同取向。对于大多数离轴照射发生器布置，情况趋于是这样的(一个例外是单个光栅，其照射光栅和目标光栅的波长依赖性趋于相互抵消)。通过对这样的图像进行适当的处理，可以在单次捕获中确定针对多个波长(和级次)的对准位置。这些多个位置例如可以用作类似OCW算法的输入。
WO 2020/057900中还描述了可变感兴趣区域(ROI)选择和可变像素加权的可能性，以增强精确性/稳健性。可以在每个目标的基础上优化ROI，而不是基于整个目标图像或固定感兴趣区域(诸如在每个象限的中心区域或整个目标之上；即，排除边缘区域)来确定对准位置。优化可以确定任意形状的ROI或多个ROI。还可以确定ROI的优化加权组合，其中根据一个或多个质量度量或关键性能指标(KPI)来分配权重。
通常地，目标、特别是小目标在其形成期间通常会经历变形(例如，由于处理和/或暴露条件)。在很多情况下，这些变形在目标内不是均匀的，而是包括导致局部或目标内变化的多个局部或目标内效应；例如，随机边缘效应、标记之上的楔入、局部光栅非对称性变化、局部厚度变化和/或(局部)表面粗糙度。这些变形可能不会在标记与标记之间或晶片与晶片之间重复，并且因此应当在曝光之前被测量和校正，以避免器件印刷错误。由于这些局部效应，当对变形的标记执行衬底对准时，简单地在整个标记之上或在固定感兴趣区域之上求平均值通常会导致对准误差。
WO 2020/057900中公开的工具被描述为(在对准上下文中)对准传感器，该对准传感器用于在曝光之前测量晶片的对准/位置(例如，以基于对准标记的测量来确定曝光网格)。例如，这样的工具可以并入双级光刻曝光设备或扫描仪的测量站内。
然而，用优化的相干量测工具(诸如WO 2020/057900中所述)取代目前使用的对准传感器(例如，基于自参考干涉仪(SRI)原理)存在商业和/或实际挑战。特别地，非常期望保持与现有系统的向后兼容性，这对于优化的相干量测工具来说可能是困难的。
这样，公开了一种独立的预对准工具和方法，该工具和方法可以为另一对准工具提供目标内校正，该另一对准工具例如校正对准标记缺陷。预对准工具可以是优化的相干量测工具(例如，基于WO 2020/057900的教导)或能够从目标获取局部位置测量(例如，位置分布或局部位置图)的任何其他工具。位置分布可以描述对准位置在目标或目标的至少一部分(或其捕获图像)之上的变化；例如每个像素或每个像素组(例如，相邻像素组)的局部位置。
然后，可以使用位置分布来确定例如使用更常规(例如，基于SRI)的对准传感器执行的对准测量的对准校正(例如，前馈校正)。这样的对准传感器可以(或不)被包括在并入扫描仪内的测量站内。
在一个实施例中，与对准传感器相比，预对准工具可以具有简化的载物台布置和稳定性；例如，(例如，对于被包括在扫描仪内的对准传感器)载物台不具有对准所需要的控制精度和/或稳定性。这样的工具可以具有类似于目前用于例如重叠量测的(例如，独立的)量测站(例如，散射仪设备)的稳定性和载物台能力。这样，预对准工具在概念上不同于外部对准传感器或互补对准工具，外部对准传感器或互补对准工具具有足以测量跨越多个目标的晶片坐标系的载物台能力。对于对准传感器或互补对准工具，为了避免坐标系中的任何误差，确定每次测量的实际目标位置是至关重要的(基本上每个目标都相互参照，以便跨越坐标系)。例如，这种类型的已知互补对准工具可以与扫描仪对准传感器结合使用，以实现对大量目标的测量，从而测量坐标系。该密集测量的坐标系被前馈到扫描仪，意味着需要在扫描仪自身内测量的目标更少。相比之下，本文中公开的预对准工具不一定被配置用于测量晶片坐标系，相反，建议该工具仅测量单个目标，并且考虑每个目标的参数，这些参数仅参考其对应目标。然后，这些参数可以被前馈到扫描仪，以提高对准传感器测量的每个目标的精度。
图7是根据一个实施例的采用预对准工具PAT的系统和/或方法的示意性流程图。预对准工具应当是能够提供局部目标内位置的类型(例如，作为目标位置的函数的位置数据)。例如，预对准工具可以形成直接表示位置图案或位置分布的图像。这样的工具可以是如关于图3至图6所述的优化的相干量测工具，或者是任何其他合适的工具；例如，任何其他合适的光学显微镜(暗场或亮场)或任何合适的扫描探针显微镜工具(例如，原子力显微镜(AFM)、近场显微镜(NFM)、扫描电子显微镜(SEM)、声学显微镜、扫描隧道显微镜(STM)、或能够提供作为目标位置的函数的位置数据的其他类似技术)。基于扫描衍射的对准传感器也可以用于预对准工具PAT。这些对准传感器基于标记之上的线迹而不是从中提取位置的“图像”或“地图”来测量干涉图。将强度描述为位置的函数的该线迹产生干涉图，从干涉图可以确定对准的位置。在本公开的上下文中，干涉图可以被解释为位置分布；即，1D位置图。这些设备中的很多设备也测量对应强度非对称性，并且因此也可以确定非位置参数分布。扫描传感器的另一示例是原子力显微镜(AFM)；AFM悬臂光栅在表面之上扫描，从而产生“地形图片”。
预对准工具PAT可以基于对晶片W(至少包括其上的对准标记或目标；例如，在前一层或基层中被曝光)的测量来确定对准校正ΔAL。下文将描述用于确定对准校正ΔAL的方法。然后，同一晶片被馈送到包括对准传感器AS的测量站MEA中。测量站可以被包括在如图所示的扫描仪SC内，也可以被包括在单独的(独立的)对准站或单个站扫描仪内。对准传感器测量晶片W上的对准标记以获取对准数据AL。例如，对准数据AL可以包括每个标记的单个对准值，或者(取决于系统)包括多个对准值，对于每个标记，多个对准值包括每个波长的对准值(或其他测量设置)。然而，对准传感器不需要并且可能缺乏测量标记内位置变化的能力。然后，处理单元PU可以根据对准数据AL和对准校正ΔAL两者来确定控制网格CG，例如，使得对准数据AL和/或(最终)控制网格CG针对目标内变形被校正。然后，该经校正的控制网格CG在扫描仪SC的曝光站EXP处使用以曝光下一层，从而产生经曝光的晶片Wexp。
注意，将处理单元PU表示为扫描仪外部的单个处理器纯粹是一个示例。例如，该处理可以由扫描仪内的处理器来执行。该处理可以分布在扫描仪或所使用的任何其他工具内部和/或外部的多个处理器之上。处理单元可以从预对准工具PAT接收原始图像数据并且确定对准校正ΔAL，或者该处理可以在预对准工具PAT内执行，如这里所描绘的。本领域技术人员将容易理解，也可以应用其他处理布置和策略。
所提出的方法可以包括以下步骤以确定对准校正ΔAL。在第一步骤中，使用预对准工具测量每个标记，以获取目标内量测数据，诸如一个或多个位置分布(例如，作为目标位置的函数的位置数据，诸如每个像素或每个像素组的位置数据)。例如，对于不同测量设置，可以获取每个目标的多个位置分布。例如，位置分布可以通过单独测量每个像素或每组相邻像素的条纹位置以获取每个像素/每组像素的位置(并不总是能够根据单个像素来分配位置)来获取。图像可以涉及对标记变形敏感的不同传感器设置，诸如多个波长/偏振态(或者可以获取不同波长/偏振态的单独图像)，并且可以为每个波长/偏振态确定局部位置图。
其他非位置参数分布数据也可以选择性地使用预对准工具和/或其他量测工具来测量；并且再次可以包括针对不同测量设置而获取的每个目标的多个分布。这样的非位置参数分布可以包括每像素强度非对称性(例如，互补衍射级之间的强度差(可选地由这些强度的总和归一化，可选地被校准以补偿工具缺陷和/或可选地被预处理以补偿标称叠层特性))。备选地，这样的每像素强度非对称性信息可以使用不同设备或工具(诸如基于散射测量的量测工具)来获取。可以从预对准工具或不同工具测量的其他非位置参数包括(每个像素或像素组的)以下项中的一项或多项：图像内的对准图案的条纹可见性、局部强度、晶片质量和对准图案的振幅。
一旦获取了位置分布/其他分布，就可以针对每个标记确定两个位置值，第一代表性校正值XRE和第二经校正的位置值XCO。代表性校正值XRE可以表示对准传感器AS在对准期间将“看到”的值(例如，对相同目标上的对准传感器AS读数的估计)。这可以包括例如(多个)测量的位置分布的平均值(例如，均值)。代表性校正值XRE没有对目标内变化的校正(尽管它可以可选地包括对对准传感器也可以执行的非局部效应的校正，特别是如果预对准工具比对准传感器具有增加的能力，例如，其可以用更多颜色来测量)。经校正的位置值XCO可以包括已经针对目标内变化被校正的位置值。本文中描述了用于实现这一点的示例性方法。
对准校正ΔAL可以被确定为这两个位置值的差值或其他比较(例如，ΔAL＝XRE-XCO)。该对准校正可以包括来自多个测量设置的组合数据(例如，位置数据XRE-XCO各自与多个测量设置相关)。因此，对准校正ΔAL可以包括每个目标或对准标记的校正值。该校正可以基本上包括校正，如果对准传感器具有目标内测量能力(例如，它可以解决局部变形)，则对准传感器可以应用该校正。在一些实施例中，可以确定每个目标的多个对准校正ΔAL值，其中每个值被转发到处理单元PU。例如，可以针对每个测量的颜色和偏振确定对准校正ΔAL值。
对准传感器AS可以用于执行对准，从而获取对准数据AL。在处理单元PU和/或扫描仪SC内，与每个目标相对应的ΔAL值被应用于该目标的相应测量对准值，以校正局部变形效应的对准数据AL。
可以注意到，(由预对准工具测量的)位置XRE和XCO相对于由扫描仪中的对准传感器测量的位置XRE都可以具有任意偏移。然而，对准校正ΔAL不应当受到该偏移的影响，因为它会抵消。这样的偏移的一个可能的原因是预对准工具中的晶片台的精度相对较低，这导致标记在相对于传感器稍微不同的位置处被测量。
为了确定对准校正ΔAL和/或经校正的位置XCO，可以仅使用预对准工具图像(即，对目标本身的测量)来确定权重，尽管也公开了使用来自其他来源的其他数据的实施例，并且这些实施例落在本范围内。
已经提出，对准校正ΔAL和/或经校正的位置XCO可以根据来自至少一个参数分布(每像素图的参数)的组合的局部每像素信息来确定，每个参数分布描述参数值在一个或多个捕获图像的至少对应部分之上的变化(例如，每个参数分布与目标的公共感兴趣区域相关)，并且其中至少一个参数分布包括位置分布(或局部位置图)。
在一个实施例中，对准校正ΔAL可以被确定为同一位置分布的两个统计度量之间的差值。例如，代表性位置XRE可以包括(每个目标的)其相应位置分布的均值，并且经校正的位置XCO可以包括同一位置分布的中值。这可以是有用的，因为许多现有对准传感器不能确定中值，而中值是从分布中去除异常值的有用统计工具。
现在将更详细地描述用于确定经校正的位置XCO的另一方法。这样的方法可以包括找到最佳系数C和(可选地)D，这些系数最小化组合的经校正的位置分布或经校正的位置分布图XCOmap中的目标内变化，该位置分布图XCOmap由下式描述：
/>
其中λ是波长指数，P是偏振指数，是位置分布(每个像素/像素组的局部位置)，C是位置分布的加权因子，/>是与目标变形相关的非位置参数分布，并且D是非位置参数分布的加权因子。这样，可以针对适用于所使用的(多个)预对准工具的所有传感器设置(这里是各种波长λ和偏振P)来评估组合的经校正的位置图XCOmap。加权因子可以通过最小化总体组合分布中的目标内变化度量来确定，从而形成自参考方法。
等式1纯粹是用于组合的经校正的位置图XCOmap的等式的一个示例。在另一实施例中，例如，仅使用位置分布，并且因此第二项是不必要的，并且组合的经校正的位置图XCOmap可以仅根据第一项来确定(并且因此仅找到权重C)。在另一实施例中，仅使用一个位置分布(即，对于单个测量设置；例如，诸如波长/偏振组合等照射设置)、以及一个或多个非位置参数分布(例如，也用于单个测量设置，或者，如上所述，用于一个以上的测量设置的非位置参数分布的总和)。可以针对不同的非位置参数添加附加项(例如，一个以上的非位置参数的分布)。测量设置的变化可以不止波长/偏振；例如，测量设置可以在(以任何组合的)以下中的一个或多个方面变化：波长、偏振、照射的角度分布、照射的空间和/或时间相干特性。对于其他工具，诸如扫描探针显微镜，变化的测量设置可以是任何适合于所讨论的工具的设置(例如，针对SEM的电子加速电压、针对原子力显微镜的尖端在样品上的力、或针对声学显微镜的声学波长)。
优选的是，测量数据仅包括曝光前测量数据，以使得能够对目标非对称性进行晶片到晶片校正。曝光前数据可以包括在层的曝光之前在晶片上(例如，每个晶片)执行的任何数据；例如，使用对准传感器而测量的数据，而不是在曝光的晶片上测量的曝光后测量数据(例如，重叠量测)。然而，本公开的范围还可以包括使用一些曝光后测量数据。
结果是目标内具有最小变化或相对于标称目标形状具有最小变化的加权校正位置图XCOmap。在后一种情况下，标称目标形状可以是平均目标形状或设计目标形状。以此方式，可以最小化目标到目标变化(对于名义上相似的目标)。加权因子可以由标记测量本身确定，并且不需要依赖于其他外部数据源，诸如模拟、测量的重叠值、晶片形状等。
在优选的实施例中，加权优化可以受到约束ΣCλ，P＝1。这可以防止从组合图中去除平均值，这可能会导致位置错误。例如，如果加权位置图XCOmap是从与两个波长相关的两个相同位置图中确定的，使得两个图示出在n+1nm与n-1nm之间包括相同变化的相同图案。减去这些测量值将是简单的，从而产生具有零变化的组合测量，但去除了平均值n，其中n很可能是正确的值。
图8(a)概念性地图示了基于分别与第一波长λ1和第二波长λ2相对应的两个位置分布或局部位置图PM1、PM2的加权系数C1、C2的优化，以便最小化组合加权位置图XCOmap的变化。如已经描述的，加权系数C1、C2也可以是(例如)像素索引或标记坐标的函数。这种方法与OCW有一些相似之处，但自我参考并且不依赖外部数据或训练。
图8(b)概念性地图示了基于一个位置分布或局部位置图PM和非位置参数图IAM(例如，局部强度非对称性图，描述已从目标衍射的+1衍射级与-1衍射级的对应像素的强度之间的差异)的加权系数D的优化，以便最小化加权位置图XCOmap中的变化。这样的方法有效地确定加权因子D，使得加权的非位置参数图IAM可以校正局部位置图PM以确定加权位置图XCOmap。在一个实施例中，局部位置图PM和非位置参数图IAM、以及因此的经校正的加权位置图XComap可以从单个测量中获取。注意，这里没有确定用于位置图的加权系数C，因为在该示例中仅使用1个位置测量。由于位置图的加权因子C的总和应当优选是1，因此单个位置测量的权重通常应当是1。通常，当有n个位置测量值和m个其他非位置参数测量值时，权重应当被共同优化，以使(多个)图像尽可能平坦或接近“标称”。在有更多测量可用的情况下(例如，用于其他测量设置的位置图和/或非位置参数图)，则该方法可以共同优化两个数据集的加权因子C和D。
一旦获取了加权位置图XCOmap，就可以将单个对准位置XCO(即，用于确定对准校正的校正位置)确定为加权位置图XCOmap的平均值或其他统计度量。例如，平均值可以是加权位置图中描述的位置的均值(例如，在感兴趣区域内)。例如，可以使用的其他平均值，包括中值、圆形均值或圆形中值。也可以采用异常值去除或其他处理技术。可以制作每个位置图的统计工具，诸如直方图，从中可以确定对准的位置。例如，可以根据加权位置图来确定像素计数相对于对准的位置区间的直方图。该直方图可以用于经由均值、中值、异常值滤波器等来确定对准位置。
在一个实施例中，代表性位置的加权值可以被确定为：
例如，这可以用于计算(单个值)对准校正ΔAL的值。
注意，可以稍微修改等式1，以直接优化偏移，从而找到每个目标的对准校正图或分布ΔALmap，然后可以对其进行平均，以找到每个目标的单个偏移值ΔAL。这样的经修改的等式可以采用以下形式(其中第二项如前所述是可选的，前提是每个目标有多个位置分布)：
其中XRE是如上所述的单个代表性位置值，XCOmap是经校正的位置图(例如，每个标记和测量设置)。这样，差值项XRE-XCOmap本身就是一个位置分布或图。对准校正图ΔALmap可以针对适用于(多个)所使用的预对准工具的所有传感器设置而被评估。如前所述，对准校正ΔALmap可以通过在目标或其适用区域之上进行平均以获取对准校正ΔAL而转换为每个目标的单个值。
这样的一个实施例可以特别有用，其中例如，依次测量颜色，和/或在测量之间发生显著的(例如，在1nm的数量级上)未知晶片台位置变化。这是因为，项提供了一种适应这些情况的机制(例如，每个波长不同的代表性位置)。
在等式1或2中，可以通过最小化所得到的组合位置图中的变化度量来确定针对加权位置图的加权因子C和D(当适用时)。更具体地，这可以以多种方式实现，例如，根据不同规范。
一种这样的方法可以包括最小化诸如方差等变化度量，例如最小化其中/>是像素坐标(i，j)的加权位置图，并且是加权位置图之上的均值(即，所有像素之上的均值)。然而，在其他实施例中，可以使用其他规范(例如，最小化/>其中k可以取不同的数字，例如1/2、1(L1范数，对异常值更宽容)、3、4或无穷大(对异常值不太宽容)。为了进一步提高对异常值的稳健性，可以完全丢弃标记的部分，例如，针对该标记的部分，无法找到权重来改进变化度量从而使其更好地匹配标记的其余部分或标称标记(或者对于该标记的部分，权重与标记的其他权重非常不同)。
在另外的实施例中，可以用另一统计度量来代替，例如位置图之上的中值。另一示例可以包括最小化变化(而不是方差)。这可以通过多种方式来实现，包括手动、肉眼判断。
如图3所示，基于图像的测量装置的一个优点是，所有参数分布都可以从相同的图像中获取。这样的设备可以提供两个或更多个图像(单独地或组合地)，每个图像对应于特定测量设置(例如，波长/偏振组合)，从中可以确定对应局部位置图，并且计算使变化/方差最小化的加权因子Cλ，P(例如，基于等式1或2的第一项)。附加地，同一图像可以用于产生上述非位置参数分布/图，使得加权优化可以基于等式1或2的两项来优化加权因子Cλ，P、Dλ，P，以用于更稳健的对准测量。
在一个实施例中，可以确定每个目标或标记的加权因子。然而，这样的方法可能受到例如传感器噪声和未校正的标记过程噪声的影响。因此，在晶片的一部分、整个晶片或多个晶片(例如，一批)之上使用平均加权因子可以更稳健。平均值可以是均值、中值或任何其他统计度量。这样的方法可以包括联合确定针对每个标记的对应图像的加权因子，以最小化与多个标记相对应的组合位置图中的方差/变化。
所使用的测量设置或波长越多或其他不同类型的其他数据越多，可能导致针对对准位置的更好的估计器。在某些情况下，根据叠层的几何形状和变形的类型，使变化最小化可能导致距标记的理想位置的总体偏移，这是由例如针对特定叠层的不同波长不足引起的。这可以通过使用其他源来部分地校正，诸如晶片或批次统计、重叠反馈回路等，或者使用更多波长进行测量。
可以理解，可以从位置图中提取关键性能指标(KPI)，例如，以检查标记的质量，以用于过程监测和控制。例如，这样的KPI可以根据前面提到的像素计数相对于对准的位置区间的直方图来确定。在这种情况下，所确定的系数C和/或D也可以用作针对过程监测的KPI。
等式1被描述为可观察的量和/或/>的线性叠加。类似地，等式2被描述为可观察的量(XRE-XCOmap)和/或/>的线性叠加。然而，在任何一种情况下，非线性项也可以被包括在优化中，诸如二次项或三次项和/或更高阶。
可能期望加权因子C和/或D取决于目标的位置(在位置/非位置参数图中选择较小的ROI，其中加权因子C或D被优化)。例如，加权因子C和/或D可以在目标内变化(或者可以作为像素索引的函数而变化)，例如，与目标中心处的区域相比，可以将不同权重分配给目标边缘处的区域中的目标。这样，尽管以上实施例主要集中于确定每个相机像素(或像素组)的权重，但在本公开的范围内，确定目标内每个位置的权重(例如，作为距目标边缘的距离的函数)也是可能的。理论上，当在相对于相机稍微不同的位置处测量目标时，这些可以是不同的，尽管在实践中这种差异通常很小。
虽然以上描述可以根据确定对准测量的对准校正来描述所提出的概念，但该概念可以应用于一个或多个感兴趣的其他参数的校正；例如可以使用对准传感器来测量。例如，预对准量测工具(或更一般地，预测量量测工具)可以用作重叠技术的校正站，该重叠技术比较两个或更多个光栅的位置差异。例如，可以通过比较两个(例如，大的)光栅相对于彼此的位置来确定重叠，其中每个光栅在不同层中。本文中公开的概念可以为每个光栅的建立的位置提供改进的值，从而提供更好地确定的重叠。
虽然上面已经描述了本发明的具体实施例，但应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。
尽管上面可以已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的背景下的使用，但应当理解，本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，并且在背景允许的情况下，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌定义了在衬底上被创建的图案。图案化装置的形貌可以被压入提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将图案化装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。
本文中使用的术语“辐射”和“射束”包括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(EUV)辐射(例如，波长在1nm-100nm的范围内)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。
在背景允许的情况下，术语“透镜”可以是指任何一种或各种类型的光学部件的组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。反射部件可以用于在UV和/或EUV范围内操作的设备中。
本发明的广度和范围不应当受到任何上述示例性实施例的限制，而应当仅根据以下权利要求及其等同物来限定。
可以使用以下条款进一步描述实施例：
1.一种量测系统，包括：
预对准量测工具，可操作以测量衬底上的多个目标以获取测量数据；以及
处理单元，可操作以：
处理所述测量数据以针对每个目标确定至少一个位置分布，所述至少一个位置分布描述所述位置值在所述目标的至少部分之上的变化；以及
根据所述至少一个位置分布确定测量校正，所述测量校正校正所述目标中的每个目标中的目标内变化，所述测量校正用于校正由对准传感器执行的测量。
2.根据条款1所述的量测系统，其中所述测量校正包括针对每个目标的至少一个独立的相应测量校正。
3.根据条款1或2所述的量测系统，其中所述测量校正包括针对每个目标或其子集的多个独立的相应测量校正。
4.根据条款3所述的量测系统，其中针对每个目标的所述多个独立的相应测量校正中的每一者对应于相应测量设置。
5.根据任一前述条款所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以针对每个目标将所述测量校正确定为针对所述目标内变化未校正的至少代表性位置值与针对所述目标内变化校正的校正位置值的相应差值或比较。
6.根据条款5所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以针对每个目标将所述代表性位置值确定为所述目标的相应至少一个位置分布的平均位置。
7.根据条款5或6所述的量测系统，其中对于每个目标，所述相应差值或比较包括所述位置分布的第一统计度量和同一位置分布的第二统计度量的差值。
8.根据条款7所述的量测系统，其中所述处理单元还可操作以将所述经校正的位置值确定为所述目标的所述相应至少一个位置分布的中值位置值并且将所述代表性位置值确定为所述目标的所述相应至少一个位置分布的平均位置。
9.根据条款1至6中任一项所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以处理所述测量数据以确定包括所述至少一个位置分布的至少两个参数分布。
10.根据条款9所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以针对每个目标确定至少两个参数分布中的至少一个参数分布的至少一个加权因子，以获取对应的经校正的位置分布，所述经校正的位置分布包括受所述(多个)加权因子影响的所述至少两个参数分布的组合，其中所述(多个)加权因子使所述经校正的位置分布中的变化度量最小化。
11.根据条款10所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以根据每个目标的每个相应的经校正的位置分布来确定每个目标的所述经校正的位置值。
12.根据条款11所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以将每个目标的所述经校正的位置值确定为每个目标的每个相应的经校正的位置分布的平均值。
13.根据条款10所述的量测系统，其中所述至少一个位置分布包括至少一个差值分布，所述至少一个差值分布包括所述代表性位置值和所述经校正的位置分布。
14.根据条款13所述的量测系统，其中所述最小化的结果是每个目标的测量校正分布，并且所述处理单元还可操作以根据每个目标的每个相应校正分布来确定每个目标的所述测量校正。
15.根据条款14所述的量测系统，其中所述处理单元还可操作以将每个目标的所述测量校正确定为每个目标的每个相应校正分布的平均值。
16.根据条款10至15中任一项所述的量测系统，其中所述变化度量包括所述目标内和/或相对于标称目标的变化或方差。
17.根据条款10至12中任一项所述的量测系统，其中处理器可操作以将分配给所述至少一个位置分布的任何加权因子的总和约束为等于1。
18.根据条款10至17中任一项所述的量测系统，其中所述至少两个参数分布中的至少一个参数分布的所述加权因子取决于所述目标内和/或所述目标的图像内的位置。
19.根据条款10至18中任一项所述的量测系统，其中所述处理器还可操作以针对所述参数分布中的每个参数分布确定单独的加权因子。
20.根据条款9至19中任一项所述的量测系统，其中所述至少两个参数分布包括至少两个位置分布，每个位置分布与不同测量设置相关。
21.根据条款9至20中任一项所述的量测系统，其中所述至少两个参数分布包括至少一个非位置参数分布，所述至少一个非位置参数分布描述所述非位置参数值在所述至少一个目标的至少一部分之上的变化。
22.根据条款21所述的量测系统，其中所述非位置参数包括以下项中的一项或多项：互补衍射级之间的强度非对称性、所述目标的图像内的图案的条纹可见性、局部强度、晶片质量和所述目标的图像内的图案的振幅。
23.根据条款21或22所述的量测系统，其中所述至少一个非位置参数分布包括多个非位置参数分布，每个非位置参数分配与不同测量设置相关。
24.根据前述条款中任一项所述的量测系统，其中所述测量校正包括用于校正由所述对准传感器执行的对准测量的对准校正。
25.根据条款1至23中任一项所述的量测系统，其中所述测量校正包括对除使用所述对准传感器执行的对准之外的感兴趣参数的校正。
26.根据条款25所述的量测系统，其中所述感兴趣参数包括重叠。
27.根据前述条款中任一项所述的量测系统，其中所述预对准量测工具被配置为产生包括测量照射的多个照射束的测量照射，所述照射束中的每个照射束是空间非相干或伪空间非相干的并且包括所述量测装置的照射光瞳中的多个光瞳点，其中对于与至少每个所考虑的测量方向相对应的照射束，所述多个照射束中的每个照射束的每个光瞳点在所述多个照射束中的其他照射束中具有对应光瞳点，从而定义多组对应光瞳点，并且其中每组对应光瞳点的所述光瞳点相对于彼此在空间上相干。
28.根据条款27所述的量测系统，其中每个光瞳点相对于同一照射束中的所有其他光瞳点基本上在空间上不相干；并且
其中至少对于与所考虑的测量方向相对应的所述照射束，每组光瞳点是所述照射光瞳内所有其他组光瞳点的几何平移。
29.根据条款27或28所述的量测系统，其中所述预对准量测工具包括离轴照射发生器，以从非相干辐射的单个射束生成所述多个测量照射的照射束。
30.根据条款29所述的量测系统，其中离轴照射发生器包括以下项中的一项：
每个测量方向的相位光栅或2D相位光栅；
每个测量方向的一对相位光栅或2D相位光栅、一对透镜、和在由所述一对透镜中的一个透镜限定的傅立叶平面中的一对光楔，所述一对光楔被布置为使得每个照射束内的不同波长具有共享入射照射角；或者
多个分束器和反射器部件，被布置为从所述非相干辐射的单个射束生成四个相同照射束，并且使得每个照射束内的不同波长具有共享入射照射角。
31.根据条款27至30中任一项所述的量测系统，其中每个照射束位于所述照射光瞳中，使得在所述测量照射被目标散射之后，对于每个照射束，对应的较高衍射级在所述量测装置的检测光瞳中被捕获。
32.根据条款31所述的量测系统，其中所述多个照射束包括每个所考虑的测量方向的一对照射束，并且所捕获的对应较高衍射级包括针对每个方向的互补的较高衍射级。
33.根据条款32所述的量测系统，其中：
对于所有所述多个照射束，每组对应光瞳点中的所述光瞳点相对于彼此在空间上相干；或者
仅对于与所述所考虑的测量方向中的单个测量方向相对应的每对照射束，每组对应光瞳点中的所述光瞳点相对于彼此在空间上相干。
34.根据条款32或33所述的量测系统，其中所述量测装置在暗场配置中可操作使得第零级散射辐射不被检测到。
35.一种光刻系统，包括：
根据条款24所述的量测系统；以及
对准传感器，可操作以测量所述多个目标以获取对准数据；
其中所述处理单元可操作以将所述对准校正施加到所述对准数据以获取经校正的对准数据。
36.根据条款35所述的光刻系统，其中所述光刻系统包括光刻曝光站，所述光刻曝光站可操作以在定位包括所述多个目标的所述衬底时使用所述经校正的对准数据以用于进行光刻曝光过程。

Claims (15)

1.一种量测系统，包括：
预对准量测工具，可操作以测量衬底上的多个目标以获取测量数据；以及
处理单元，可操作以：
处理所述测量数据以针对每个目标确定至少一个位置分布，所述至少一个位置分布描述所述位置值在所述目标的至少部分之上的变化；以及
根据所述至少一个位置分布确定测量校正，所述测量校正校正所述目标中的每个目标中的目标内变化，所述测量校正用于校正由对准传感器执行的测量。
2.根据权利要求1所述的量测系统，其中所述测量校正包括针对每个目标的至少一个独立的相应测量校正。
3.根据权利要求1或2所述的量测系统，其中所述测量校正包括针对每个目标或其子集的多个独立的相应测量校正。
4.根据权利要求3所述的量测系统，其中针对每个目标的所述多个独立的相应测量校正中的每一者对应于相应测量设置。
5.根据任一前述权利要求所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以针对每个目标将所述测量校正确定为针对所述目标内变化未校正的至少代表性位置值与针对所述目标内变化校正的校正位置值的相应差值或比较。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以处理所述测量数据以确定包括所述至少一个位置分布的至少两个参数分布。
7.根据权利要求6所述的量测系统，其中所述处理单元可操作以针对每个目标确定至少两个参数分布中的至少一个参数分布的至少一个加权因子，以获取对应的经校正的位置分布，所述经校正的位置分布包括受所述一个或多个加权因子影响的所述至少两个参数分布的组合，其中所述一个或多个加权因子使所述经校正的位置分布中的变化度量最小化。
8.根据权利要求6或7所述的量测系统，其中所述至少两个参数分布包括至少一个非位置参数分布，所述至少一个非位置参数分布描述所述非位置参数值在所述至少一个目标的至少部分之上的变化。
9.根据权利要求8所述的量测系统，其中所述非位置参数包括以下中的一项或多项：互补衍射级之间的强度非对称性、所述目标的图像内的图案的条纹可见性、局部强度、晶片质量和所述目标的图像内的图案的振幅。
10.根据任一前述权利要求所述的量测系统，其中所述测量校正包括用于校正由所述对准传感器执行的对准测量的对准校正。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的量测系统，其中所述测量校正包括对除使用所述对准传感器执行的对准之外的感兴趣参数的校正。
12.根据权利要求11所述的量测系统，其中所述感兴趣参数包括重叠。
13.根据任一前述权利要求所述的量测系统，其中所述预对准量测工具被配置为产生包括测量照射的多个照射束的测量照射，所述照射束中的每个照射束是空间非相干或伪空间非相干的并且包括所述量测装置的照射光瞳中的多个光瞳点，其中对于与至少每个所考虑的测量方向相对应的所述照射束，所述多个照射束中的每个照射束中的每个光瞳点在所述多个照射束中的其他照射束中具有对应光瞳点，从而定义多组对应光瞳点，并且其中每组对应光瞳点的所述光瞳点相对于彼此在空间上相干。
14.一种光刻系统，包括：
根据权利要求10所述的量测系统；以及
对准传感器，可操作以测量所述多个目标以获取对准数据；
其中所述处理单元可操作以将所述对准校正应用于所述对准数据以获取经校正的对准数据。
15.根据权利要求14所述的光刻系统，其中所述光刻系统包括光刻曝光站，所述光刻曝光站可操作以在定位包括所述多个目标的所述衬底时使用所述经校正的对准数据以用于进行光刻曝光过程。
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