CN117940955A

CN117940955A - 量测方法和装置

Info

Publication number: CN117940955A
Application number: CN202280061416.7A
Authority: CN
Inventors: A·E·A·科伦; W·M·J·M·柯恩; A·P·康宁贝格; T·W·图克尔; A·J·登鲍埃夫
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2024-04-26
Also published as: EP4184426A1

Abstract

公开一种量测方法和相关联的装置。所述方法包括：获得第一图像，所述第一图像受到用于获取所述图像的光学系统的一个或更多个非等晕像差的影响；和通过执行以下各项中的一项或两项以针对所述一个或更多个非等晕像差的影响来非迭代地校正所述第一图像：在场空间中对所述第一图像的场非等晕校正操作，所述场空间对应于所述光学系统的场平面；和在光瞳空间中对所述第一图像的光瞳非等晕校正操作，所述光瞳空间对应于所述光学系统的光瞳平面。所述一个或更多个非等晕像差包括能够被描述为与对象变形和/或光瞳变形组合的卷积的一类非等晕像差。

Description

量测方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年9月14日递交的欧洲申请21196655.1和于2021年11月22日递交的欧洲申请21209476.7的优先权，并且这些欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

发明涉及一种量测方法和装置，所述方法和装置可以例如被用于确定衬底上结构的特性。

背景技术

光刻设备是一种被构造为将期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定可以形成在衬底上的特征的最小大小。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(具有在4nm至20nm范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可以被用于在衬底上形成与使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备相比更小的特征。

低k₁光刻可以用于处理具有小于光刻设备的经典分辨率极限的尺寸的特征。在这种过程中，分辨率公式可以表示为CD＝k1×λ/NA，其中λ是所采用的辐射波长，NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，在所述衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸的图案以实现特定电学功能性和性能就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自定义照射方案、相移的图案形成装置的使用、设计布局(诸如所述设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也被称为“光学和过程校正))的各种优化、或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，用于控制所述光刻设备的稳定性的紧密控制回路可以被用于改善在低k1下所述图案的再现。

在光刻过程中，期望频繁地对所产生的结构进行测量，以例如用于过程控制和验证。已知用于进行这些测量的各种工具，所述各种工具包括扫描电子显微镜或各种形式的量测设备，诸如散射仪。指代这样的工具的一般术语可以是量测设备或检查设备。

已知能够从全息图像中提取相位信息的全息量测工具。通过引用并入本文的国际专利申请WO2019197117A1公开了一种基于暗场数字全息显微镜(df-DHM)的用于确定在衬底上制造的结构的特性(例如重叠)的方法和量测设备。

量测工具可以具有包括应被校正的像差的透镜系统。如果透镜系统被简化例如以降低其成本和/或复杂度，则情况尤其如此。这些像差中的一些可以是等晕的，这些像差中的其它可以是非等晕的。即使像差是非等晕的，也将期望校正这些像差中的至少一些。

发明内容

本发明的实施例公开于权利要求中和实施方式中。

在本发明的第一方面中，提供一种量测方法，包括：获得第一图像，所述第一图像受到用于获取所述图像的光学系统的一个或更多个非等晕像差的影响；和通过执行以下各项中的一项或两项以针对至少所述一个或更多个非等晕像差的影响来非迭代地校正所述第一图像：在场空间中对所述第一图像的场非等晕校正操作，所述场空间对应于所述光学系统的场平面；和在光瞳空间中对所述第一图像的光瞳非等晕校正操作，所述光瞳空间对应于所述光学系统的光瞳平面；其中，所述一个或更多个非等晕像差包括能够被描述为与对象变形和/或光瞳变形组合的卷积的一类非等晕像差。

在本发明的第二方面中，提供一种物镜系统，包括：

多个非平面光学元件或透镜元件，所述多个非平面光学元件或透镜元件的数量少于五；和可忽略的非等晕像差，所述可忽略的非等晕像差不同于能够被描述为与对象变形和/或光瞳变形组合的卷积的所述一类非等晕像差中的那些非等晕像差。

在本发明的另一方面中，提供一种计算机程序，包括可操作以当在适合的设备和相关联的处理设备和量测装置上运行时执行第一方面的方法的程序指令。

附图说明

现在将参考随附的示意性附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

-图1描绘了光刻设备的示意性概略图；

-图2描绘了光刻单元的示意性概略图；

-图3描绘整体光刻术的示意性表示图，该示意性表示图表示优化半导体制造的三种关键技术之间的协作；

-图4是散射测量设备的示意图；

-图5包括：(a)使用第一对照射孔测量根据本发明的实施例的目标的暗场散射仪的示意图；(b)用于给定照射方向的目标光栅的衍射光谱的细节；(c)第二对照射孔，所述第二对照射孔在使用用于基于衍射的重叠测量的散射仪时提供另外的照射模式；以及(d)第三对照射孔，所述第三对照射孔将第一对孔和第二对孔组合；

-图6是根据实施例的针对一个或更多个非等晕像差的影响来非迭代地校正所述图像的方法的流程图；

-图7是可以用作与本文中公开的像差校正方法组合的精度量测工具的物镜系统的透镜系统的示意性图示；以及

-图8描绘用于控制如本文中公开的系统和/或方法的计算机系统的框图。

具体实施方式

在本文中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和EUV辐射(极紫外辐射，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。

如本发明中采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广泛地解释为是指可以被用于向入射辐射束赋予经图案化的横截面的通用图案形成装置，所述经图案化的横截面对应于将要在衬底的目标部分中产生的图案。在这种情境下，也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射型或反射型、二元、相移、混合型等)以外，其它这样的图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。所述光刻设备LA包括：照射系统(也被称为照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，所述掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并且被连接至被配置成根据某些参数来准确地定位图案形成装置MA的第一定位器PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，被连接至被配置成根据某些参数而准确地定位衬底支撑件的第二定位器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的部分)上。

在操作中，照射系统IL例如通过束传递系统BD从辐射源SO接收辐射束。所述照射系统IL可以包括用于引导、成形和/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、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合。所述照射器IL可以被用于调节所述辐射束B以在其横截面中在图案形成装置MA的平面处具有期望的空间性强度分布和角强度分布。

本发明中使用的术语“投影系统”PS应被广泛地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统或其任何组合。本文中使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以属于如下类型：其中，衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的浸没液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统PS与衬底W之间的空间——这也被称为浸没式光刻术。以引用方式并入本发明中的US 6952253中给出关于浸没技术的更多信息。

光刻设备LA也可以属于具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以在对位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W进行准备衬底W的后续曝光的步骤的同时，将另一衬底支撑件WT上的另一衬底W用于在另一衬底W上曝光图案。

除了衬底支撑件WT以外，光刻设备LA也可以包括测量平台。所述测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。所述传感器可以被布置成测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。所述测量平台可以保持多个传感器。所述清洁装置可以被布置成清洁光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或系统的提供浸没液体的一部分。所述测量平台可以在所述衬底支撑件WT远离所述投影系统PS时在所述投影系统PS下方移动。

在操作中，所述辐射束B入射到保持在所述掩模支撑件MT上的所述图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由图案形成装置MA上呈现的图案(设计布局)来图案化。在已横穿所述掩模MA的情况下，所述辐射束B穿过所述投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦至所述衬底W的目标部分C上。借助于所述第二定位器PW和位置测量系统IF，可以准确地移动所述衬底支撑件WT，例如以便在聚焦且对准的位置处在所述辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，所述第一定位器PM和可能地另一位置传感器(在图1中未明确地描绘另一位置传感器)可以被用于相对于所述辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。图案形成装置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。虽然如所图示的所述衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但所述标记可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于所述目标部分C之间时，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。

如图2中示出的，光刻设备LA可以形成有时也被称为光刻元或(光刻)簇的光刻单元LC的部分，所述光刻单元LC常常也包括用于对衬底W执行曝光前过程和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影曝光后的抗蚀剂的显影器DE、例如用于调节衬底W的温度(例如，用于调节抗蚀剂层中的溶剂)的激冷板CH和焙烤板BK。衬底传输装置或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W，在不同过程设备之间移动所述衬底，并且将所述衬底W传递至所述光刻设备LA的进料台LB。光刻单元中常常也被共同地称作轨道或涂覆显影系统的装置通常处于轨道或涂覆显影系统控制单元TCU的控制下，轨道或涂覆显影系统控制单元TCU自身可以受管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS也可以例如经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备LA。

为了正确且一致地曝光由光刻设备LA曝光的衬底W，期望检查衬底以测量经图案化的结构的性质，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。出于这种目的，可以在光刻单元LC中包括检查工具(未示出)。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光或对将要对衬底W执行的其它处理步骤进行例如调整，尤其是在同一批量或批次的其它衬底W仍将要曝光或处理之前进行检测的情况下。

也可以被称为量测设备的检查设备被用于确定衬底W的性质，并且具体地，确定不同衬底W的性质如何变化或与同一衬底W的不同层相关联的性质在层与层间如何变化。所述检查设备可以替代地被构造成识别所述衬底W上的缺陷，并且所述检查设备可以例如作为所述光刻单元LC的一部分，或可以被集成至所述光刻设备LA中，或甚至可以为单独的装置。所述检查设备可以测量潜像(在曝光之后在抗蚀剂层中的图像)上的性质，或半潜像(在曝光后焙烤步骤PEB之后在抗蚀剂层中的图像)上的性质，或显影后的抗蚀剂图像(其中抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已被移除)上的性质，或甚至蚀刻后的图像(在诸如蚀刻的图案转印步骤之后)上的性质。

典型地，光刻设备LA中的所述图案化过程是在处理中的最关键的步骤之一，所述最关键的步骤需要所述衬底W上的结构的尺寸设置和放置的高准确度。为了确保这种高准确度，可以将三个系统组合成所谓的“整体”控制环境，如图3中示意性地描绘的。这些系统中的一个系统是光刻设备LA，光刻设备LA(实际上)连接至量测工具MET(第二系统)且连接至计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键在于优化这三个系统之间的协作以增强总体过程窗口且提供严格的控制回路，从而确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。所述过程窗口定义一系列过程参数(例如，剂量、焦距、重叠)，在所述一系列过程参数内的具体制造过程产生定义的结果(例如，功能半导体器件)——典型地，所述光刻过程或图案化过程中的过程参数允许在所定义的结果内变化。

所述计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的部分)以预测使用哪种分辨率增强技术以及执行计算光刻模拟和计算以确定哪种掩模布局和光刻设备设置实现图案化过程的最大总体过程窗口(在图3中由第一标尺SC1中的双箭头描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置成匹配光刻设备LA的图案化可能性。所述计算机系统CL也可以被用于检测所述光刻设备LA当前正在所述过程窗口内何处操作(例如，使用来自所述量测工具MET的输入)以预测是否可能存在由于例如次优处理所产生的缺陷(在图3中由所述第二标尺SC2中的指向“0”的箭头描绘)。

量测工具MET可以将输入提供至计算机系统CL以实现准确模拟和预测，并且可以将反馈提供至光刻设备LA以识别例如光刻设备LA的校准状态中的可能漂移(在图3中由第三标尺SC3中的多个箭头描绘)。

在光刻过程中，期望频繁地对所产生的结构进行测量，例如以用于过程控制和验证。已知用于进行这些测量的各种工具，包括扫描电子显微镜或各种形式的量测设备，诸如散射仪。已知的散射仪的示例经常依赖于提供专用量测目标，诸如欠填充目标(呈简单光栅或在不同层中的叠置光栅的形式的目标，目标足够大使得测量束产生小于所述光栅的斑)或过填充目标(由此所述照射斑部分地或完全地包括所述目标)。另外，量测工具(例如，对欠填充目标(诸如，光栅)进行照射的角分辨散射仪)的使用允许所谓的重构方法的使用，其中，通过对散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用进行模拟、并将模拟结果与测量结果进行比较，可以计算所述光栅的性质。调整模型的参数，直到模拟的相互作用产生与从真实目标观察到的衍射图案相似的衍射图案。

散射仪是通用仪器，所述通用仪器允许通过在光瞳或与散射仪的物镜的光瞳共轭的平面中具有传感器来测量光刻过程的参数，测量通常被称为基于光瞳的测量；或允许通过在像平面中或与像平面共轭的平面中具有传感器来测量光刻过程的参数，在这种情况下测量通常被称为基于图像或场的测量。全文以引用方式并入本发明中的专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述这样的散射仪和相关联的测量技术。上述散射仪可以使用来自软x射线和可见至近IR波段的光来在一个图像中测量来自多个光栅的多个目标。

图4中描绘量测设备，诸如散射仪MT。所述量测设备包括辐射源2(例如，宽带(白光)辐射源)，所述辐射源经由投影光学系统6将辐射5投影至衬底W上。反射或散射辐射8由物镜系统8收集且传递至检测器4。如由检测器4所检测的散射辐射8可以接着由处理单元PU处理。也示出物镜系统8的光瞳平面PP和像平面IP。本说明书内的术语“光瞳平面”和“场平面”可以分别指这些平面或与其共轭的任何平面。这样的散射仪可以被配置成正入射散射仪或(如所示出的)斜入射散射仪。在一些实施例中，将投影光学系统6与物镜系统8组合；即，使用同一物镜系统以照射衬底且从其收集散射辐射。

在第一实施例中，所述散射仪MT是角分辨散射仪。在这种散射仪中，重构方法可以应用至所测量的信号以重构或计算光栅的性质。这种重构可以例如由对散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用进行模拟且对模拟结果与测量的结果进行比较而引起。调整所述数学模型的参数直到经模拟的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案类似的衍射图案。

在第二实施例中，散射仪MT是光谱散射仪MT。在这种光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导到目标上，并且来自目标的反射或散射辐射被引导到光谱仪检测器，光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长函数的强度测量结果)。根据这种数据，可以例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与经模拟的光谱库比较来重构产生所检测的光谱的目标的结构或轮廓。

在第三实施例中，散射仪MT是椭量测散射仪。所述椭圆散射仪允许通过测量针对每个偏振状态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这样的量测设备通过在所述量测设备的照射截面中使用例如适当的偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆)。适用于所述量测设备的源也可以提供偏振辐射。在全文以引用方式并入本发明中的美国专利申请11/451，599、11/708，678、12/256，780、12/486，449、12/920，968、12/922，587、13/000，229、13/033，135、13/533，110和13/891，410中描述现有椭圆散射仪的各种实施例。

在所述散射仪MT的一个实施例中，所述散射仪MT适于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠，所述不对称性涉及所述重叠的程度。可以将两个(典型地是叠置的)光栅结构施加在两个不同层(不一定为连续层)中，并且所述两个光栅结构可以形成在所述晶片上大致相同的位置处。所述散射仪可以具有如例如共同拥有的专利申请EP1，628，164A中所描述的对称检测配置，使得任何不对称性是可清楚识别的。这提供用于测量光栅中的未对准的简单直接的方式。可以在全文以引用方式并入本发明中的PCT专利申请号WO 2011/012624或美国专利申请号US20160161863中找到关于通过所述周期性结构的不对称性来测量包括作为目标的周期性结构的两个层之间的重叠误差的另外的示例。

其它关注的参数可以是焦距和剂量。可以通过散射仪(或替代地通过扫描电子显微镜)同时确定焦距和剂量，如美国专利申请US2011-0249244中所描述的，所述美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。可以使用具有针对聚焦能量矩阵(FEM——也被称为焦距曝光矩阵)中的每个点的临界尺寸和侧壁角测量结果的唯一组合的单个结构。如果可以获得临界尺寸和侧壁角的这些唯一组合，则可以根据这些测量结果唯一地确定焦距和剂量值。

量测目标可以是通过光刻过程主要在抗蚀剂中形成且也在例如蚀刻处理之后形成的复合光栅全体。典型地，所述光栅中的所述结构的节距和线宽很大程度上依赖于所述测量光学器件(特别是所述光学器件的NA)以能够捕获来自所述量测目标的衍射阶。如前文指出的，所述衍射信号可以被用于确定两个层之间的偏移(也被称为“重叠”)或可以被用于重构如由所述光刻过程所产生的所述原始光栅的至少一部分。这种重构可以被用于提供所述光刻过程的品质指导，并且可以被用于所述控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有被配置成模仿目标中的所述设计布局的功能性部分的尺寸的较小子分段。由于这种子分段，所述目标将表现得更类似于所述设计布局的功能性部分，使得总体过程参数测量结果更好地类似于所述设计布局的所述功能性部分。可以在欠填充模式或过填充模式下测量目标。在欠填充模式下，测量束产生的光斑小于整个目标。在过填充模式下，测量束产生的光斑大于整个目标。在这种过填充模式下，也可以同时测量不同目标，由此同时确定不同的处理参数。

使用特定目标进行的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量这种光刻参数的测量选配方案来确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数，或这两者。例如，如果衬底测量选配方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或更多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上图案的定向等。用于选择测量选配方案的标准中的一个标准可以例如是所述测量参数中的一个测量参数对于处理变化的敏感度。全文以引用方式本发明中的美国专利申请US2016-0161863和已公布的美国专利申请US 2016/0370717A1中描述了更多示例。

图5(a)呈现了量测设备的实施例，并且更具体地，呈现了暗场散射仪的实施例。在图5(b)中更详细地图示出目标T和用于照射目标的测量辐射的衍射射线。所图示的量测设备是被称为暗场量测设备的类型。所述量测设备可以是单独的装置，也可以例如在测量站处或光刻单元LC处被并入光刻设备LA中。用虚线O表示具有贯穿所述设备的几个支路的光轴。在该设备中，由源11(例如氙灯)发射的光经由分束器15而被包括透镜12、14和物镜16的光学系统引导到衬底W上。这些透镜被布置成双序列的4F布置。可以使用不同的透镜布置，假设所述透镜布置例如仍然将衬底图像提供到检测器上并且同时允许进入用于空间频率滤波的中间光瞳平面。因此，可以通过在存在衬底平面的空间光谱的平面中限定空间强度分布来选择辐射入射到所述衬底上的角度范围，这里所述平面被称为(共轭)光瞳平面。特别地，这可以通过在物镜光瞳平面的后投影图像的平面中、在透镜12和14之间插入适当形式的孔板13来完成。在图示的示例中，孔板13具有被标记为13N和13S的不同形式，以允许选择不同的照射模式。本示例中的照射系统形成了离轴照射模式。在第一照射模式中，仅为了便于描述起见，孔板13N提供从指定为“北”的方向的离轴照射。在第二照射模式中，孔板13S用于提供类似的、但是来自标注为“南”的相反方向的照射。通过使用不同孔，其它照射模式是可能的。期望光瞳平面的其余部分是暗的，这是因为在期望的照射模式外的任何不必要的光将与期望的测量信号干涉。

如图5(b)中示出的，目标T被放置成衬底W垂直于物镜16的光轴O。衬底W可以由支撑件(未示出)支撑。测量辐射的射线I从偏离轴线O的角度射到目标T上产生第零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线表示+1阶，并且双点划线表示-1阶)。应记住，对于过填充的小的目标而言，这些射线只是覆盖包括量测目标T和其它特征的衬底区域的许多平行光线之一。由于板13中的孔具有有限的宽度(对于允许有效数量的光而言是必需的，因而入射射线I实际上会占据一角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将会稍微扩散开。根据小的目标的点扩散函数，每个阶+1和-1都将进一步在一个角度范围上扩散，而不是如所示的单条理想的光线。注意，目标的光栅节距和照射角度可以被设计或调整成使得进入物镜的一阶射线与中心光轴紧密对准。图5(a)和图3(b)中图示的射线被示出为略微偏离轴线，这纯粹是为了使它们能够在图中更容易区分开。

由衬底W上的目标T衍射的至少0阶和+1阶被物镜16收集并且被引导返回通过分束器15。回到图5(a)，通过指定标记为北(N)和南(S)的径向上相对的孔径，示出了第一照射模式和第二照射模式二者。当测量辐射的入射射线I来自光轴的北侧时，也就是当使用孔板13N施加第一照射模式时，标记为+1(N)的+1阶衍射射线进入物镜16。相反地，当使用孔板13S施加第二照射模式时，(标记为-1(S)的)-1衍射射线是进入透镜16的射线。

第二分束器17将衍射束分成两个测量支路。在第一测量支路中，光学系统18利用零阶衍射束和一阶衍射束在第一传感器19(例如，CCD或CMOS传感器)上形成目标的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶击中传感器上的不同点，以便图像处理可以比较和对比多个阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以用于对量测设备进行聚焦和/或对一阶束的强度测量结果进行归一化。光瞳平面图像也可以用于许多测量目的，诸如重构。

在第二测量支路中，光学系统20、22形成传感器23(例如，CCD或CMOS传感器)上的目标T的图像。在第二测量支路中，孔径光阑21设置在与光瞳平面共轭的平面中。孔径光阑21起到阻挡零阶衍射束的作用，使得在传感器23上形成的目标的图像仅由-1阶或-1阶束形成。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器PU，所述处理器的功能将依赖于正在进行的测量的特定类型。注意，这里使用的术语“图像”是广义的。如果仅存在-1阶和+1阶中的一个，则同理将不会形成所述光栅线的图像。

图5中示出的特定形式的孔板13和场阑21仅仅是示例。在本发明的另一实施例中，使用目标的同轴照射，并且使用具有离轴孔的孔径光阑以将大致仅一种一阶衍射光传递至传感器。在另外的其它实施例中，代替一阶束或除了一阶束之外，可以在测量中使用二阶、三阶和更高阶束(图5中未示出)。

为了使测量辐射能够适应于这些不同类型的测量，孔板13可以包括围绕盘形成的许多孔图案，所述盘旋转以将期望的图案带到合适的位置。注意，孔板13N或13S可以仅用于测量在一个方向(X或Y，依赖于设置)上定向的光栅。对于正交光栅的测量，可以实施将目标转动通过90°和270°。在图5(c)和(d)中示出了不同的孔板。在上面提到的先前公开的申请中描述了这些以及许多其它变型的使用、以及设备的应用。

刚刚描述的量测工具需要低像差(例如，用于良好的机器对机器匹配)和大波长范围(例如，支持大的应用范围)。机器对机器匹配(至少部分地)依赖于(显微镜)物镜的足够小的像差变化，这是具有挑战性且不总是能满足的要求。这也意味着在不使光学像差变差的情况下放大波长范围基本上是不可能的。此外，货物的成本、工具的体积和/或质量很大，限制了通过提供多个传感器来同时测量相同晶片的并行化来增加晶片取样密度(每晶片更多的点，每批更多的晶片)的可能性。

为理解决这些问题中的至少一些，采用计算成像/相位恢复方法的量测设备已经在美国专利公开US2019/0107781中描述，该专利公开通过引用并入本文中。这样的量测装置可以使用相对简单的传感器光学器件，所述传感器光学器件具有普通的或甚至相对平庸的像差性能。因此，可以允许传感器光学器件具有像差，并因此产生相对像差图像。当然，简单地允许传感器光学系统内的较大像差将对图像质量产生不可接受的影响，除非采取措施来补偿这些光学像差的影响。因此，计算成像技术用于补偿弛豫对传感器光学系统内像差性能的负面影响。

可以尤其是在光刻控制和监控应用中使用的已知量测类型是数字全息显微镜，特别是暗场数字全息显微镜。数字全息显微镜检查是一种将全息术与显微镜检查相结合的成像技术。与记录物体的投影图像的其它显微镜检查方法不同，数字全息显微镜检查记录由通过三维(3D)物体的辐照获得的物体辐射和与物体辐射相干的参考辐射之间的干涉形成的全息图。可以使用例如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)来捕获图像。由于物体辐射是从物体散射的辐射，因此物体辐射的波前被物体调制或成形。所述散射辐射可以包括反射辐射、衍射辐射或透射辐射。因此，物体辐射的波前携带受辐照物体的信息，例如3D形状信息。基于全息图的捕获图像，可以通过使用计算机重建算法对物体的图像进行数值重建。基于全息图的量测优于基于强度的量测的重要优点是，基于全息图的量测允许获得物体的强度和相位信息，而不需要前述US2019/0107781中描述的计算密集型相位检索技术。利用额外的相位信息，传感器像差可以被校正，从而还实现待使用的更简单的传感器光学设置。

通过引用并入本文的国际专利申请WO2019197117A1公开了一种基于暗场数字全息显微镜(df-DHM)的方法和量测设备，以确定在衬底上制造的结构的特性，例如重叠。其中描述的df-DHM包括用于提供两个参考辐射束(参考辐射)的参考光学单元。两个参考辐射束可以分别与物体辐射的两个相应的部分(例如，来自目标的散射辐射束)配对，诸如+1衍射阶和-1衍射阶。两个散射参考束对依次用于形成两个干涉图案(即，一个干涉图案对应于+1衍射阶，另一个干涉图案对应于-1衍射阶)。第一干涉图案和第二干涉图案用于确定结构的特性。

简化上文所描述的量测装置中的一些的照射和检测传感器光学器件和/或使光学器件更紧密，提高传感器的佩兹伐(Petzval)总和且可能导致较大的设计和也可以导致如同制造的像差水平。这种像差可以包括例如4D像差，其中，4D像差是指每个对象点(由2D坐标向量描述)具有其自己的2D像差函数(并且因此其自己的PSF)的事实。这是非等晕像差的最一般的形式。

对于4D像差的特定子集，可以通过简单的解卷积操作来校正像差。4D像差的这种特定子集包括以下像差类别中的一个类别或两个类别：等晕场像差(依赖于光瞳坐标)和/或等晕光瞳像差(依赖于场坐标)。对于这种情况且假定诸如可以使用df-DHM或其它相干全息显微镜实施的相干成像机制，可以基于两个2D快速傅里叶变换(FFT)借助于简单的解卷积(或其它校正)执行像差校正。简而言之，这样的方法可以包括以下步骤：

·执行全息图的正向FFT且选择边带。

·在光瞳空间表示中解卷积以校正等晕光瞳像差。

·执行至场表示的反向FFT。

·在场表示中解卷积以校正等晕场像差。

这种方法仅对4D像差的某一受限子集起作用，而不是对所有任意4D像差起作用。

在非相干机制(例如，使用诸如图5中所图示的工具和计算成像)中，仅像差校正可能是场平面校正(例如，在场平面中使用解卷积)，这是因为光瞳平面(或傅里叶平面，或仅“光瞳”)不可访问(后者将需要复杂场的知识)，使得可以通过正向或反向2D傅里叶变换在场空间与光瞳空间之间变换。

然而，归因于物理和/或时间约束限制，这些方法可能仅用于等晕像差校正。这种情境下的等晕像差是指仅依赖于光瞳平面坐标和/或仅依赖于场平面坐标的像差。可以理解，这些定义中的前者(即，仅依赖于光瞳平面坐标的像差)是等晕的更常见定义，并且众所周知，可以应用解卷积以校正这样的像差。然而，相同方法也适用于仅依赖于场坐标的像差。通过扩展，在本公开的情境下，非等晕像差是指依赖于光瞳平面坐标和场平面坐标两者的像差(每个对象点在场平面中具有不同的点扩散函数(PSF))。

由此，本像差校正方法仅具有非常有限的像差校正潜力；相比之下，本文中所公开的概念具有更大的像差校正潜力，这是因为本文中所公开的概念包括对一些非等晕像差的校正。

特别地，在场平面和光瞳平面两者中在计算上使场变形允许以计算上廉价的方式校正某一类的非等晕像差。这样的一类非等晕像差可以包括能够被描述为与对象和/或光瞳变形组合的卷积的非等晕像差。

因此，能够通过为像差相位函数与无像差线性相位函数的差的像差函数，来描述可以使用针对每平面变形有效校正的非等晕像差的最一般形式，像差相位函数是变形场描述与变形光瞳描述的乘积，变形场描述为场坐标的函数，并且变形光瞳描述为光瞳坐标的函数；即，通过以下操作给出：

其中标示针对对象点或场点/>和光瞳坐标/>的像差函数(在这种情境下，正是对对象点和光瞳坐标两者的依赖性将像差区分为非等晕)。其傅里叶变换产生针对对象点/>的PSF。在等晕情况下，W不依赖于/>对/>和/>的依赖性暗示非等晕。/>标示光瞳坐标，并且/>标示变形光瞳(即，每个光瞳点/>映射至不同的点/>)。类似地，/>标示对象坐标(即，场坐标)，并且/>描述经变形的对象/场(例如，每个场点/>映射于不同的场点/>上)。换句话说，对于无像差系统，/>处的点源在光瞳中产生线性相位函数/>如果对象和光瞳平面被变形，则/>处的点源在光瞳中产生相位函数/>这两个相位函数之间的差是针对某一对象点/>的像差函数/>

因此，本文中公开一种量测方法，包括：获得第一图像，所述第一图像受到用于获取所述图像的光学系统的一个或更多个非等晕像差的影响；和通过执行以下各项中的一项或两项以针对所述一个或更多个非等晕像差的影响来非迭代地校正所述第一图像：

在场空间中对所述第一图像的场非等晕校正操作，所述场空间对应于光学系统的场平面；和在光瞳空间中对所述第一图像的光瞳非等晕校正操作，所述光瞳空间对应于光学系统的光瞳平面；

其中，所述一个或更多个非等晕像差包括能够被描述为与对象和/或光瞳变形组合的卷积的一类非等晕像差。

在所提议的方法中，可以至少在相干机制中(例如，使用数字全息显微镜(DHM)中的全息工具)通过如图6的流程图中所图示的一系列步骤来实现非等晕像差校正。在一个实现方式中，这些步骤可以例如包括：

·步骤600：对第一图像IMG(例如，全息图)执行傅里叶变换(例如，FFT)和选择两个边带中的一个边带。

·步骤610：在光瞳空间(或光瞳表示)中执行光瞳非等晕校正操作(例如，变形校正)以校正第二类非等晕像差，其中，所述第二类非等晕像差包括能够通过所述光瞳空间中的变形来校正的所述非等晕像差。

·步骤620：在光瞳空间表示中执行光瞳平面等晕校正操作(例如解卷积)以校正可以在光瞳空间中校正的第二类等晕像差。

·步骤630：对场表示执行反向傅里叶变换(例如FFT)。

·步骤640：在场空间中执行场非等晕校正操作(例如，变形校正)以校正第一类非等晕像差，其中，所述第一类非等晕像差可以在场空间(用于获取第一图像的光学系统的场平面表示)中校正。

·步骤650：在场空间(或场表示)中执行场等晕校正操作(例如，解卷积)以校正第一类等晕像差，其中，所述第一类非等晕像差包括可以通过所述场空间中的变形而校正的所述非等晕像差。

·在替代实施中，可以在单个步骤中将光瞳空间(步骤610)中和场空间(步骤640)中的对应的变形校正的上述步骤组合。

这样的方法的结果可以是经校正的图像IMG’，或特别是像差校正的复值场振幅

应注意，针对非相干成像的特定情况的操作620和640可以是其在相干成像的情况下的相对应的物的经调适的版本，使得操作620和640不具有相同的算法实施。

由于以上步骤的次序(显然，可以在每个空间中以任何次序进行变形校正和解卷积步骤)，因此就所执行的FFT的数目，计算负载包括两个FFT，这与仅针对依赖于场的像差的当前最新技术的像差校正相同。因而，变形校正步骤的额外的计算负载是相对较小的。

在实施例中，例如，在没有对象场振幅的相位信息可用的非相干成像的情境下，实施例可以仅包括步骤620、630和640。

在实施例中，可以通过本文中所公开的所提议的方法校正的针对特定非等晕像差的所提议的变形校正是可以在最小计算负担的情况下快速执行的(例如，通过简单的操作实施的)非迭代变形校正。如果适用，则每个所述变形校正可以包括针对所有第一类非等晕像差或第二类非等晕像差的单个变形校正。

在傅里叶空间中的非等晕相干成像的情况下(如数字全息显微法、DHM中所应用的)，受到非等晕像差/>(如由全息图的傅里叶变换的边带表示)的影响的(复值)相干图像场可以通过以下公式描述：

其中为4D PSF(非等晕；混合傅里叶空间(光瞳)/>和真实空间(场)/>表示)且/>描述对象场或样本场(对象场或样本场实际上为平面波的调制；并且对象场或样本场为复值)。

非等晕4D PSF函数可以通过以下公式描述：

其中为已描述的4D相位像差函数(非等晕)。

就可能可校正像差而言，可以写入非等晕4D像差函数任何其它项

其中和/>表示始终可以由解卷积(场空间中或光瞳空间中的等晕像差)校正的像差，而/>和/>呈现更难以校正(非等晕像差)的像差，其中，/>表示可以通过光瞳平面中的变形来校正的那些非等晕像差且/>表示可以通过场平面中的变形来校正的那些非等晕像差。

然而，通常，并非由和/>表示的所有像差都可以使用本文中所公开的技术来同时校正。因此，可以作出关于待校正这些像差中的哪些像差的决策。提议用于选择待校正这些像差中的哪些像差的两种方法。下文称为“异或”方法的第一方法提议仅校正由/>表示的所有像差或仅校正由/>表示的所有像差(例如，除等晕像差/>之外)。下文称为“选择和”方法的第二方法提议校正ω型和β型像差中的每个的真子集(即，分别为所述第一类非等晕像差的真子集和所述第二类非等晕像差的真子集)。

“异或”方法和“选择和”方法可以理解为由像差相位函数的自变量表达的可校正像差的更广义概念的特殊情况，并且适当地根据选择/>和/>来遵循。

考虑“异或”技术，受到非等晕像差影响的(复值)相干图像场可以通过以下公式描述：

在这种实施例中，提议可以对以下两个选项中的仅一个选项执行像差校正：

或

其中，由表示的像差可以通过光瞳平面中的解卷积来校正，由/>表示的像差可以通过场平面中的解卷积来校正，并且：由/>表示的像差可以通过光瞳平面中的变形校正来校正，或由/>表示的像差可以通过场平面中的变形校正来校正。

对于“选择和”技术，上文所描述的相干图像场可以包括的成为两个纯量函数/>的近似因式分解，所述两个纯量函数可以分别通过场平面和光瞳平面中的变形校正来校正；即：

变成：

其中：

场中的(这实际上在反向FFT步骤之后进行，但出于简洁起见而示出)和光瞳场中的/>的变形校正产生：

其中针对光瞳中的解卷积的制备产生：

/>

且光瞳中的解卷积产生：

对场域的反向FFT产生：

且场中的解卷积产生：

其中为经像差校正的对象场。

考虑这种实施例的因式分解步骤，第一示例将不考虑由波前像差系数W111(倾斜角)描述的像差(即，在W111＝0的假定下)。

的因式分解：在无W111的情况下

其中，(1+W₁₃₁G²)(1+W₁₅₁G⁴)可以由光瞳变形校正且(1+W₃₁₁R²)(1+W₅₁₁R⁴)可以通过场变形来校正。

另外的示例将包括波前像差系数W111：

其中可以经由光瞳变形校正，且可以经由场变形校正。

使用这些技术，至少对于如应用于数字全息显微法(DHM)的相干情况，所提议的方法使得能够校正由表示的像差W111(放大率)、W311(变形)、W511(更高阶变形)，由/>表示的像差W131(彗形像差)、W151(更高阶彗形像差)和(至少在一些条件下)包括W331(6阶彗形像差)和W551的一些更高阶项。这是对等晕像差的补充；例如，由/>(W200、W400、W600，称为活塞像差)表示的像差和/>(W020、W040、W060，分别称为聚焦、非球面像差和更高阶球面像差)。这仅是可以使用本文中公开的方法校正的轴向对称4D像差；用于非轴向对称像差的类似的方法是具有驻存在非常相同部位中的所有节点的以上公式化的简单扩展，其中，每个依赖于非等晕场的像差在场空间中具有其自身的“原点”(称为“节点”)。

如上文简要地提及，非相干成像机制中的非等晕像差也可以使用本文中所公开的方法来校正。在这样的实施例中，仅可以校正(例如，非迭代地，诸如通过在场平面处应用变形)由(例如，W111、W311、W511)表示的那些非等晕像差，这是因为不存在对光瞳平面的访问以校正由/>(例如，W131(彗形像差)、W151(更高阶彗形像差)或其它更高阶像差)表示的像差。本文中提及的所有特定像差描述在以下书中：约瑟·塞西亚，《光学成像系统中的像差介绍》(Jose Sasian，Introduction to Aberrations in OpticalImaging Systems)(剑桥大学出版社，2013年)，其以引用的方式并入本文中。

可以通过以下公式描述在对傅里叶空间的傅里叶变换之后具有图像强度的非相干图像场/>

其中，对于非等晕4D PSF函数：

如前所述，就可能地校正的像差而言，非等晕4D像差函数包括：任何其它项

且因此：

在这种情况下，归因于缺乏对光瞳平面的访问，不可校正。/>能够经由场变形校正且/>经由解卷积校正。

上文所描述的像差校正概念通常适用于成像和量测应用。然而，在实施例中，上文所描述的像差校正概念具有实现针对诸如图4或图5(a)中所图示的量测工具的简化光学布置的特定目的；例如，用于替换这样的量测工具的物镜系统。例如，这样的物镜系统可以包括具有少于5个、少于4个或少于3个非平面光学元件或透镜元件的紧密布置。特定的(透射)示例可以仅包括两个透镜元件，每个透镜元件具有非球面表面和球面表面。在本公开的情境下，透镜元件可以包括透射型透镜元件或反射型透镜元件；即，任何非平面光学元件。

特别地，期望这样的透镜系统具有大的数值孔径(NA)；例如，大于0.7、大于0.75、大于0.8、大于0.85或大于0.9的NA。

图7是仅包括两个透镜元件的透镜系统的实施例的示意性图示。第一透镜元件LE1包括第一非球面表面AS1和第球面表面SS1。第二透镜元件LE2包括第二非球面表面AS2和第二球面表面SS2。在这样的布置中，球面表面SS1、SS2是相互面向的，其中，非球面表面形成系统的输入表面和输出表面。虚线为穿过系统的示例性射线。

可以理解，在没有包括相当大的非等晕像差的一些像差的情况下，无法制造包括少于5个、少于4个或少于3个光学元件的这样的简单的物镜系统。因而，其在诸如光刻监测所需的精密量测中的使用要求针对这样的非等晕像差的校正。本文中所公开的概念使得其能够用于这样的精密量测应用。

在实施例中，透镜系统可以仅包括可校正非等晕像差，即，可以通过本文中公开的方法校正的像差(即，符合准则的那些)。位于组之外的非等晕像差基本不存在于透镜系统中，使得物镜系统具有可忽略的非等晕像差。根据Maréchal准则，在这种情境下可忽略的非等晕像差意味着可忽略的。Maréchal准则定义在Max Born和Emile Wolf的剑桥大学出版社第7版(1999年)的书Principles of optics第528页上；ISBN 9780521642224。基于此，当在衍射焦点处的归一化强度等于或大于0.8时，很好地校正Maréchal系统(并且因此存在可忽略的非等晕像差)。这在波前离参考球体的均方根偏差小于λ/14时发生，其中，λ/14为0.071λ或71毫波。就此，透镜系统可以包括用于不可以使用本文中所公开的方法校正的非等晕像差的像差性能，所述方法是在物镜的视场内的至少71毫波内，并且优选地50毫波或优于30毫波。类似地，使用本文中所公开的方法校正的像差可以根据同一准则进行校正。

在实施例中，可以实时地实施本文中所公开的像差校正技术，其中，这种情境下的实时意味着足够快速以用于大批量制造(HVM)制造环境中的量测应用。

可以理解，本文中所描述的非迭代像差校正方法可以随后被迭代像差校正过程跟随以解决处理任何剩余的非等晕像差。

虽然以上示例就用于测量重叠的量测工具来描述的，但更通常地，就在集成电路的制造中监测光刻过程，本文中所公开的概念不限于此。本文中所公开的量测工具可以用于测量诸如目标的结构的任何所关注的特性，诸如焦距、剂量、临界尺寸和EPE(边缘放置误差)，所述结构为重叠的更复杂形式(例如，重叠与临界尺寸均一性的组合)。本文中所公开的量测工具同样可以用于测量与光刻和IC制造分离的情境下的其它样本或对象。

图8是图示可以辅助实施本文中所公开的方法和流程的计算机系统800的框图。计算机系统800包括用于通信信息的总线802或其它通信机构，和与总线802联接用于处理信息的处理器804(或多个处理器804和805)。计算机系统800也包括联接至总线802用于储存将要由处理器804执行的信息和指令的主存储器806，诸如随机访问存储器(RAM)或其它动态存储。主存储器806也可以用于在执行由处理器804待执行的指令期间储存暂时性变量或其它中间信息。计算机系统800还包括联接至总线802以用于储存用于处理器804的静态信息和指令的只读存储器(ROM)808或其它静态储存装置。诸如磁盘或光盘的储存装置810经提供且联接至总线802以用于储存信息和指令。

计算机系统800可以由总线802联接至用于向计算机用户显示信息的显示器812，诸如阴极射线管(CRT)或平板或触控面板显示器。包括文数字和其它按键的输入装置814联接至总线802以用于将信息和命令选择通信至处理器804。另一类型的用户输入装置是用于将方向信息和命令选择通信至处理器804且用于控制显示器812上的光标移动的光标控制件816，诸如，鼠标、轨迹球或光标方向键。这种输入装置通常具有在两个轴(第一轴(例如x)和第二轴(例如y))上的两个自由度，这允许装置指定平面中的位置。触控面板(屏幕)显示器也可以用作输入装置。

响应于处理器804执行主存储器806中所包括的一个或更多个指令的一个或更多个序列，本文中所描述的一种或多种方法可以通过计算机系统800来执行。可以将这样的指令从诸如储存装置810之类的另一计算机可读介质读取至主存储器806中。执行主存储器806中包括的指令序列使得处理器804执行本文中所描述的过程步骤。也可以采用呈多处理布置的一个或更多个处理器以执行主存储器806中所包括的指令序列。在替代性实施例中，硬连线电路系统可以代替或结合软件指令来使用。因此，本文中的描述不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。

如本文中所使用的术语“计算机可读介质”指代参与将指令提供至处理器804以供执行的任何介质。这样的介质可以呈许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如储存装置810。易失性介质包括易失存储器，诸如主存储器806。传输介质包括同轴缆线、铜线和光纤光学器件，包括包含总线802的导线。传输介质也可以呈声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的那些。计算机可读介质的常见形式包括例如软磁盘、软性磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或卡匣、如下文所描述的载波，或计算机可以从其读取的任何其它介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或更多个指令的一个或更多个序列承载至处理器804以供执行。例如，指令可初始承载于远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载至其动态存储器内，并且使用调制解调器经由电话线来发送指令。在计算机系统800本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，并且使用红外传输器将数据转换为红外信号。联接至总线802的红外检测器可以接收红外信号中所承载的数据且将数据放置于总线802上。总线802将数据承载至主存储器806，处理器804从所述主存储器806检索且执行指令。由主存储器806所接收的指令可以可选地在由处理器804执行之前或之后储存在储存装置810上。

计算机系统800也优选地包括联接至总线802的通信接口818。通信接口818提供联接至连接至局域网822的网络链路820的双向数据通信。例如，通信接口81 8可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器以提供数据通信连接至相应的类型的电话线。作为另一示例，通信接口818可以是局域网(LAN)卡以提供数据通信连接至兼容LAN。也可以实施无线链路。在任何这样的实施中，通信接口818发送和接收承载表示各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。

网络链路820通常经由一个或更多个网络将数据通信提供至其它数据装置。例如，网络链路820可以由局域网822将连接提供至主计算机824或至由因特网服务提供商(ISP)826操作的数据装备。ISP 826又经由全球封包数据通信网络(现在通常称为“因特网”828)提供数据通信服务。局域网822和因特网828均使用承载数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。经由各种网络的信号和在网络链路820上且经由通信接口818的信号为输送信息的示例性载波形式，所述信号将数字数据承载至计算机系统800且承载来自计算机系统800的数字数据。

计算机系统800可以由(多个)网络、网络链路820和通信接口818发送消息且接收包括程序代码的数据。在因特网的示例中，服务器830可以经由因特网828、ISP 826、局域网822和通信接口818传输用于应用程序的所请求的程序代码。例如，一种这样的经下载的应用程序可以提供本文中所描述的技术中的一个或更多个。所接收的程序代码可以在其被接收到时由处理器804执行，和/或储存在储存装置810或其它非易失性储存器中以供稍后执行。以这种方式，计算机系统800可以获得呈载波的形式的应用程序代码。

在本申请的情境下，使用术语“变形”和“变形校正”。“变形”意味着将函数值从一个点重新指派至另一点。例如，假定在变形之前具有函数f(x，y)：函数值f₀被指派至点(x₀，y₀)。在变形之后，相同函数值f₀被指派至不同点(x_0'，y_0')。当然，这种示例虽然具有不同函数值和至其它不同点的映射，但适用于一个或更多个图像中的所有相关点。针对所有点(x，y)的映射(x，y)→(x’，y’)定义变形。为了应用变形校正，假定在正向模型中应用一些变形(x，y)→(x’，y’)。为了校正变形，通过应用(x’，y’)→(x，y)来在计算上使变形反转。

在经编号方面的后续列表中公开另外的实施例：

1.一种量测方法，包括：

获得第一图像，所述第一图像受到用于获取所述图像的光学系统的一个或更多个非等晕像差的影响；和

通过执行以下各项中的一项或两项以针对至少所述一个或更多个非等晕像差的影响来非迭代地校正所述第一图像：

在场空间中对所述第一图像的场非等晕校正操作，所述场空间对应于所述光学系统的场平面；和

在光瞳空间中对所述第一图像的光瞳非等晕校正操作，所述光瞳空间对应于所述光学系统的光瞳平面；

其中，所述一个或更多个非等晕像差包括能够被描述为与对象变形和/或光瞳变形组合的卷积的一类非等晕像差。

2.根据方面1所述的方法，其中，所述执行至少一个非等晕校正操作包括执行以下各项中的一项或两项：

用于校正第一类非等晕像差的影响的所述场非等晕校正操作；和

用于校正第二类非等晕像差的影响的所述光瞳非等晕校正操作。

3.根据方面2所述的方法，其中，所述第一类非等晕像差包括能够由所述场空间中的变形校正的所述非等晕像差，并且所述第二类非等晕像差包括能够由所述光瞳空间中的变形校正的所述非等晕像差。

4.根据方面2或3所述的方法，包括仅执行所述场非等晕校正操作以仅校正所述第一类非等晕像差的影响，或仅执行所述光瞳非等晕校正操作以仅校正所述第二类非等晕像差的影响。

5.根据方面2或3所述的方法，包括校正所述第一类非等晕像差的真子集和所述第二类非等晕像差的真子集。

6.根据方面5所述的方法，其中，通过将所述非等晕像差的描述近似因式分解成场坐标的第一纯量函数和光瞳坐标的第二纯量函数来确定所述真子集。

7.根据方面5或6所述的方法，其中，所述第一图像包括复合场表示，并且所述方法包括：

执行所述第一图像的正向傅里叶变换以获得变换图像；

执行所述光瞳非等晕校正操作以校正光瞳空间中的所述第二类非等晕像差的所述真子集；

对场表示执行反向傅里叶变换；以及

执行所述场非等晕校正操作以校正场空间中的所述第一类非等晕像差的所述真子集。

8.根据方面5或6所述的方法，其中，所述方法包括：在单个校正操作中，执行所述光瞳非等晕校正操作以校正所述第二类非等晕像差的所述真子集，和执行所述场非等晕校正操作以校正所述第一类非等晕像差的所述真子集。

9.根据方面8所述的方法，其中，使用相干测量辐射来获得所述第一图像。

10.根据任一前述方面所述的方法，其中，所述至少一个非等晕校正操作包括变形操作。

11.根据任一前述方面所述的方法，包括：随后执行迭代像差校正过程以校正任何剩余的非等晕像差。

12.根据任一前述方面所述的方法，还包括校正至少一个等晕像差。

13.根据方面12所述的方法，包括：校正通过在所述场空间中执行至少一个等晕校正操作而能够被校正的第一类等晕像差和/或通过在所述光瞳空间中执行至少一个等晕校正操作而能够被校正的第二类等晕像差。

14.根据方面12或13所述的方法，其中，所述至少一个等晕校正操作包括解卷积。

15.根据任一前述方面所述的方法，其中，所述第一图像包括通过光刻过程形成在衬底上的结构的图像。

16.根据任一前述方面所述的方法，其中，所述光学系统包括具有少于五个透镜元件的物镜系统。

17.根据方面16所述的方法，其中，所述物镜系统包括少于三个的透镜元件。

18.根据方面16或17所述的方法，其中，所述物镜系统包括大于0.7的数值孔径。

19.一种计算机程序，包括能够操作以当在适合的设备上运行时执行根据方面1至15中任一项所述的方法的程序指令。

20.一种非暂时性计算机程序载体，所述非暂时性计算机程序载体包括根据方面19所述的计算机程序。

21.一种处理布置，所述处理布置包括：

根据方面20所述的非暂时性计算机程序载体；和

处理器，所述处理器能够操作以运行被包括在所述非暂时性计算机程序载体上的所述计算机程序。

22.一种量测装置，所述量测装置能够操作以测量衬底上的至少一个结构，所述量测装置包括：

根据方面21所述的处理布置；

所述处理布置能够操作以执行根据方面1至15中任一项所述的方法。

23.根据方面22所述的量测装置，包括：

物镜系统，所述物镜系统用于收集已由样本散射的散射辐射；和

检测器，所述检测器能够操作以检测来自由所述物镜系统收集的所述散射辐射的图像。

24.根据方面23所述的量测装置，其中，所述物镜系统包括可忽略的非等晕像差，所述可忽略的非等晕像差不同于能够被描述为与对象变形和/或光瞳变形组合的卷积的所述一类非等晕像差中的那些非等晕像差。

25.根据方面23或24所述的量测装置，其中，所述物镜系统包括少于五个的透镜元件。

26.根据方面23或24所述的量测装置，其中，所述物镜系统包括少于三个的透镜元件。

27.根据方面26所述的量测装置，包括两个透镜元件，每个透镜元件包括球面表面和非球面表面。

28.根据方面27所述的量测装置，其中，所述透镜元件的所述球面表面为相互面向的。

29.根据方面23至28中任一项所述的量测装置，其中，所述物镜系统包括大于0.7的数值孔径。

30.根据方面23至28中任一项所述的量测装置，其中，所述物镜系统包括大于0.8的数值孔径。

31.一种物镜系统，包括：

多个非平面光学元件或透镜元件，所述多个非平面光学元件或透镜元件的数量少于五；和

可忽略的非等晕像差，所述可忽略的非等晕像差不同于能够被描述为与对象变形和/或光瞳变形组合的卷积的一类非等晕像差中的那些非等晕像差。

32.根据方面31所述的物镜系统，其中，所述物镜系统包括少于非平面光学元件或三个透镜元件。

33.根据方面32所述的物镜系统，包括两个透镜元件，每个透镜元件包括球面表面和非球面表面。

34.根据方面33所述的物镜系统，其中，所述透镜元件的所述球面表面为相互面向的。

35.根据方面31至34中任一项所述的物镜系统，其中，所述物镜系统包括大于0.7的数值孔径。

36.根据方面31至34中任一项所述的物镜系统，其中，所述物镜系统包括大于0.8的数值孔径。

虽然可以在本文中具体地参考在IC制造中光刻设备的使用，但应理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。

虽然在本文中可以对在检查或量测设备的情境下的本发明的实施例进行具体参考，但本发明的实施例可以用于其它设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、光刻设备或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)的对象的任何设备的部分。术语“量测设备”也可以指检查设备或检查系统。例如，包括本发明的实施例的检查设备可以用于检测衬底的缺陷或衬底上的结构的缺陷。在这样的实施例中，衬底上的结构的所关注的特性可以涉及结构中的缺陷、结构的特定部分的不存在或衬底上的不想要的结构的存在。

虽然具体参考“量测设备/工具/系统”或“检查设备/工具/系统”，但这些术语可以指相同或类似类型的工具、设备或系统。例如，包括本发明的实施例的检查或量测设备可以用于确定衬底上或晶片上的结构的特性。例如，包括本发明的实施例的检查设备或量测设备可以用于检测衬底的缺陷或衬底上或晶片上的结构的缺陷。在这样的实施例中，衬底上的结构的所关注的特性可以涉及结构中的缺陷、结构的特定部分的不存在或衬底上或晶片上的不想要结构的存在。

虽然上文可具体参考在光学光刻术的情境下对本发明的实施例的使用，但应理解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻术且可以用于其它应用(例如压印光刻术)中。

虽然上文所描述的目标或目标结构(更通常衬底上的结构)是出于测量的目的而特定设计和形成的量测目标结构，但在其它实施例中，可以对为在衬底上形成的装置的功能性部分的一个或更多个结构测量所关注的性质。许多装置具有规则的类光栅结构。如本文中所使用的术语结构、目标光栅和目标结构不要求已经特定针对正执行的测量来提供结构。另外，量测目标的间距P可以接近于散射仪的光学系统的分辨率极限或可能是更小的，但可以远大于目标部分C中通过光刻过程制得的典型产品特征的尺寸。实际上，可以使目标结构内的重叠光栅的线和/或空间包括在尺寸上类似于产品特征的更小结构。

虽然上文已经描述本发明的特定实施例，但应理解，可以与所描述的不同的其它方式实践本发明。以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白的，可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims

1.一种量测方法，包括：

获得第一图像，所述第一图像受到用于获取所述图像的光学系统的一个或更多个非等晕像差的影响；以及

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述执行至少一个非等晕校正操作包括执行以下各项中的一项或两项：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一类非等晕像差包括能够由所述场空间中的变形校正的所述非等晕像差，并且所述第二类非等晕像差包括能够由所述光瞳空间中的变形校正的所述非等晕像差。

4.根据权利要求2或3所述的方法，包括：仅执行所述场非等晕校正操作以仅校正所述第一类非等晕像差的影响，或仅执行所述光瞳非等晕校正操作以仅校正所述第二类非等晕像差的影响。

5.根据权利要求2或3所述的方法，包括：校正所述第一类非等晕像差的真子集和所述第二类非等晕像差的真子集。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过将所述非等晕像差的描述近似因式分解为场坐标的第一纯量函数和光瞳坐标的第二纯量函数来确定所述真子集。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述第一图像包括复合场表示，并且所述方法包括：

执行所述第一图像的正向傅里叶变换以获得变换图像；

对场表示执行反向傅里叶变换；以及

8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述方法包括：在单个校正操作中，执行所述光瞳非等晕校正操作以校正所述第二类非等晕像差的所述真子集，以及执行所述场非等晕校正操作以校正所述第一类非等晕像差的所述真子集。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述至少一个非等晕校正操作包括变形操作。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：校正至少一个等晕像差。

11.根据权利要求10所述的方法，包括：校正通过在所述场空间中执行至少一个等晕校正操作而能够被校正的第一类等晕像差和/或通过在所述光瞳空间中执行至少一个等晕校正操作而能够被校正的第二类等晕像差。

12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一图像包括通过光刻过程形成在衬底上的结构的图像。

13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述光学系统包括具有少于五个透镜元件的物镜系统。

14.一种量测装置，所述量测装置能够操作以测量衬底上的至少一个结构，所述量测装置包括：

处理布置，所述处理布置包括i)非暂时性计算机程序载体和ii)处理器，所述非暂时性计算机程序载体包括计算机程序，所述计算机程序包括能够操作以执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法的程序指令，所述处理器能够操作以运行被包括在所述暂时性计算机程序载体上的所述计算机程序；

所述处理布置能够操作以执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。

15.一种物镜系统，包括：