TW202138927A - 用於校正積體電路製造中之量測之方法及相關裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種度量衡方法。該方法包含將一輻射照明於一基板上；獲得關於該基板上之一或多個結構中之每一者之至少一個量測的量測資料；使用一傅立葉相關變換將該量測資料變換成一經變換量測資料；以及自該經變換量測資料提取該基板之一特徵，或排除一多餘參數之一影響。

Description

用於校正積體電路製造中之量測之方法及相關裝置
本發明係關於積體電路之製造中之度量衡應用。
微影裝置為經建構以將所要之圖案施加至基板上之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影裝置可例如將圖案化器件(例如，遮罩)處之圖案(亦常常被稱作「設計佈局」或「設計」)投影至提供於基板(例如，晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
為了將圖案投影於基板上，微影裝置可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵的最小大小。當前在使用中之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。相較於使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影裝置，使用具有介於4 nm至20 nm範圍內之波長(例如6.7 nm或13.5 nm)之極紫外線(extreme ultraviolet，EUV)輻射的微影裝置可用以在基板上形成較小特徵。
低k1 微影可用於處理尺寸小於微影裝置之經典解析度極限的特徵。在此程序中，可將解析度公式表達為CD = k1 ×λ/NA，其中λ為所採用輻射之波長，NA為微影裝置中之投影光學器件之數值孔徑，CD為「臨界尺寸」(通常為經印刷之最小特徵大小，但在此情況下為半間距)且k1 為經驗解析度因數。一般而言，k1 愈小，則在基板上再生類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用於微影投影裝置及/或設計佈局。此等步驟包括例如但不限於NA之最佳化、定製照明方案、使用相移圖案化器件、諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及程序校正」)之設計佈局的各種最佳化，或通常經定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。或者，用於控制微影裝置之穩定性之嚴格控制環路可用以改良在低k1下之圖案之再生。
在微影程序中，常需要進行所形成結構之量測(例如)以用於程序控制及校驗。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(器件中之兩個層的對準準確度)之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用之各種形式之散射計。
已知散射計之實例通常依賴於專用度量衡目標之佈建。舉例而言，方法可需要呈簡單光柵之形式的目標，該光柵足夠大以使得量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。在所謂的重建構方法中，可藉由模擬經散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用來計算光柵之屬性。調整該模型之參數直至經模擬相互作用產生類似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此裝置來量測基於繞射之疊對，如公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像的基於繞射之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構圍繞。可在諸如US2011102753A1及US20120044470A之眾多公開專利申請案中發現暗場成像度量衡之實例。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。已知散射計趨向於使用在可見或近IR波範圍內之光，此要求光柵之間距比屬性實際上受到關注之實際產品結構粗略得多。可使用具有短得多之波長之深紫外線(DUV)、極紫外線(EUV)或X射線輻射來界定此等產品特徵。令人遺憾地，此等波長通常不可用於或不能用於度量衡。
另一方面，現代產品結構之尺寸如此小使得其無法藉由光學度量衡技術而成像。小特徵包括例如藉由多重圖案化程序及/或間距倍增形成之特徵。因此，用於大容量度量衡之目標通常使用比疊對誤差或臨界尺寸為所關注屬性之產品大得多的特徵。量測結果僅與真實產品結構之尺寸間接地相關，且可能不準確，此係因為度量衡目標不遭受微影裝置中之光學投影下的相同失真，及/或製造程序之其他步驟中之不同處理。儘管掃描電子顯微法(SEM)能夠直接地解析此等現代產品結構，但SEM比光學量測耗時多得多。此外，電子不能夠穿透厚程序層，此使得電子較不適合於度量衡應用。諸如使用接觸墊量測電屬性之其他技術亦為吾人所知，但其僅提供真實產品結構之間接跡象。
藉由減小在度量衡期間使用之輻射的波長(亦即，朝向「軟X射線(SXR)」波長光譜移動)，有可能解析較小結構以增大對結構之結構變化的敏感度及/或進一步穿透產品結構。產生適當高頻率輻射(例如，軟X射線及/或EUV輻射)之一種此類方法可使用泵浦輻射(例如，紅外線輻射)以激勵一產生媒質，由此產生一發射輻射，視情況包含高頻率輻射之高階諧波產生。
需要排除或減輕由於漂移參數變化，亦即自假定標稱及/或經設計值進行漂移之參數的信號影響。舉例而言，此類漂移參數可包含偵測器位置、照明極角(入射角及方位角)及一或多個基板層之層厚度。
在本發明之第一態樣中，提供一種度量衡方法，其包含：獲得關於基板上之一或多個結構中之每一者之至少一個量測的量測資料；該量測資料取決於一或多個漂移參數，該等漂移參數包含至少一個相互相依漂移參數，其中每一量測取決於隨照明設定及該至少一個相互相依漂移參數相互相依地改變之結構回應度量；以及基於該結構回應度量或相關度量之大致不變變換而校正該量測資料。
在本發明之第二態樣中，提供一種自該量測資料推斷所關注參數之值之方法，其包含：獲得該量測資料，該量測資料關於自偵測器上捕捉之目標散射之輻射；就描述對目標之所關注參數之週期性回應的至少一個所關注參數項、描述目標之量測結果之間的其他變化的一或多個多餘項及表示該量測資料之常數分量之常數項而言獲得描述經量測信號之經訓練正向模型；以及使用該經訓練正向模型自該量測資料推斷所關注參數之值。
亦揭示一種可用於執行第一或第二態樣之方法之電腦程式、度量衡裝置及微影裝置。
將自對下文描述之實例之考量而理解本發明之以上及其他態樣。
在本發明文件中，術語「輻射」及「光束」用於涵蓋所有類型之電磁輻射及微粒輻射，包括紫外輻射(例如，波長為365、248、193、157或126 nm)、極紫外輻射(EUV，例如具有在約5至100 nm的範圍內之波長)、X射線輻射、電子束輻射及其他微粒輻射。
如本文中所採用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化器件」可被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化器件，該經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中形成之圖案。在此上下文中，亦可使用術語「光閥」。除經典遮罩(透射性或反射性、二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化器件之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。微影裝置LA包括：照明系統(亦稱作照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如UV輻射、DUV輻射、EUV輻射或X射線輻射)；遮罩支撐件(例如遮罩台) T，其經建構以支撐圖案化器件(例如遮罩) MA且連接至經組態以根據某些參數準確地定位圖案化器件MA之第一定位器PM；基板支撐件(例如晶圓台) WT，其經建構以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數準確地定位基板支撐件之第二定位器PW；以及投影系統(例如折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如包含一或多個晶粒)上。
在操作中，照明系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照明系統IL可包括各種類型之光學組件，諸如折射、反射、繞射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型之光學組件或其任何組合以引導、塑形及/或控制輻射。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在圖案化器件MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文中所使用之術語「投影系統」PS應廣泛解譯為涵蓋各種類型之投影系統，包括折射、反射、繞射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統或其任何組合，其適於正使用之曝光輻射及/或適於諸如使用浸潤液體或使用真空之其他因數。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用與更一般之術語「投影系統」PS同義。
微影裝置LA可屬於一種類型，其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之例如水之液體覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的空間-此亦稱為浸潤微影。在以全文引用之方式併入本文中之US6952253中給出關於浸潤技術的更多資訊。
微影裝置LA亦可屬於具有兩個或更多個基板支撐件WT (又名「雙載物台」)之類型。在此「多載物台」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，及/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在另一基板W上曝光圖案。
除了基板支撐件WT以外，微影裝置LA亦可包含一量測載物台。量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔器件。感測器可經配置以量測投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。量測載物台可固持多個感測器。清潔器件可經配置以清潔微影裝置之部分，例如，投影系統PS之部分或提供浸潤液體之系統之部分。量測載物台可在基板支撐器WT遠離投影系統PS時在投影系統PS之下移動。
在操作中，輻射光束B入射於固持於遮罩支撐件T之上圖案化器件，例如遮罩MA上，且由圖案化器件MA上存在之圖案(設計佈局)圖案化。橫穿遮罩MA後，輻射光束B通過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦在基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置量測系統IF，基板支撐件WT可準確地移動，例如，以便在聚焦及對準位置處在輻射光束B之路徑中定位不同的目標部分C。類似地，第一定位器PM及可能的另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件MA。可使用遮罩對準標記M1、遮罩對準標記M2以及基板對準標記P1、基板對準標記P2來對準圖案化器件MA與基板W。儘管如所說明之基板對準標記P1、基板對準標記P2佔據專用目標部分，但其可定位於目標部分之間的空間中。在基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記被稱為切割道對準標記。
如圖2中所展示，微影裝置LA可形成微影製造單元LC (有時亦被稱作微影單元(lithocell)或微影(litho)叢集)之部分，該微影製造單元LC通常亦包括用於對基板W執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等包括沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、顯影經曝光之抗蝕劑的顯影器DE、例如用於調節基板W之溫度(例如用於調節抗蝕劑層中之溶劑)的冷卻板CH及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板W、在不同程序裝置之間移動基板W且將基板W遞送至微影裝置LA之裝載匣LB。微影製造單元中常常亦統稱為塗佈顯影系統之器件處於塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，該塗佈顯影系統控制單元自身可藉由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影裝置LA。
在微影程序中，需要頻繁地對所形成之結構進行量測，例如，用於程序控制及校驗。用以進行此量測之工具可稱作度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型的度量衡裝置MT為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能儀器，其允許藉由在光瞳或與散射計之物鏡的光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影程序之參數，量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測，或允許藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影程序之參數，在此情況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中進一步描述此類散射計及相關量測技術。前述散射計可使用來自硬X射線、軟X射線、極遠紫外及可見至近IR波長範圍之光來量測光柵。在輻射為硬X射線或軟X射線之情況下，視情況在波長在0.01至10 nm範圍內之情況下，前述散射計可視情況為小角度X射線散射度量衡工具。
為了正確且一致地曝光由微影裝置LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)、結構之形狀等。出於此目的，可在微影單元LC中包括檢測工具及/或度量衡工具(圖中未示)。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光或對待對基板W執行之其他處理步驟進行例如調整，在同一批量或批次之其他基板W仍待曝光或處理之前進行檢測的情況下尤其如此。
亦可被稱作度量衡裝置之檢測裝置用以判定基板W之屬性，且詳言之，判定不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關之屬性在層與層間如何變化。檢測裝置可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影單元LC之一部分，或可整合至微影裝置LA中，或可甚至為單機器件。檢測裝置可量測潛影(在曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或經顯影抗蝕劑影像(其中抗蝕劑之曝光部分或未曝光部分已被移除)上之屬性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之屬性。
在第一實施例中，散射計MT係角度解析散射計。在此散射計中，重建構方法可應用於經量測信號以重建構或計算光柵之屬性。此重建構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果引起。調整數學模型之參數直至經模擬相互作用產生類似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
在第二實施例中，散射計MT係光譜散射計MT。在此光譜散射計MT中，由輻射源發射之輻射經引導至目標上且來自目標之反射、透射或散射輻射經引導至光譜儀偵測器，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即隨波長而變之強度之量測)。自此資料，可例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫進行比較來重建構產生偵測到之光譜的目標之結構或輪廓。
在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對各偏振狀態之散射或透射輻射來判定微影程序之參數。此度量衡裝置藉由在度量衡裝置之照明區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、環狀或橢圓)。適合於度量衡裝置之源亦可提供偏振輻射。以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案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及13/891,410中描述現有橢圓量測散射計之各種實施例。
在散射計MT之一個實施例中，散射計MT適用於藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性(該不對稱性係與疊對之範圍有關)來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對。可將兩個(可能重疊)光柵結構施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且該兩個光柵結構可形成於晶圓上實質上相同的位置處。散射計可具有如例如在共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得任何不對稱性可清楚地區分。此提供用以量測光柵中之未對準之直接方式。可在以全文引用之方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案US 20160161863中找到關於含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的疊對誤差經由該等週期性結構之不對稱性予以量測的另外實例。
其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射量測(或替代地藉由掃描電子顯微法)同時判定焦點及劑量。可使用具有針對焦點能量矩陣(Focus Energy Matrix，FEM-亦被稱作焦點曝光矩陣)中之每一點之臨界尺寸與側壁角量測之獨特組合的單一結構。若可得到臨界尺寸與側壁角之此等獨特組合，則可根據此等量測獨特地判定焦點及劑量。
度量衡目標可為藉由微影程序主要在抗蝕劑中形成且亦在例如蝕刻程序之後形成的複合光柵之整體。光柵中之結構之間距及線寬很大程度上可取決於量測光學器件(尤其光學器件之NA)以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如先前所指示，繞射信號可用以判定兩個層之間的移位(亦被稱作「疊對」)或可用以重建構如藉由微影程序所產生的原始光柵之至少一部分。此重建構可用於提供微影程序之品質指導，且可用於控制微影程序之至少部分。目標可具有經組態以模仿目標中之設計佈局的功能性部分之尺寸的較小子分段。歸因於此子分段，目標將表現得更類似於設計佈局之功能性部分，使得總體程序參數量測較佳類似於設計佈局之功能性部分。可在填充不足模式下或在填充過度模式下量測目標。在填充不足模式下，量測光束產生小於總體目標之光點。在填充過度模式下，量測光束產生大於總體目標之光點。在此填充過度模式下，亦有可能同時量測不同目標，因此同時判定不同處理參數。
使用特定目標進行之微影參數之總體量測品質至少部分藉由用以量測此微影參數之量測配方予以判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、經量測之一或多個圖案的一或多個參數，或這兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為以繞射為基礎之光學量測，則量測之參數中之一或多者可包括輻射之波長、輻射之偏振、輻射相對於基板之入射角、輻射相對於基板上之圖案之定向，等。用以選擇量測配方之準則中之一者可例如為量測參數中之一者對於處理變化之敏感度。更多實例描述於以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及公開之美國專利申請案US 2016/0370717A1中。
微影裝置LA中之圖案化程序可為處理中之最關鍵步驟中之一者，其需要基板W上之結構之尺寸標定及置放之高準確度。為了確保此高準確度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖3中示意性地描繪。此等系統中之一者係微影裝置LA，其(實際上)連接至度量衡工具MT (第二系統)且連接至電腦系統CL (第三系統)。此「整體」環境之關鍵在於最佳化此等三個系統之間的協作以增強總體程序窗且提供嚴格控制環路，從而確保由微影裝置LA執行之圖案化保持在程序窗內。程序窗界定程序參數(例如劑量、焦點、疊對)之範圍，在該範圍內特定製造程序得到經界定結果(例如功能半導體器件)-可能在微影程序或圖案化程序中的程序參數允許在該範圍內變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪種解析度增強技術，且執行計算微影模擬及計算以判定哪種遮罩佈局及微影裝置設定達成圖案化程序之最大總體程序窗(在圖3中藉由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。解析度增強技術可經配置以匹配微影裝置LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用於偵測程序窗內何處之微影裝置LA當前正在操作(例如，使用來自度量衡工具MET之輸入)以預測缺陷是否歸因於例如次佳處理而可存在(在圖3中由第二標度SC2中的指向「0」之箭頭描繪)。
度量衡工具MT可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確模擬及預測，且可將回饋提供至微影裝置LA以識別例如在微影裝置LA之校準狀態下的可能漂移(在圖3中由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。
在微影程序中，需要頻繁地對所形成之結構進行量測，例如，用於程序控制及校驗。用於進行此類量測之各種工具為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之度量衡裝置(諸如，散射計)。已知散射計之實例常常依賴於專用度量衡目標之提供，諸如，填充不足的目標(呈簡單光柵或不同層中之重疊光柵之形式的目標，其足夠大使得量測光束產生小於光柵之光點)或填充過度之目標(從而照明光點部分或完全含有該目標)。此外，使用例如照明填充不足之目標(諸如光柵)之角度解析散射計的度量衡工具允許使用所謂的重建構方法，其中光柵之屬性可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用，以及將模擬結果與量測之結果進行比較來計算。調整該模型之參數直至經模擬相互作用產生類似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
散射計為多功能儀器，其允許藉由在光瞳或與散射計之物鏡的光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影程序之參數，量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測，或允許藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影程序之參數，在此情況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中進一步描述此類散射計及相關量測技術。前述散射計可在一個影像中使用來自硬X射線、軟X射線、極遠紫外及可見至近IR波長範圍之光來量測來自多個光柵之多個目標。
在圖4中描繪度量衡裝置之一個實例，諸如散射計。其可包含將輻射5投影於基板W上之寬頻(例如，白光)輻射投影儀2。反射或散射輻射10傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜6 (亦即隨波長λ而變的強度I之量測)。自此資料，可由處理單元PU重建構產生經偵測光譜之結構或輪廓8，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖4之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較。一般而言，對於重建構，結構之一般形式係已知的，且自用來製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以自散射量測資料判定。此散射計可組態為正入射散射計或斜入射散射計。
作為光學度量衡方法之替代方案，其亦被視為使用硬X射線、軟X射線或EUV輻射，例如介於0.01 nm與100 nm之間，或視情況介於0.01 nm與50 nm之間或視情況介於1 nm與50 nm之間或視情況介於10 nm與20 nm之間的波長範圍中之輻射。度量衡工具在上文所呈現之波長範圍中之一者中起作用的一個實例為透射小角度X射線散射(如US 2007224518A中之T-SAXS，該文獻之內容以全文引用之方式併入本文中)。Lemaillet等人在「Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements of FinFET structures」(Proc. of SPIE，2013年，8681)中論述使用T-SAXS之輪廓(CD)量測。應注意，雷射產生電漿(LPP)x射線源之使用描述於以全文引用之方式併入本文中的美國專利公開案第2019/003988A1號及美國專利公開案第2019/215940A1號中。吾人已知在掠入射下使用X射線(GI-XRS)及極紫外線(EUV)輻射之反射量測術技術用於量測基板上之膜及層堆疊之屬性。在一般反射量測術領域內，可應用測角及/或光譜技術。在測角術中，量測具有不同入射角之經反射光束之變化。另一方面，光譜反射量測術量測在給定角度下反射之波長的光譜(使用寬頻帶輻射)。舉例而言，EUV反射量測術已在製造用於EUV微影中之倍縮光罩(圖案化器件)之前用於遮罩基底之檢測。
在諸如散射計等度量衡裝置之實例之透射版本中，透射輻射傳遞至光譜儀偵測器，其量測如上文所論述之光譜。此散射計可組態為正入射散射計或斜入射散射計。視情況，使用硬X射線輻射之透射版本，其中波長＜1 nm，視情況＜0.01 nm。
有可能，適用範圍使例如軟X射線或EUV域中之波長的使用不足夠。因此，公開專利申請案US 20130304424A1及US2014019097A1 (Bakeman等人/KLA)描述混合度量衡技術，其中將使用X射線進行之量測及運用在120 nm與2000 nm之範圍內之波長的光學量測組合在一起以獲得諸如CD等參數之量測。藉由經由一或多個共同部分將x射線數學模型及光學數學模型耦合來獲得CD量測。所列舉美國專利申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
圖5描繪度量衡裝置302之示意性表示，其中波長範圍在0.1 nm至100 nm之輻射可用於量測基板上之結構之參數。圖5中呈現之度量衡裝置302適用於軟X射線或EUV域。
圖5說明純粹作為實例的包含使用掠入射中之EUV及/或SXR輻射之光譜散射計的度量衡裝置302之示意性實體配置。檢測裝置之替代形式可能以角度解析散射計之形式提供，該角度解析散射計類似於在較長波長下操作之習知散射計使用正入射或接近正入射中之輻射。
檢測裝置302包含輻射源或稱作照明源310、照明系統312、基板支撐件316、偵測系統318、398以及度量衡處理單元(MPU) 320。
在此實例中，照明源310係用於產生EUV或軟x射線輻射，其可基於高階諧波產生(HHG)技術。輻射源之主要組件係可用於發射泵浦輻射之泵浦輻射源330及氣體遞送系統332。視情況，泵浦輻射源330為雷射，視情況，泵浦輻射源330為脈衝式高功率紅外線或光學雷射。泵浦輻射源330可例如為具有光學放大器之以光纖為基礎之雷射，從而產生每脈衝可持續例如小於1奈秒(1 ns)的紅外線輻射之脈衝，其中脈衝重複率視需要達至若干兆赫茲。紅外線輻射之波長可為例如大約1微米(1 μm)。視情況，雷射脈衝係作為第一泵浦輻射340遞送至氣體遞送系統332，其中與成發射輻射342之第一輻射相比，在氣體中輻射之一部分轉換成較高頻率。氣體供應件334將合適氣體供應至氣體遞送系統332，其中該合適氣體視情況由電源336離子化。氣體遞送系統332可為切斷管。
發射輻射可含有多個波長。若發射輻射為單色的，則可簡化量測計算(例如重建構)，但較易於產生具有若干波長之輻射。發射輻射之發射發散角可取決於波長。藉由氣體遞送系統332提供的氣體界定一氣體目標，其可為氣流或靜態體積。舉例而言，氣體可為惰性氣體，諸如氖氣(Ne)、氦氣(He)或氬氣(Ar)。N2、O2、Ar、Kr、Xe氣體皆可被考慮。此等氣體可為同一裝置內可選擇的選項。不同波長將例如在使不同材料之結構成像時提供不同等級之對比度。舉例而言，為了檢測金屬結構或矽結構，可將不同波長選擇為用於成像(碳基)抗蝕劑之特徵或用於偵測此等不同材料之污染的波長。可提供一或多個濾光器件344。舉例而言，諸如鋁(Al)或鋯(Zr)薄膜之濾光器可用以切斷基諧IR輻射以免進一步傳遞至檢測裝置中。可提供光柵(圖中未示)以自所產生之波長當中選擇一或多個特定諧波波長。在真空環境內可含有光束路徑中之一些或全部，應記住，SXR輻射在空氣中行進時會被吸收。輻射源310及照明光學器件312之各種組件可為可調整的以在同一裝置內實施不同度量衡「配方」。舉例而言，可使不同波長及/或偏振為可選擇的。
取決於在檢測下之結構之材料，不同波長可提供至下部層中之所要程度之穿透。為了解析最小器件特徵以及最小器件特徵當中之缺陷，短波長很可能為較佳的。舉例而言，可選擇介於1至20 nm之範圍內或視情況介於1至10 nm之範圍內或視情況介於10至20 nm之範圍內的一或多個波長。短於5 nm之波長可在自半導體製造中所關注之材料反射時遭受極低臨界角。因此，選擇大於5 nm之波長將會在較高入射角下提供較強信號。另一方面，若檢測任務係用於偵測某一材料之存在例如以偵測污染，則高達50 nm之波長可為有用的。
經濾光光束342自輻射源310進入檢測腔室350，其中包括所關注結構之基板W由基板支撐件316固持以用於在量測位置處進行檢測。所關注結構標記為T。檢測腔室350內之氛圍係由真空泵352維持為接近真空，使得EUV輻射可在無不當衰減的情況下傳遞通過該氛圍。照明系統312具有將輻射聚焦至聚焦光束356中之功能，且可包含例如二維曲面鏡面或一系列一維曲面鏡面，如上文所提及的公開美國專利申請案US2017/0184981A1 (其內容以全文引用之方式併入本文中)中所描述。執行聚焦以在投影至所關注結構上時達成直徑低於10微米之圓形或橢圓形光點S。基板支撐件316包含例如X-Y平移載物台及旋轉載物台，藉由該等載物台可使基板W之任何部分在所要定向上朝光束之焦點移動。因此，輻射光點S形成於所關注結構上。替代地或另外，基板支撐件316包含例如傾斜載物台，其可使基板W以某一角度傾斜來控制所關注結構T上之經聚焦光束的入射角。
視情況，照明系統312將參考輻射光束提供至參考偵測器314，該參考偵測器可經組態以量測經濾光光束342中之不同波長的光譜及/或強度。參考偵測器314可經組態以產生經提供至處理器310之信號315，且濾光器可包含關於經濾光光束342之光譜及/或在經濾光光束中之不同波長之強度的資訊。
反射輻射360由偵測器318捕捉，且光譜提供至處理器320以用於計算目標結構T之屬性。照明系統312及偵測系統318因此形成檢測裝置。此檢測裝置可包含屬於內容以全文引用之方式併入本文中之US2016282282A1中所描述之種類的軟X射線及/或EUV光譜反射計。
若目標T具有某一週期性，則經聚焦光束356之輻射亦可經部分地繞射。繞射輻射397相對於入射角隨後相對於反射輻射360以明確界定之角度遵循另一路徑。在圖5中，經吸取繞射輻射397以示意性方式經吸取，且繞射輻射397可遵循除經吸取路徑以外的許多其他路徑。檢測裝置302亦可包含偵測經繞射輻射397之至少一部分及/或對經繞射輻射397之至少一部分進行成像的其他偵測系統398。在圖5中，繪製了單個其他偵測系統398，但檢測裝置302之實施例亦可包含多於一個的其他偵測系統398，該偵測系統經配置於不同位置處以在複數個繞射方向上對經繞射輻射397進行偵測及/或成像。換言之，照射於目標T上之經聚焦輻射光束的(更高)繞射階由一或多個其他偵測系統398偵測及/或成像。該一或多個偵測系統398產生經提供至度量衡處理器320之信號399。信號399可包括繞射光397之資訊及/或可包括自繞射光397獲得之影像。
為了輔助光點S與所要產品結構之對準及聚焦，檢測裝置302亦可提供在度量衡處理器320之控制下使用輔助輻射之輔助光學器件。度量衡處理器320亦可與位置控制器372通信，該位置控制器操作平移載物台、旋轉載物台及/或傾斜載物台。處理器320經由感測器接收關於基板之位置及定向的高度準確之回饋。感測器374可包括例如干涉計，其可給出大約皮米的準確度。在檢測裝置302之操作中，由偵測系統318捕捉之光譜資料382經遞送至度量衡處理單元320。
如所提及，檢測裝置之替代形式使用正入射或接近正入射下之軟X射線及/或EUV輻射(例如)以執行以繞射為基礎之不對稱性量測。兩種類型之檢測裝置皆可經提供在混合度量衡系統中。待量測之效能參數可包括疊對(OVL)、臨界尺寸(CD)、在微影裝置列印目標結構時微影裝置之焦點、相干繞射成像(CDI)及依解析度疊對(ARO)度量衡。軟X射線及/或EUV輻射可例如具有小於100 nm之波長，例如使用介於5至30 nm之範圍內，視情況介於10 nm至20 nm之範圍內的輻射。該輻射在特性上可係窄頻帶或寬頻帶。輻射可在特定波長帶中具有離散峰值或可具有更連續的特性。
如同用於當今生產設施中之光學散射計，檢測裝置302可用以量測在微影單元內處理之抗蝕劑材料內之結構(在顯影檢測或ADI之後)，及/或在結構已形成於較硬材料中之後量測該等結構(在蝕刻檢測或AEI之後)。舉例而言，在基板已由顯影裝置、蝕刻裝置、退火裝置及/或其他裝置處理之後，可使用檢測裝置302來檢測基板。
包括但不限於上文所提及之散射計之度量衡工具MT可使用來自輻射源的輻射以執行量測。供度量衡工具MT使用之輻射可為電磁輻射。輻射可為光輻射，例如電磁光譜之紅外線、可見光及/或紫外線部分中之輻射。度量衡工具MT可使用輻射以量測或檢測基板之屬性及態樣，例如半導體基板上之經光微影曝光圖案。量測之類型及品質可取決於由度量衡工具MT使用之輻射之若干屬性。舉例而言，電磁量測之解析度可取決於輻射之波長，其中較小波長能夠例如歸因於繞射限制而量測較小特徵。為了量測具有小尺寸之特徵，可傾向於使用具有短波長之輻射，例如EUV及/或軟X射線(SXR)輻射，以執行量測。為了執行在特定波長或波長範圍下的度量衡，度量衡工具MT需要存取提供在彼波長/彼等波長下之輻射的一源。存在用於提供不同輻射波長之不同類型的源。取決於藉由源提供之波長，可使用不同類型的輻射產生方法。對於極紫外線(EUV)輻射(例如1 nm至100 nm)，及/或軟X射線(SXR)輻射(例如0.1 nm至10 nm)，源可使用高階諧波產生(HHG)以獲得在所要波長下的輻射。此等源之發展中面臨的挑戰中之一者係如何高效地耦合來自產生設置之發射輻射及將發射輻射與用於驅動程序之輻射分開。
圖6展示照明源310之實施例600的簡化示意圖，該照明源可為用於高階諧波產生之照明源。視需要，關於圖5所描述之度量衡工具中之照明源的一或多個特徵亦可存在於照明源600中。照明源600包含腔室601。照明源600經組態以接收具有藉由箭頭指示之傳播方向的泵浦輻射611。此處展示之泵浦輻射611為來自泵浦輻射源330之泵浦輻射340的實例，如圖5中所展示。泵浦輻射611可經由輻射輸入605引導至腔室601中，該輻射輸入可為可由熔融矽石或可相當材料製成之檢視區。泵浦輻射611可具有高斯或中空(例如環形)橫向橫截面輪廓且可入射(視情況聚焦)於腔室601內之氣流615上，該氣流具有藉由第二箭頭指示的流動方向。氣流615包含其中氣體壓力高於特定值的小體積(例如，若干立方mm)之特定氣體(例如惰性氣體，視情況氦氣、氬氣或氖氣、氮氣、氧氣或二氧化碳)。氣流615可為穩定流。亦可使用諸如金屬電漿(例如鋁電漿)之其他介質。
照明源600之氣體遞送系統經組態以提供氣流615。照明源600經組態以在氣流615中提供泵浦輻射611以驅動發射輻射613之產生。其中產生發射輻射613之至少一大部分的區被稱作相互作用區。相互作用區可自幾十微米(用於緊密聚焦泵浦輻射)變化至若干mm或cm (用於適度聚焦泵浦輻射)或甚至高達幾米(用於極其鬆散聚焦泵浦輻射)。視情況，氣流615係藉由氣體遞送系統提供至抽空或幾乎抽空之空間中。氣體遞送系統包含氣體噴嘴609，如圖6中所展示，該氣體噴嘴包含在氣體噴嘴609之出口平面中之開口617。氣流615係自開口617提供。在幾乎所有先前技術中，氣體噴嘴具有切斷管幾何結構形狀，其為均勻圓柱體內部幾何結構形狀，且出口平面中之開口的形狀為圓形。細長開口亦已如專利申請案CN101515105B中所描述而使用。
氣體噴嘴609之尺寸亦可可想像地用於範圍介於微米級噴嘴至米級噴嘴的按比例增大或按比例縮小版本中。尺寸標定之此寬範圍來自設置應按比例調整使得泵浦輻射在氣流處之強度最終在可有益於發射輻射的特定範圍中的事實，發射輻射需要用於不同泵浦輻射能量之不同尺寸標定，泵浦輻射能量可為可自數十微焦耳變化至數焦耳的脈衝雷射及脈衝能量。
歸因於泵浦輻射611與氣流615之氣體原子的相互作用，氣流615將使泵浦輻射611之部分轉換成發射輻射613，該發射輻射可為圖5中所展示之發射輻射342的實例。發射輻射613之中心軸線可與入射泵浦輻射611之中心軸線共線。發射輻射613可具有在X射線或EUV範圍中之波長，其中波長係在0.01 nm至100 nm、視情況0.1 nm至100 nm、視情況1 nm至100 nm、視情況1 nm至50 nm或視情況10 nm至20 nm的範圍內。
在操作中，發射輻射613光束可傳遞通過輻射輸出607且可隨後藉由照明系統603操縱及引導至一晶圓以待針對度量衡量測而檢測，該照明系統可為圖5中之照明系統312的實例。發射輻射613可經導引(視情況聚焦)至晶圓上的目標。
因為空氣(及實際上任何氣體)很大程度上吸收SXR或EUV輻射，因此氣流615與待檢測之晶圓之間的體積可被抽空或幾乎抽空。因為發射輻射613之中心軸線可與入射泵浦輻射611之中心軸線共線，因此泵浦輻射611可需要被阻擋以防止其傳遞通過輻射輸出607及進入照明系統603。此可藉由將圖5中所展示之濾光器件344併入至輻射輸出607中而進行，該輻射輸出置放於所發射射束路徑中且對於驅動輻射不透明或幾乎不透明(例如對紅外線或可見光不透明或幾乎不透明)但對發射輻射光束至少部分透明。可使用鋯來製造濾光器。當泵浦輻射611具有中空(視情況環形)橫向橫截面輪廓時，濾光器可為中空(視情況環形)區塊。
本文中描述用以獲得視情況在泵浦輻射之高階諧波頻率下之發射輻射的方法、裝置及總成。經由程序(視情況使用非線性效應以產生在所提供泵浦輻射之諧波頻率下之輻射的HHG)產生的輻射可經提供為度量衡工具MT中之輻射以用於基板之檢測及/或量測。基板可為經光微影圖案化的基板。經由程序獲得的輻射亦可經提供於微影裝置LA及/或微影製造單元LC中。泵浦輻射可為脈衝式輻射，其可在短時間突發中提供高峰值強度。
泵浦輻射611可包含具有高於發射輻射之一或多個波長之一或多個波長的輻射。泵浦輻射可包含紅外線輻射。泵浦輻射可包含具有介於800 nm至1500 nm之範圍內之波長的輻射。泵浦輻射可包含具有介於900 nm至1300 nm之範圍內之波長的輻射。泵浦輻射可包含具有介於100 nm至1300 nm之範圍內之波長的輻射。泵浦輻射可為脈衝式輻射。脈衝式泵浦輻射可包含具有在飛秒範圍中之持續時間的脈衝。
在一些實施例中，發射輻射(視情況高階諧波輻射)可包含具有泵浦輻射波長之一或多個諧波。發射輻射可包含在極紫外線(EUV)、軟X射線(SXR)及/或硬X射線(HXR)部分電磁光譜中之波長。發射輻射613可包含介於0.01 nm至100 nm之範圍內的波長。發射輻射613可包含介於0.1 nm至100 nm之範圍內的波長。發射輻射613可包含介於0.1 nm至50 nm之範圍內的波長。發射輻射613可包含介於1 nm至50 nm之範圍內的波長。發射輻射613可包含介於10 nm至20 nm之範圍內的波長。
圖7(a)中展示適用於本發明之實施例中之另一度量衡裝置。應注意，此僅為合適之度量衡裝置之一個實例。替代的合適之度量衡裝置可使用EUV輻射，諸如WO2017/186483A1中所揭示之EUV輻射。圖7(b)中更詳細地說明目標結構T及用以照明該目標結構之量測輻射之繞射射線。所說明之度量衡裝置屬於被稱為暗場度量衡裝置之類型。度量衡裝置可為單機器件，或併入於(例如)量測站處之微影裝置LA中抑或微影製造單元LC中。遍及裝置具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此裝置中，藉由源11 (例如，氙氣燈)發射之光藉由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光束分光器15引導至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列而配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時允許存取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中界定空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。詳言之，可藉由在為物鏡光瞳平面之背向投影影像之平面中在透鏡12與14之間插入合適形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明實例中，孔徑板13具有不同形式，被標註為13N及13S，從而允許選擇不同照明模式。本實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式下，孔徑板13N提供自僅出於描述起見被指定為「北」之方向之離軸。在第二照明模式下，孔徑板13S係用以提供類似照明，但提供來自被標註為「南」之相反方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係因為在所要照明模式外部之任何不必要光將干擾所要量測信號。
如圖7(b)中所展示，在基板W垂直於物鏡16之光軸O的情況下置放目標結構T。基板W可由支撐件(圖中未示)支撐。自偏離軸O之角度照射於目標結構T上之量測輻射射線I(例如，包含SXR波長)產生零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在填充過度之小目標結構的情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標結構T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。因為板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，因此入射射線I實際上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將遍及一角度範圍而進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，可設計或調整目標結構之光柵間距及照明角度，使得進入物鏡之一階射線與中心光軸緊密對準。圖7(a)及圖7(b)中所說明之射線被展示為稍微離軸，以純粹地使其能夠在圖中被更容易地區分。
由基板W上之目標結構T繞射的至少0階及+1階係由物鏡16收集，且經返回引導穿過光束分光器15。返回至圖7(a)，藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑而說明第一及第二照明模式兩者。當量測輻射之入射射線I來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。相比之下，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(標註為1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分光器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束來在第一感測器19 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標結構之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階射中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。由感測器19捕捉之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡裝置及/或正規化一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重建構之許多量測目的。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標結構T之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由-1或+1一階光束形成。由感測器19及23捕捉之影像經輸出至處理影像之處理器PU，該處理器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。應注意，此處在廣泛意義上使用術語「影像」。由此，若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不形成光柵線之影像。
圖5中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式僅為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，在量測中亦可使用2階光束、3階光束及高階光束(圖5中未展示)。
為了使量測輻射可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。應注意，孔徑板13N或13S可僅用以量測在一個方向(取決於設定而為X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可能實施達90°及270°之目標旋轉。不同孔徑板展示於圖7(c)及圖7(d)中。上文所提及之先前已公開申請案中描述了此等孔徑板之使用以及裝置之眾多其他變化及應用。
用於IC製造之另一類型的度量衡工具為構形量測系統、準位感測器或高度感測器。此類工具可整合於微影裝置中，用於量測基板(或晶圓)之頂部表面的構形。基板之構形的映圖(亦稱為高度映圖)可由指示依據在基板上之位置而變化的基板之高度的此等量測產生。此高度映圖隨後可用以在將圖案轉印於基板上期間校正基板之位置，以便在基板上之恰當聚焦位置中提供圖案化器件之空中影像。將理解，「高度」在此上下文中指平面至基板之廣泛尺寸(亦稱作Z軸)。通常，準位或高度感測器在固定位置(相對於其自身光學系統)處執行量測，且基板與準位或高度感測器之光學系統之間的相對移動跨越基板在各位置處產生高度量測。
圖8中示意性地展示此項技術中已知之準位或高度感測器LS之實例，該圖僅說明操作原理。在此實例中，準位感測器包含光學系統，該光學系統包括投影單元LSP及偵測單元LSD。投影單元LSP包含提供輻射光束LSB之輻射源LSO，該輻射光束LSB由投影單元LSP之投影光柵PGR賦予。輻射源LSO可為例如窄頻帶或寬帶光源(諸如超連續光譜光源)，偏振或非偏振、脈衝或連續(諸如偏振或非偏振)雷射光束。輻射源LSO可包括具有不同顏色或波長範圍之複數個輻射源，諸如複數個LED。準位感測器LS之輻射源LSO不限於可見光輻射，但可另外地或替代地涵蓋SXR波長、UV及/或IR輻射及適合於自基板之表面反射的任何波長範圍。
投影光柵PGR為包含週期性結構的週期性光柵，該週期性結構產生具有週期性變化強度之輻射光束BE1。具有週期性變化強度之輻射光束BE1經引導朝向基板W上的相對於垂直於入射基板表面之軸(Z軸)具有入射角ANG的量測位置MLO，該入射角ANG介於0度與90度之間，通常介於70度與80度之間。在量測位置MLO處，圖案化輻射光束BE1由基板W反射(藉由箭頭BE2指示)且經引導朝向偵測單元LSD。
為判定量測位置MLO處之高度準位，準位感測器進一步包含偵測系統，該偵測系統包含偵測光柵DGR、偵測器DET及用於處理偵測器DET之輸出信號的處理單元(未展示)。偵測光柵DGR可與投影光柵PGR相同。偵測器DET產生偵測器輸出信號，該偵測器輸出信號指示所接收之光，例如指示所接收之光之強度，諸如光偵測器，或表示所接收之強度之空間分佈，諸如攝影機。偵測器DET可包含一或多種偵測器類型之任何組合。
藉助於三角量測技術，可判定量測位置MLO處之高度準位。所偵測之高度準位通常與如藉由偵測器DET所量測之信號強度相關，該信號強度具有尤其取決於投影光柵PGR之設計及(傾斜)入射角ANG的週期性。
投影單元LSP及/或偵測單元LSD可沿投影光柵PGR與偵測光柵DGR之間的圖案化輻射光束之路徑(未展示)而包括其他光學元件，諸如透鏡及/或鏡面。
在實施例中，可省略偵測光柵DGR，且可將偵測器DET置放於偵測光柵DGR所處之位置處。此組態提供投影光柵PGR之影像的較直接偵測。
為了有效地覆蓋基板W之表面，準位感測器LS可經組態以將量測光束BE1之陣列投影至基板W之表面上，藉此產生覆蓋較大量測範圍之量測區域MLO或光點的陣列。
例如在兩者以引用方式併入的US7265364及US7646471中揭示一般類型之各種高度感測器。在以引用之方式併入的US2010233600A1中揭示使用UV輻射而非可見或紅外輻射之高度感測器。在以引用之方式併入的WO2016102127A1中，描述使用多元件偵測器來偵測及辨別光柵影像之位置而無需偵測光柵的緊湊型高度感測器。
用於IC製造中之另一種類型的度量衡工具為對準感測器。因此，微影裝置之效能之關鍵態樣能夠相對於置於先前層中(藉由同一裝置或不同微影裝置)之特徵恰當且準確地置放經施加圖案。出於此目的，基板具備一或多組標記或目標。各標記為稍後可使用位置感測器(通常為光學位置感測器)量測其位置之結構。位置感測器可稱為「對準感測器」，且標記可稱為「對準標記」。
微影裝置可包括一或多個(例如複數個)對準感測器，可藉由該等對準感測器準確地量測設置於基板上之對準標記之位置。對準(或位置)感測器可使用諸如繞射及干擾之光學現象以自形成於基板上的對準標記獲得位置資訊。用於當前微影裝置中之對準感測器之實例係基於如US6961116中所描述之自參考干涉計。已開發出位置感測器之各種增強及修改，例如如US2015261097A1中所揭示。所有此等公開案之內容以引用之方式併入本文中。
圖9為諸如例如US6961116中所描述且以引用之方式併入的已知對準感測器AS之一實施例的示意性方塊圖。輻射源RSO提供具有一或多個波長(例如，包含SXR波長)之輻射光束RB，該輻射光束RB藉由轉向光學器件轉向至標記(諸如定位於基板W上之標記AM)上作為照明光點SP。在此實例中，轉向光學器件包含光點鏡面SM及物鏡OL。照明標記AM之照明光點SP之直徑可略小於標記自身之寬度。
由對準標記AM繞射之輻射(在此實例中經由物鏡OL)經準直成資訊攜載光束IB。術語「繞射」意欲包括來自標記之零階繞射(其可稱為反射)。例如上文所提及之US6961116中所揭示之類型的自參考干涉計SRI以自身干擾光束IB，其後光束由光偵測器PD接收。可包括額外光學器件(未展示)以在由輻射源RSO形成多於一個波長之情況下提供單獨光束。光偵測器可為單個元件，或其視需要可包含多個像素。光偵測器可包含感測器陣列。
在此實例中包含光點鏡面SM之轉向光學器件亦可用以阻擋自標記反射之零階輻射，使得資訊攜載光束IB僅包含來自標記AM之高階繞射輻射(此對於量測並非必需，但提高信雜比)。
將強度信號SI供應至處理單元PU。藉由區塊SRI中之光學處理與單元PU中之計算處理的組合，輸出基板相對於參考框架之X位置及Y位置的值。
所說明類型之單個量測僅將標記之位置固定在對應於該標記之一個間距的某一範圍內。結合此量測來使用較粗略量測技術，以識別正弦波之哪一週期為含有所標記位置之週期。可在不同波長下重複較粗略及/或較精細層級之同一程序，以用於提高準確度及/或用於穩固地偵測標記，而無關於製成標記之材料及供標記提供於上方及/或下方之材料。可光學地多工及解多工該等波長以便同時處理該等波長，及/或可藉由分時或分頻來多工該等波長。
在此實例中，對準感測器及光點SP保持靜止，而基板W移動。因此，對準感測器可穩固且準確地安裝至參考框架，同時在與基板W之移動方向相反之方向上有效地掃描標記AM。在此移動中，藉由將基板W安裝於基板支撐件上且基板定位系統控制基板支撐件之移動來控制基板W。基板支撐件位置感測器(例如干涉計)量測基板支撐件之位置(未展示)。在實施例中，一或多個(對準)標記設置於基板支撐件上。對設置於基板支撐件上之標記之位置的量測允許校準如由位置感測器所判定之基板支撐件的位置(例如相對於對準系統所連接之框架)。對設置於基板上之對準標記之位置的量測允許判定基板相對於基板支撐件之位置。
在以下上下文中提到了不同座標系統。界定為一對(真實空間，互反空間)之「對偶空間」，且互反空間資料中可能不存在相位。兩者之間的變換具有縮放屬性。舉例而言，在一個空間座標中小兩倍等於在另一空間座標中大兩倍。可使用傅立葉相關變換將一個空間中所表示之資料變換成其他資料，且反之亦然，該傅立葉相關變換概括地界定為包括諸如傅立葉變換、拉普拉斯變換及小波變換等變換。
在下文中提到之座標系統中之三者為(1)亦可描述為光瞳空間之繞射角座標系統或為互反空間之偵測器像素座標系統；(2)波數或波向量空間，其可描述為逆空間，亦為互反空間；(3)真實空間，其亦可作為目標座標系統提到。用以將量測資料變換至真實空間中之方法中之一者為傅立葉變換。更特定言之，論述以下空間：
光瞳空間：隨繞射角、繞射輻射之極座標、無維度光瞳座標(沿著繞射輻射之單位向量之分量
Figure 02_image009
)或影像感測器上之像素之
Figure 02_image011
座標而變。相關光瞳空間表示之間的轉換為直接了當的。
互反空間：隨波數
Figure 02_image013
或波向量
Figure 02_image017
(具有方向向量之波數；有時具有因數2π )而變。亦被稱作「逆空間」。應注意，「光瞳空間」亦可被視為一種類型之互反空間。
真實空間：隨目標(之單位單元)內之
Figure 02_image019
座標而變。可藉由在互反空間中對信號進行傅立葉變換而獲得真實空間中之表示。若真實互反空間中之複相不可用，則真實空間中之表示為該目標之屬性之自相關函數。
為防止混淆，空間亦可藉由符號名稱指代，例如真實空間之
Figure 02_image021
空間，及例如互反空間之
Figure 02_image023
-空間或
Figure 02_image025
-空間。
在SXR或HXR度量衡中，目標(或更一般而言結構，例如晶圓上之週期性圖案)藉由軟X射線光束(其可具有例如發散度2 mrad及頻寬9 nm至20 nm)或硬X射線光束照明。繞射圖案藉由一或多個影像感測器捕捉；舉例而言，在一些配置中，可存在三個單獨感測器，分別用於正繞射階、零階(鏡面反射)及負繞射階。SXR或HXR光束中之每一波長分量可在各別感測器上之不同位置形成繞射光點。
繞射圖案(強度隨偵測器上之位置而變)為三個類別之參數之組合效應： 1)  目標參數；此等參數包括(a)諸如疊對(OVL)及臨界尺寸(CD)等所關注參數-該目標經設計以用於量測及監視此等參數；及(b)影響量測但未必受關注之多餘參數。實例包括材料(例如，SiO2 )之折射率；較早蝕刻步驟及(在一些情形下)形成之埋入式結構之側壁角；堆疊頂部處或附近之一層或層之組合之厚度h ； 2)  入射SXR光束之屬性：例如功率、光譜、發散度及偏振； 3)  度量衡工具對準：入射光束相對於晶圓之入射角
Figure 02_image027
及方位角
Figure 02_image029
與偵測器相對於目標(入射光束之主射線入射於晶圓上之點)之位置及定向(例如，呈6個自由度DoF)。總體上，工具對準中可存在8個DoF。應注意，目標自身之位置或定向誤差亦將促成這8個DoF。假定存在多個影像感測器之情況下，感測器並不相對於彼此移動；否則將存在額外自由度。
在SXR度量衡工具中，目標將為自經量測繞射圖案(類別1(a))估計所關注目標參數。一般而言，必需或至少需要排除或減輕由於漂移參數變化之信號影響，亦即類別1(b)、2及3之參數，其經受自預期、假定、標稱及/或經設計值之漂移(其中漂移可定義為參數之實際值與其預期、假定、標稱及/或經設計值之間的差)。一種方法為設計具有足夠穩定性及可再生性之度量衡工具使得此等參數中之一些之變化(每分鐘或每月)為可忽略的。此方法實際上並不可行；要符合穩定性要求將極其昂貴且在任何情況下，此方法在類別1(b)之彼等漂移參數下將沒有幫助。另一方法為量測工具參數並在分析時考慮該等工具參數。此對於光束參數(類別2)可為可行的，因為大多數光束屬性將與關於目標之量測同時量測。然而，根據大容量IC製造程序所施加之約束，對其他漂移參數之監視為不可能或不切實際的。
需要提供以下方法：可在不具有關於特定目標如何對對準參數之改變做出回應之先驗知識的情況下排除或減輕自關於目標之量測之一或多個此類漂移參數誤差之影響。工具對準校正
特定言之，需要提供以下方法：可排除或減輕「纏結」或相互相依漂移參數之影響，例如目標回應與工具對準相互相依之漂移參數；例如此等參數之間存在串擾。兩個此類相互相依漂移參數之實例包括入射角
Figure 02_image031
及晶圓/堆疊厚度h 。舉例而言，入射角
Figure 02_image031
之變化之結果不僅為偵測器上之繞射圖案之移位，而且為目標回應度量(或結構回應度量)，諸如一或多個目標繞射係數之改變；例如對於給定波長及/或偏振，繞射為給定繞射階之入射功率之分率。為了藉助於特定數例說明此情況：用於特定目標之入射光束之14.00 nm波長分量對於
Figure 02_image034
可繞射成一階但在
Figure 02_image036
下不繞射，或反之亦然。
實施例包含對關於相同類型之目標之一組量測執行資料處理步驟。此等量測之間的差可由數個態樣產生，包括例如：工具漂移、工具至工具變化及目標參數(例如，OVL、CD)之較小差。此等量測可由3D陣列
Figure 02_image038
描述，其中
Figure 02_image040
指代該組量測中之個別量測且j及k分別指代偵測器像素列及行。此等量測視情況可能已經歷次要預處理，諸如用於雜訊移除。
圖10為描述根據實施例之此種方法之流程圖。以下段落不僅描述一個可能實施例。其描述利用特定漂移參數(例如，入射角
Figure 02_image042
、堆疊厚度h 及波長λ )之間的相互相依性的特定實施之一個實例。此外，為了說明，僅對於一個特定實例幾何佈局描述數學細節。
在步驟1000處，計算每一量測影像
Figure 02_image044
與參考影像
Figure 02_image046
之間的差異
Figure 02_image048
；例如
Figure 02_image050
。參考影像
Figure 02_image052
可為單個影像，且可包含量測集
Figure 02_image054
之平均值或DC信號。因而，DC信號
Figure 02_image056
描述量測影像
Figure 02_image058
之非變化分量且差異強度量測
Figure 02_image060
描述量測影像
Figure 02_image062
之變化分量。
在步驟1010處，針對每一資料集(
Figure 02_image064
之每一值)估計與漂移參數相關之偏導數
Figure 02_image066
。此處，m 指代漂移參數數目。舉例而言，m 可在1至9範圍內以涵蓋工具對準之8個DoF且另外涵蓋晶圓參數，諸如堆疊厚度。其亦可包括其他工具參數，諸如(例如，SXR)照明源功率及/或光束發散度。對於每一漂移參數，偏導數描述量測影像(強度分佈)如何隨漂移參數之漂移而改變。
在步驟1020處，自合適的成本函數之最小化(例如，最小二乘法)判定係數
Figure 02_image068
。特定實例可包含例如：
Figure 02_image070
以此方式，自強度量測
Figure 02_image072
減去可歸因於漂移參數中之一或多者之漂移的差異強度量測
Figure 02_image072
之一或多個分量以獲得經校正量測或漂移非相依性變化影像
Figure 02_image075
。因而，根據差異信號影像與偏導數之線性組合之間的差異使漂移非相依性變化影像最小化。最小二乘法最小化可視情況說明像素中所估計之雜訊等級。除「偏差平方和」之外的其他優值亦可用於找到係數。舉例而言，可使用說明係數c 之已知或估計機率分佈之貝氏分析或可處置信號中之非高斯雜訊之方法。
在一替代實施例中，所關注參數可與漂移參數擬合在一起，而非首先藉由移除可歸因於漂移參數之信號貢獻值預處理資料且接著解譯經預處理資料以推斷關於所關注參數之資訊。
在步驟1030處，漂移非相依性變化影像
Figure 02_image077
可用作經校正量測信號，可根據經校正量測信號判定所關注參數(例如，疊對、CD、焦點)。替代地或另外，漂移非相依性變化影像
Figure 02_image077
可用於進一步分析。舉例而言，其可用於誤差校正(亦即，排除多餘參數對微影處理參數，例如疊對之影響)；舉例而言，原始信號之集合可包含來自具有已知疊對之目標及具有未知疊對之一組目標之數個參考量測。
根據包含於影像感測器信號內之像素列及行描述上述資料；然而，其可視情況根據來自多個影像感測器之經組合信號或映射至光瞳空間
Figure 02_image080
中之信號來描述(參見下文)。
現將描述可如何執行步驟1010之更多細節。此描述在不具有除漂移參數之量測值
Figure 02_image082
及近似估計值之外的資訊的情況下根據工具對準/晶圓漂移參數估計偏導數
Figure 02_image084
；例如彼等工具參數及/或晶圓參數之標稱(經設計)值。特定言之，該方法描述用於針對相互相依漂移參數估計此等偏導數的方法，其中目標回應隨照明設定(例如，照明設定可描述照明輻射之波長及/或偏振中之一者或兩者)及一或多個漂移參數而相互相依地改變。在以下處理中，指數i 將自等式丟棄。
將明確描述針對此類兩個特定相互相依參數估計偏導數，亦即基板上之照明光束之入射角θ 及層或堆疊厚度h 。儘管此等參數皆標稱地設定成一值(例如，入射角θ 可設定成介於
Figure 02_image086
之間的任何標稱值，厚度h 之設定值每一應用將改變)，但對此等參數之控制無法為完美的且因而約為設定或預期值之實際值可存在一定偏差。目標回應度量(例如，隨波長及繞射階數而變之目標反射率)及因此經量測強度分佈取決於與波長相互相依的此等參數中之每一者的事實意謂針對此等相互相依參數判定偏導數並非直接了當的。另外，將描述用於針對其他工具對準參數判定偏導數的方法；此等參數包括其他照明極角、方位角
Figure 02_image088
，及偵測器位置及定向(6個DoF)。
在以下描述中，自表示為偵測器影像之信號
Figure 02_image090
至光瞳空間中表示之相同信號
Figure 02_image092
的映射將為可用的，藉由一或多個工具對準/晶圓參數來參數化；例如藉由參數
Figure 02_image094
達到9個DoF(8個工具對準DoF及堆疊厚度h )參數k 表示光瞳空間中之
Figure 02_image096
向量，亦即xy平面中之射線以及目標之方向單位向量
Figure 02_image098
之x及y分量。光瞳空間中之表示可為連續的，而非根據離散像素；此可使用合適的內插方法實現。逆映射亦將為可用的，亦即 自
Figure 02_image100
至I 。
用於如已經陳述之照明角度θ 之導數受幾何效應及目標回應效應影響，其中繞射效率或反射率
Figure 02_image102
取決於波長及入射角。然而，本發明人已瞭解，在較近檢測後，反射率
Figure 02_image102
在變換下似乎大致不變：
Figure 02_image105
且因此：
Figure 02_image107
對於介於20與70度之間的
Figure 02_image109
，其中
Figure 02_image109
為入射角之兩個不同值。因此，提出基於此變換判定漂移參數θ 之偏導數。
圖11為照明角度θ 相對於說明此之波長
Figure 02_image112
之反射率或繞射效率標繪圖。藉由自低反射率Rlow (暗)至高反射率Rhigh (亮)之陰影描述反射率/繞射效率R 。此標繪圖說明對於繞射係數值R ，存在形成在標繪圖之陰影中可見之可見線或脊部的
Figure 02_image114
對之可預測集合。因而，對於具有特定繞射係數值R 之每一
Figure 02_image114
對，有可能以可預測方式重構具有相同繞射係數值之其他
Figure 02_image114
對。
更特定言之，此不變性可根據目標之不同層之間的干擾來理解；在層間距離h 之情況下，來自上部層及下部層之反射之間的相位差為
Figure 02_image117
，可看出其在上述變換下實際上不變。此至少在SXR波長下有效，其中折射率始終接近於1.0。
基於此且取代
Figure 02_image119
，繞射階n之反射係數可寫入為
Figure 02_image121
，且根據c(及因此照明角度θ)具有偏導數
Figure 02_image123
，其可表達為：
Figure 02_image125
在光瞳空間中界定反射係數更為方便。為了使數學更清晰且更可管理，以下實例將描述具有平面(非錐形)繞射之1D週期性目標之情形。來自2D週期性目標之繞射之更一般情況可沿著相同線計算，如對於熟習此項技術者將顯而易見。因此：
Figure 02_image127
其中p 為目標間距且
Figure 02_image129
為光瞳空間中之繞射距離，介於繞射射線k 之光瞳位置與鏡面反射線
Figure 02_image131
之光瞳位置之間
Figure 02_image133
。
假定平面照明光譜，則光瞳空間中之繞射圖案為：
Figure 02_image135
基於
Figure 02_image137
且其中S 為照明(SXR)功率之比例率。此處，
Figure 02_image139
為兩個參數之函數。由此，有可能藉由施加鏈式規則導出表達式；應注意，n 經排除。可瞭解，量測為一系列k 個值(光瞳空間)及單個k 0 值提供
Figure 02_image141
且標稱值已知為：
Figure 02_image143
。偏導數
Figure 02_image145
可自數值微分估計：
Figure 02_image147
實例在圖12中可見，圖12展示(a)在具有或不具有位移照明(k 0 )情況下之光瞳空間(平面繞射)中之強度標繪圖及(b)根據由於幾何效應CONTG 之貢獻值及由於對入射角改變之目標回應之貢獻值的標稱與位移信號之間的差異。將此後一標繪圖與等式(7)進行比較，可瞭解，方括號中之首項為由於幾何效應之貢獻值且第二項為由於對入射角改變之目標回應之貢獻值。
可瞭解，數量
Figure 02_image149
可由
Figure 02_image151
替換，其中
Figure 02_image153
為與鏡面反射之法線之角度且
Figure 02_image155
為與繞射射線之法線之角度。
光瞳空間中之導數可映射回至偵測器像素空間中之導數。
上述處理係基於平滑SXR照明光譜之假定。在許多情況下，此可成立，且甚至在情況並非如此時，例如若目標之SXR反射光譜相較於照明光譜更為「尖峰」，則其可仍為合理近似。否則，方括號內之第二項可包括關於源光譜之一些資料以尤其解決尖峰或非平滑SXR照明光譜。
主要為表達式
Figure 02_image157
之函數的反射光譜之基礎物理機制之進一步結果為根據入射角θ描述之許多上述處理可適用於層厚度h 。此意謂隨層厚度及波長而變之反射光譜在變換下亦不變：
Figure 02_image159
且因此
Figure 02_image161
此可用於建構目標反射光譜
Figure 02_image163
相對於層厚度之導數：
Figure 02_image165
取代
Figure 02_image167
，對於繞射階n 及目標間距
Figure 02_image169
，可界定下式：R'(K,h)=R(pK/n,h) 且在一定微積分下：
Figure 02_image171
在光瞳空間中，在
Figure 02_image173
情況下，可寫入
Figure 02_image175
且相對於層厚度之導數變為：
Figure 02_image177
上述因數1/h 可解譯為參考最頂層之層厚度或解譯為適合係數a1、a2、…下多個層之組合效應，亦即
Figure 02_image179
。若自頂部之第二層較厚(例如，＞50 nm)，則下部層由於吸收率損耗對繞射圖案之影響可小得多。
應注意，根據反射率(R)表達等式(12)，同時根據偵測器信號(I)表達用於θ 之等效等式(7)。選擇完全為任意的。可根據偵測器信號對等式(12)進行再加工，或偵測器信號可在施加校正之前轉換成反射率。
Figure 02_image181
之表達式可用於與上文所描述的步驟1020及1030沿著相同線移除由層厚度變化引起之對信號之任何貢獻值。在此情況下，h 之值並不需要完全已知。可視情況執行進一步分析以自其標稱值估計h 之實際偏差。
如已經提到，圖10之方法可用於其他漂移參數；在每一情況下，判定偏導數之步驟更為直接了當。
相對於對方位角
Figure 02_image183
之依賴性；通常，入射平面經選擇為目標之對稱平面。由於此對稱性，目標回應對
Figure 02_image183
角度具有零導數。即使目標稍微非對稱(例如，由於小疊對誤差)，目標回應導數亦將極小。因此，假定目標反射係數保持不變，方位角
Figure 02_image183
之改變將自身顯現為偵測器上之角度
Figure 02_image183
相依性移位。光瞳空間中之偏導數可為：
Figure 02_image186
。 此導數在必要時可轉換至偵測器空間。
對偵測器位置及定向之偏導數(例如，以藉由計算移動感測器影響影像之程度校正感測器位置之改變)亦為相對直接了當的。其可自單個偵測器影像(單個i 值)估計且可因此對於不同影像具有不同值。其亦可自參考影像(
Figure 02_image188
)估計。
可單獨地針對偵測器x位置及偵測器y位置判定偏導數；舉例而言：
Figure 02_image190
其中
Figure 02_image192
及
Figure 02_image194
為各別維度上之像素大小。
其他偵測器導數可藉由在光瞳空間中將信號映射至
Figure 02_image196
，假定工具參數值之最佳估計值(例如，標稱值)，接著藉由受較小量
Figure 02_image198
擾動之一個參數變換回至偵測器空間，從而產生受擾動信號
Figure 02_image200
來估計。對應導數接著將為
Figure 02_image202
。視情況，若信號有雜訊，則平滑化濾光器可施加於偵測器空間中之資料。
其他漂移參數可包括照明供應之一或多個參數。舉例而言，相對於照明(例如，SXR)功率之信號導數可適用且可僅自經量測信號估計；其等於信號
Figure 02_image204
除以呈任意單位之標稱源功率(可取一個任意單位等於標稱源功率)。
相對於照明(例如，SXR)光束發散度之信號導數可藉由使用卷積核心卷積光瞳空間中之信號並自其減去原始信號來估計。舉例而言，若標稱SXR光束具有(在光瞳空間中)具有發散度D 之高斯輪廓，則發散度改變
Figure 02_image206
之效應等效於光瞳空間中使用高斯卷積核心G 之具有發散度
Figure 02_image208
之卷積。導數接著可估計為：
Figure 02_image210
。 此並非真正導數；其依賴於切實選擇之
Figure 02_image212
之值，或可獲取多個
Figure 02_image212
值之多個導數。
在以上描述中，存在以下假定：工具已經根據準確度預對準使得偵測器上之波長分量之位置與預期位置之偏離明顯小於偵測器上之光點大小。在典型光束發散度D=2 mrad及典型目標偵測器距離L=20 mm下，此將意謂比40 μm(=L*D)小得多之位置誤差及比2 mrad(=D)小得多之角度誤差。
在以上描述中，標稱角或入射θ 之實例值描述為30度。此僅僅為例示性的且可使用任何切實可行的入射角，例如介於10與90度之間或20與90度之間。舉例而言，使用SXR輻射之方法可使用介於10與70度之間或20與50度之間或20與40度之間的入射角。使用硬x射線波長之方法可使用例如介於85與90度之間的入射角。用於資料之緊湊表示之光瞳變換
在第二主要實施例中，以不同方式解決推斷問題(亦即，如何將偵測器信號翻譯為所關注參數)。應注意，此實施例可為上述實施例之互補(例如，尤其相對於入射角變換實施)或替代方案。特定言之，此實施例描述移除量測資料中之多餘參數，例如移除光柵高度變化之第二方法。另外，除移除多餘參數以外，此方法亦描述用於自經量測資料推斷輪廓參數(例如，光柵高度)之方法。輪廓資訊之提取將使得能夠在疊對度量衡中使用非平衡目標(例如高度變化之目標)且因此將提高疊對量測之準確性。原理一般用於輪廓度量衡並解決輪廓參數提取之問題(例如，自SXR量測值推斷層厚度)而無需來自具有已知層厚度(或其他已知輪廓值)之目標之大量資料，當前不存在有關方法。
此類層之確切厚度對於最終半導體產品之效能可能不太重要，但層厚度之任何變化(例如，相同晶圓上之不同目標之間)將影響繞射圖案，例如SXR繞射圖案且可影響諸如疊對等其他所關注參數之推斷，除非繞射圖案中之層厚度貢獻值可與所關注參數之貢獻值分離。舉例而言，使用兩個經偏置目標(例如，疊對偏置+b及-b)之基於繞射之疊對(DBO)量測可受+b及-b目標之間的層厚度差影響，因為層厚度差將產生除由於疊對之貢獻值之外的額外
Figure 02_image215
貢獻值。此處，
Figure 02_image217
及
Figure 02_image219
指代分別來自+b及-b經偏置目標之繞射階上之強度不對稱性(例如，+1及-1階之間的強度差)。
隨波長而變之振盪行為由多層干擾引起。對於入射角
Figure 02_image221
及層厚度h ，隨波長
Figure 02_image223
而變之反射係數R 可採取以下形式：
Figure 02_image225
， 其中a及b為正係數且
Figure 02_image227
為相角。實際上，此僅為近似值，因為表達式並未說明繞射及波長相依性吸收率。其解釋為何振盪對於小波長具有短週期且對於較大波長具有長週期。對於一些照明，例如硬X射線(HXR)及SXR，信號可表現得類似於此，因為所有材料之折射率非常接近於一。對於其他照明，例如可見光，數學關係更複雜。
在此實施例中，提出將以下變換序列施加於經量測信號以將原始資料變換至逆光瞳空間： ●將矩形影像變換至光瞳空間，亦即信號
Figure 02_image229
。此對於熟習此項技術者為直接了當的且僅需要使用本文中已經描述之技術知曉3D空間中偵測器像素之位置。 ●將光瞳空間變換為逆座標qx 、qy 以獲得逆空間中之逆座標量測資料或諸如波數空間中之波數資料等相關資料。此將在下文更詳細地描述。 ●將資料變換至頻域之方法，諸如傅立葉變換施加於逆空間中之信號。將在以下實施例中僅作為一實例提到傅立葉變換，同時將資料變換至頻域之任何方法可適用。
光瞳空間中單位圓盤上之點可由座標對
Figure 02_image231
描述，其中
Figure 02_image233
。零階繞射可處於座標
Figure 02_image235
處。對於波長
Figure 02_image237
下之繞射，2D繞射階
Figure 02_image239
在光瞳座標處產生繞射：
Figure 02_image241
， 其中p 為目標之間距。將光瞳空間變換為逆座標之步驟可包含進行以下映射：
Figure 02_image243
。 定義：
Figure 02_image245
可產生以防止除法誤差。
就k 而言，新信號
Figure 02_image247
相較於
Figure 02_image249
往往會較接近於呈q 之週期。此週期性反映於其頻譜，視情況傅立葉頻譜中，其中可觀察到，傅立葉頻譜僅具有幾個窄峰值，峰值位置與層厚度相關。峰值中之一些與週期性大致為
Figure 02_image251
之SXR光譜相關。
此外，可注意，在變換
Figure 02_image253
中，可施加縮放以保持積分通量，亦即
Figure 02_image255
。 此縮放包含基本微積分且將不會更詳細地描述，因為其實施對於熟習此項技術者將為直接了當的。
關於SXR度量衡之兩個可能問題為抗蝕劑在SXR曝光期間(在「蝕刻後檢測」情境下)可收縮且可在SXR曝光期間將碳沈積於目標上(碳生長)。因而，由於量測，層厚度可隨時間推移而改變。
圖13描述用於基於上述原理推斷層厚度之提出方法。所描述之特定實例係關於抗蝕劑中之1D週期性光柵圖案之量測。在時間段t 之過程中自相同目標量測數個繞射圖案(i 次曝光)，使得可預期抗蝕劑收縮出現在彼時間段內。
在步驟1300處，自影像感測器(在此情況下為單個偵測器；可為雙偵測器)獲得繞射信號
Figure 02_image257
，其中x、y為一或多個感測器上之座標且
Figure 02_image259
為曝光次數i 之時間。在步驟1310處，資料在時間上可經平滑化，從而對於連續時間產生
Figure 02_image261
。此步驟為視情況選用的；取決於信雜比，其可不產生添加值。在步驟1320處，信號經變換至光瞳空間以獲得
Figure 02_image263
。應注意，因為目標在此實例中為1D週期性，因此
Figure 02_image265
座標為冗餘的。
在步驟1330處，判定導數
Figure 02_image267
。因為可假定信號中之所有改變均由於厚度變化，例如抗蝕劑收縮(因為相同目標在相同條件下量測)，因此此信號對抗蝕劑厚度之改變進行編碼。步驟1340可包含執行上文所描述的變換至逆光瞳空間
Figure 02_image269
(此處僅相對於繞射階+1)。
在步驟1350處，信號經傅立葉變換。在此處理中，僅已考慮
Figure 02_image271
。傅立葉變換可採取以下形式：
Figure 02_image273
且可使用快速傅立葉變換(FFT)方法來近似。
在步驟1360處，自傅立葉變換判定最高峰值之距離
Figure 02_image275
值(傅立葉域中最高峰值之位置)：
Figure 02_image277
在步驟1370處，距離
Figure 02_image279
值可轉換成層厚度：
Figure 02_image281
， 其中
Figure 02_image283
為入射角且
Figure 02_image285
為繞射輻射相對於法線之平均角度。
圖14展示使用此種方法所得之傅立葉頻譜之部分及所推斷層厚度之實例。圖14(a)展示
Figure 02_image287
空間或距離空間中在一個(實例)t 值(亦即，自對應於單個時間之一個影像)處之導數信號
Figure 02_image289
。圖14(b)展示每一影像之所估計層厚度h (對應於光譜峰值之位置)(亦即，隨時間推移，在此期間抗蝕劑收縮正隨時間發生)。
可瞭解，各種優化對於上述實例為可能的；舉例而言： ●可考慮源光譜，理想地產生
Figure 02_image291
，表示q空間中之目標反射光譜而非繞射功率。 ●可考慮以下事實：繞射角
Figure 02_image293
在光譜上(可以預見地)變化(例如，使用在第一實施例中所揭示之方法或以其他方式)。 ●窗函數可應用於傅立葉變換之輸入，以自光譜之邊緣減少假影。 ●可使用負及正繞射階兩者。 ●可使用額外較高繞射階(例如，除+1階及/或-1階之外，可使用+2、-2、+3、-3等階中之一或多者)。
在度量衡應用中，可例如直接施加此實施例以推斷(抗蝕劑)光柵之厚度(例如，隨時間推移)，並校正所關注參數之ADI量測(例如，ADI疊對或ADI焦點度量衡)。替代地或另外，此實施例藉由使得能夠推斷例如沈積於光柵上或溝槽中之小襯墊之厚度而實現輪廓量測術。
另一應用可包含推斷一組多個疊對光柵(例如，DBO類型光柵對)中之光柵高度或層厚度。高度差(在無校正之情況下)由於所謂的光柵不平衡性而產生疊對誤差。藉由直接量測高度，光柵不平衡性可經偵測且(有可能)亦經校正。此將改良DBO準確性。
實現此情況之可能方法可包含例如除第一目標(例如，
Figure 02_image295
偏置目標)及第二目標(例如，
Figure 02_image297
偏置目標)之外亦提供晶粒上之第三偏置目標(具有層厚度差)。舉例而言，此第三偏置目標可相同於第一或第二偏置，包括具有相同偏置，除了根據輪廓參數之外(例如，其具有稍微不同之層厚度)。以此方式，可假定兩個量測之間的信號差僅僅或主要由層厚度差引起。可有意地或以其他方式強加不同層厚度。第一
Figure 02_image299
目標與第三目標之間的差可使用如上文所揭示之方法處理。所推斷層厚度接著可用於校正疊對(或其他所關注參數)量測。應注意，僅第一及第二目標之偏置不同為相關的；偏置並不需要為+b、-b。在疊對目標情況下，+b及-b目標一般而言彼此非常接近；且假定疊對為相同的。然而，仍出現層厚度之較小差異。因此，緊鄰其他兩個目標之第三疊對目標(例如，具有+b偏置)將有可能發現類似的層厚度差。此處假定厚度並不取決於曝光時間，亦即其可與不存在抗蝕劑之蝕刻後檢測資料相關。
相位與波長(可被稱作搖擺曲線)及間隔層厚度(包括彼層之光學屬性)之相依性可用於校正所關注參數量測。
視情況，使用經量測繞射圖案之非對稱部分及對稱部分中之一者而非整體經量測繞射圖案。
此實施例之基本概念在自目標量測，尤其量測信號之不對稱分量推斷疊對或其他目標參數上可具有進一步應用(但信號之對稱部分可用於一些目標參數)。對光柵不對稱性具有降低之敏感度之疊對推斷方法
在基於繞射之疊對(DBO)中，通常，獲得來自具有正及負疊對偏置(
Figure 02_image301
及
Figure 02_image303
，舉例而言其中
Figure 02_image305
nm)之目標對之兩個繞射圖案。對於每一圖案，獲得不對稱性(+1與-1繞射階之間的差)，亦即
Figure 02_image307
及
Figure 02_image309
，其中+及-正負號指示偏置之正負號。疊對OV(輪廓參數)接著獲得為：
Figure 02_image311
。
變化為可能的，例如
Figure 02_image313
信號經量測為波長
Figure 02_image315
之函數且不同波長之資料經組合成有效不對稱性值
Figure 02_image317
， 其中
Figure 02_image319
為合適的加權函數；疊對接著自有效不對稱性值計算。加權函數可由具有已知疊對之目標之集合形成且可經最佳化以對雜訊及非疊對目標變化性不敏感。舉例而言，使用奇異值分解之方法之最終結果往往會在數學上等效於發現合適的函數
Figure 02_image321
。
圖15為非對稱目標橫截面之示意圖，其說明為何實際上可能極其難以自具有已知疊對值之目標獲得準確資料。在x/y方向上界定基板表面平面且在z方向上界定基板厚度。僅偏置可易於控制，其他(輪廓參數)不對稱性無法控制。目標包含藉由間隙H2 (光柵間隔)分離的高度H3 之底部光柵與高度H1 之頂部光柵。除所要疊對OV(包括任何偏置)之外，自此種目標獲得之所量測不對稱性信號
Figure 02_image323
將具有來自非疊對目標不對稱性，諸如頂部不對稱性TA及底部不對稱性BA(亦即，光柵不對稱性)之額外貢獻。
詳言之，若頂部及/或底部不對稱性跨越經量測目標未平均化為零(例如，對於
Figure 02_image325
量測或用於最佳化加權函數f 之數百個目標為二)，則基本上不可能排除其對疊對估計值之貢獻。可僅假定，若對足夠數目個波長進行量測，則貢獻值平均化為零，但情況並非必需如此。並且，不希望必需具有數百個量測目標以便最佳化加權函數，同時任何平均化假定對於目標對有效之可能性要小得多(亦即，僅基於兩個量測之平均值移除不合需要之貢獻值之可能性要小得多)。因此，需要能夠自具有正及負偏置之目標對獲得具有高準確性之疊對。
量測誤差之另一來源為被稱作光柵不平衡性之前述輪廓參數：若兩個相鄰目標(具有正及負偏置)對於層厚度或光柵傾斜不對稱性具有不同值，則其據稱受光柵不平衡性影響。此光柵不平衡性使得疊對推斷甚至更困難。此類光柵不平衡性已知由目標之不同周圍環境引起，該光柵不平衡性取決於經曝光之產品且因此無法改變。
在SXR波長下，折射率對於廣泛範圍之材料將處於窄範圍
Figure 02_image327
內。由此，來自光柵之繞射可解譯為表現得如同光柵為對入射波之相位具有極小影響的弱點散射體。圖16展示作為點散射體之光柵之兩個組態。同樣，基板表面平面界定於x/y方向上且基板厚度界定於z方向上。
圖16(a)展示藉由距離H 分離之兩個光柵。繞射效率(對於+1或-1階)可評估為波數
Figure 02_image329
之函數，如：
Figure 02_image331
，(等式2)
其中p 為光柵間距，
Figure 02_image333
為取決於確切材料屬性及散射體之形狀的相角，且
Figure 02_image335
為自頂部光柵繞射之光與自底部光柵繞射之光之間的光學路徑長度差。對於如此處展示之幾何結構，
Figure 02_image337
，其中
Figure 02_image339
為繞射角。對於非正常照明下之組態，因數
Figure 02_image341
貫穿本說明書必須由
Figure 02_image343
替代，其中
Figure 02_image345
為入射角且
Figure 02_image347
為繞射輻射與目標之法線之角度。若具有高度H 之層具有折射率
Figure 02_image349
，則
Figure 02_image351
可經取代：
Figure 02_image353
繞射效率可如前所述自波數空間
Figure 02_image355
傅立葉變換至距離空間
Figure 02_image357
，從而產生距離光譜。應注意，波數空間與逆空間密切相關
Figure 02_image359
，其中m為繞射階且p為間距。因而，對逆空間、逆光瞳空間或逆向域之任何參考應理解為包括逆座標空間、波數空間或波長空間。在此實例中，峰值可預期在
Figure 02_image361
Figure 02_image363
處。
圖16(b)展示具有傾斜角α 之單個傾斜光柵。在此情況下，
Figure 02_image365
可導出為：
Figure 02_image367
， 其中
Figure 02_image369
。因為在實際用例中
Figure 02_image371
且
Figure 02_image373
，此函數之週期性近似為
Figure 02_image375
，具有距離「頻率」
Figure 02_image377
(假定
Figure 02_image379
)。
因此，所提出方法流程可包含：自至少包含兩個不同偏置目標之目標結構獲得繞射圖案；導出對應不對稱性圖案；將此不對稱性圖案傅立葉變換為深度譜；自一個或兩個經偏置目標移位光譜使得其各別主要峰值重疊；變換回來並執行A+/A-分析以獲得疊對(例如，其中疊對可由A+/A-標繪圖之斜率或類似分析描述)。
在此種方法中，經量測信號最初可分裂成對稱性分量及不對稱性分量。若僅想要層厚度，則不需要知曉不對稱性部分。為了判定疊對，則使用不對稱性分量。信號接著經反轉(例如，至波數空間中)。此步驟可包含獲取繞射階對(例如，+1及-1階，但可使用較高階對)並將此對再組合至對稱及非對稱分量中。因此，若繞射圖案具有正繞射階m 之強度輪廓
Figure 02_image381
及其補數
Figure 02_image383
，則對稱部分可界定為
Figure 02_image385
，且非對稱部分經界定為
Figure 02_image387
。此等分量
Figure 02_image389
及
Figure 02_image391
經傅立葉變換成
Figure 02_image393
及
Figure 02_image395
。應注意，下文假定使用一階(m =1、-1)且因此將不會進一步明確提到。
對於圖15中之疊對光柵，可預期繞射不對稱性光譜(波數空間中)具有與H 1 、H 2 、H 3 、H 1 +H 2 、H 2 +H 3 等相關之距離「頻率」分量，均具有預因數
Figure 02_image397
。
圖17針對(a)頂部不對稱性、(b)底部不對稱性及(c)疊對展示實例距離
Figure 02_image399
光譜，其中僅展示不對稱性分量軌跡。箭頭L1 、L2 、L3 分別基於三個高度H 1 、H 2 、H 3 指示峰值振幅A之預期位置(假定
Figure 02_image401
)。此資料係基於平滑SXR光譜。可清楚地識別來自頂部及底部不對稱性之貢獻。來自疊對之貢獻較複雜，但仍可見。應注意，此等為來自模擬之實例距離光譜，其中一個不對稱性參數被設定成非零值。並且，可見，底部不對稱性之峰值遠離其預期位置L3。此為在此處理中產生之假定中之一些之結果；亦即，折射率n 為1且入射角
Figure 02_image403
等於繞射輻射與目標之法線之角度
Figure 02_image405
。為了移除或減少此失配，可在波數空間中對折射率施加校正(下文更詳細地描述)且可對於一或多個受關注層計算
Figure 02_image407
、
Figure 02_image409
之值。
圖18為描述判定目標參數，諸如疊對之方法之流程圖。在步驟1800處，自具有偏置+b 、 -b之目標量測繞射圖案
Figure 02_image411
及
Figure 02_image413
，其中x 為影像感測器上之位置。可執行此步驟，如當前疊對度量衡技術(例如，DBO)所習知。
在步驟1810處，使用已知目標間距、入射角及影像感測器之位置，繞射圖案在諸如波數空間等逆空間中轉換成不對稱性：
Figure 02_image415
，對於正
Figure 02_image417
。此可使用與已經描述之方法相同的基本方法以基於
Figure 02_image419
及不對稱分量
Figure 02_image421
之判定將量測轉換至逆空間。在下文中，記法
Figure 02_image423
為「
Figure 02_image425
及
Figure 02_image427
」之簡寫，其中
Figure 02_image429
為來自+b 偏置目標之不對稱性且
Figure 02_image431
為來自-b 偏置目標之不對稱性。在此實施例中，未考慮q 之向量性質，亦即僅已考慮x-階；此外，在此處理中僅已考慮m =1。
在步驟1820處，不對稱性經傅立葉變換為距離空間
Figure 02_image433
中之複數值光譜。
在步驟1830處，計算與疊對相關之路徑長度差，例如
Figure 02_image435
，其中
Figure 02_image437
為波數範圍內之平均折射率。
在步驟1840處，計算純量複雜不對稱性：
Figure 02_image439
，
Figure 02_image441
。負偏置與正偏置資料之間可存在大致為
Figure 02_image443
之相位差；若兩個偏置值對應於相同疊對正負號，則相位差大致為零。在實施例中，純量不對稱性之評估可藉由積分距離光譜中之峰值(視情況使用具有「軟邊緣」之窗函數)來實現。可例如使用以下執行積分：
Figure 02_image445
其中
Figure 02_image447
為複數值窗函數(非零，約為
Figure 02_image449
，其他處為零)。
對於
Figure 02_image451
使用等式中固定相位差
Figure 02_image453
之估計值(參見圖16(a)之描述)，步驟1840中之複合振幅可使用以下轉換成真實值
Figure 02_image455
。 此將抑制多餘參數之貢獻，若其在距離光譜中之貢獻與疊對貢獻異相。
Figure 02_image457
之估計值可自電腦模擬或自檢查大量實驗資料獲得。
最後，在步驟1850處，疊對可評估為：
Figure 02_image459
其中b 為目標偏置之量值。
以下步驟中之一或多者可例如執行於波數域
Figure 02_image461
中(例如，在步驟1810之後)；或替代地在自偵測器位置域(x)變換至波數域
Figure 02_image461
之前： ●校正可施加至
Figure 02_image464
以說明偵測器之照明光譜及/或回應光譜，這兩者大致為波數
Figure 02_image466
之已知函數。 ●可在波數空間中對於折射率施加校正，亦即進行取代
Figure 02_image468
， 其中
Figure 02_image470
為H 2 層之介質(層之間的介質-圖15提及)之折射率之實數部分，其可在分層介質情況下豎直地經平均化。接下來在步驟1830中，設定
Figure 02_image472
。以此方式，減小由折射率之變化產生之誤差。 ●信號之一部分可藉由取代濾除：
Figure 02_image474
， 其中
Figure 02_image476
為合適的窗函數，其僅為詳言之非零波數範圍。藉助於特定實例，在低端處，與二階繞射可存在重疊，且在約
Figure 02_image478
下，矽之折射率可存在不連續性。因此，窗函數對於
Figure 02_image480
(以阻止二階)、對於
Figure 02_image482
(以阻止所有事物高於不連續性)或僅在約
Figure 02_image484
之窄頻帶中可設定成零。
在實施例中，替代步驟1840及1850，可應用帶通濾光器(約
Figure 02_image486
)，隨後變換回至波數空間(且視情況接著變換回至光瞳空間)。用於特徵提取之任何(例如，已經可用)工具可用於彼等空間中之一者中，諸如奇異值分解及機器學習。(此等方法可更易於施加於實數值資料而非複數值資料)。
儘管上文以及以下文本中已描述特定實施例，但將瞭解，「特徵提取」之描述意欲為說明性而非限制性的。特徵提取包括推斷微影處理參數，例如疊對、焦點、臨界尺寸、光柵高度、目標不對稱性、量測輻射入射角、層厚度及/或任何微影相關多餘參數；非微影處理參數，例如基板之光學屬性及/或任何非微影相關多餘參數；及/或判定或可用於計算經量測基板之屬性及/或多餘參數之其他值。
步驟1800中之偏置可經選擇為在量值上不相等，例如偏置b _ =-4 nm且
Figure 02_image488
nm。此將引起步驟1850中公式之較小修改：
Figure 02_image490
。
已經就判定疊對及層厚度而言描述此實施例，但可使用此實施例之方法提取其他目標參數(例如，自光譜
Figure 02_image492
及
Figure 02_image494
中之一者或兩者)。在一些情況下，在不使用偏置目標對(例如，單個目標)之情況下，此可為可能的。
如已陳述，上述處理係基於獨立於波長之折射率之近似，此係錯誤的並將引起不準確性。現將描述上文緊接著所揭示之實施例之一般化處理，其並不依賴於此近似。此類方法亦可用以自量測獲得層厚度，而非僅排除層厚度變化之效應。此等原理將經擴展以進一步描述用於自量測獲得諸如臨界尺寸(CD)或頂部及底部邊緣置放等詳細側向資訊之額外實施例。校正折射率並獲得層厚度
可自上文提供之繞射效率之等式導出，出現對m 階之繞射效率
Figure 02_image496
之貢獻，其採取以下形式：
Figure 02_image498
其中H 為層厚度、n 為折射率，且
Figure 02_image500
為入射及繞射輻射相對於目標表面之法線之角度。
此處之問題為n 、
Figure 02_image502
、
Figure 02_image504
均為波數
Figure 02_image506
之函數。此外，
Figure 02_image508
應解譯為層內部之角度，而非目標外部之真空中之角度，此意謂應考慮折射率。此說明於圖19中，圖19展示包含四個層L0、L1、L2、L3之目標。在此實例中，層L0及L3各自分別包含週期性結構G1及G2，且H 為間隔距離，橫跨層L1及L2；H 為所關注的豎直距離。在圖式中，
Figure 02_image510
指代各種層或真空(真空為上述頂部層L0)中之入射輻射IR及繞射輻射DR之角度。參數0＜a ＜1描述層L1及L2對總距離H 之貢獻分別為多少。
在此情況下，上述表達式可重寫為：
Figure 02_image512
， 其中：
Figure 02_image514
且其中角度及折射率均為波數之函數。這在此處針對具有折射率
Figure 02_image516
及
Figure 02_image518
之兩個層描述，但可針對任何數目之層經一般化。
圖20為描述用於在給定分別用於繞射強度之對稱及非對稱部分之繞射信號
Figure 02_image520
及
Figure 02_image522
之情況下判定距離H 的提出步驟的流程圖(如已經界定)：
步驟2000：估計a 、
Figure 02_image524
及
Figure 02_image526
。SXR波長下之折射率可自一般知識(例如，公用資料庫)獲得。對於含有不同材料之結構之層，假定有效折射率。有效折射率可為平均折射率(例如，由對應材料之體積分率或另一平均化方案加權)。一般而言，對於給定目標，a 參數大致已知。
步驟2010：使用此等估計值以基於上述等式並使用以下關係判定函數
Figure 02_image528
：
Figure 02_image530
。
步驟2020：修改(例如，平滑化)折射率函數。通常，此等函數具有(近-)不連續性及/或局部最大值，這將以其他方式使以下步驟複雜化(例如，這防止其在完整波數範圍內之反轉)。平滑化可使得數量
Figure 02_image532
在所關注波數範圍內可反轉為
Figure 02_image534
，其中f 為合適的函數且
Figure 02_image536
描述互反空間中之位置。修改可包含平滑化折射率函數。平滑化應概括地解譯為；舉例而言，其可意謂折射率函數
Figure 02_image538
傳遞通過低通濾光器，藉由低階多項式(諸如1階或2階)來近似或由恆定值替代。此等僅為平滑化方法之非限制性實例。
步驟2030：變換
Figure 02_image540
函數：
Figure 02_image542
且類似地，變換
Figure 02_image544
函數為：
Figure 02_image546
在剩餘步驟中，將僅明確描述不對稱分量函數；類似步驟亦施加至對稱分量。
步驟2040：視情況，藉由界定以下保持
Figure 02_image548
及
Figure 02_image550
函數之積分：
Figure 02_image552
， 並且對於
Figure 02_image554
及
Figure 02_image556
函數情況類似。
步驟2050：將
Figure 02_image558
及
Figure 02_image560
(在互反空間中)傅立葉變換至真實空間，從而產生
Figure 02_image562
及
Figure 02_image564
。對於一或多個繞射階m ，層厚度H 現將在對稱及/或非對稱距離光譜中以約Z =H 為中心之峰值出現。因而，此步驟產生層厚度H 之值。已觀察到，光柵間隔距離在不對稱性深度光譜
Figure 02_image566
中往往會作為峰值出現，而光柵高度在對稱光譜
Figure 02_image568
中亦產生峰值。
此方法可展現為在使用真實SXR光譜(包含許多峰值)之模擬中提供良好結果且明顯優於替代方案，諸如在光譜內獲取平均值n 或平均
Figure 02_image570
角度。
亦已觀察到，既不包含光柵亦非兩個相鄰光柵之間的單個分離層(例如圖19中之層L1)的層在深度(距離)光譜中亦產生明顯的峰值。此等峰值並不始終出現在等於層厚度之Z值處，然而，使用本文中所揭示之技術自深度光譜推斷其厚度可為可能的。
替代在對分量進行傅立葉變換之前將強度信號
Figure 02_image572
或繞射效率
Figure 02_image574
分裂成對稱及非對稱分量，有可能將繞射階對
Figure 02_image576
組合為：
Figure 02_image578
。 在傅立葉變換之後，信號可使用傅立葉變換之熟知屬性分裂成對稱及非對稱分量；對稱部分之傅立葉變換為實數部分
Figure 02_image580
且非對稱部分之傅立葉變換為虛數部分
Figure 02_image582
。提取與 CD 、 層厚度、疊對及 / 或側壁角不對稱性相關之特徵
已經描述(或待描述)之許多概念可經一般化成用於判定各種輪廓參數，諸如包括CD及邊緣置放值之維度特徵(置放及大小值)、疊對及SWA不對稱性之方法。此種方法使得能夠判定及監視邊緣置放誤差EPE及/或特徵之完整重構(在3D或較少維度上)。
在3D互反空間(其中目標處於xy 平面中且沿著x 之週期為
Figure 02_image584
且沿著y 之週期為
Figure 02_image586
)或動量傳送空間中，動量傳送向量可界定為：
Figure 02_image588
(等式E2.1) 其中m 、m '分別為x 及y 上之繞射階數。此可較緊湊地寫入為：
Figure 02_image590
(等式E2.2) 其中
Figure 02_image592
為入射波向量，其在其z 分量之正負號上不同於
Figure 02_image594
。
Figure 02_image596
之z分量如上文緊接著描述之實施例下所描述與
Figure 02_image598
一致。
對於來自在x 及y 上為週期性之目標之繞射， q 之笛卡爾分量具有以下屬性：
Figure 02_image600
，
Figure 02_image602
，
Figure 02_image604
(等式E2.3) 或替代地：
Figure 02_image606
(等式E2.4) 其中
Figure 02_image608
為零階反射輻射之方向單位向量(如先前已經界定)。
藉助於特定實例，若笛卡爾座標(正入射下波長為10 nm)中
Figure 02_image610
，且
Figure 02_image612
，則
Figure 02_image614
且
Figure 02_image616
Figure 02_image618
。
經量測繞射效率
Figure 02_image620
或
Figure 02_image622
可使用等式E2.1至E2.3中之任一者映射至動量傳送空間為
Figure 02_image624
，或等效地為
Figure 02_image626
。圖21為說明此類映射之實例之標繪圖，更特定言之對於
Figure 02_image628
及正入射之特定實例自
Figure 02_image630
至
Figure 02_image632
之映射；下文將解釋虛線矩形之重要性。應注意，圖21展示離散波數；實際上，波數將橫跨連續範圍，而繞射階數(m )如所示為離散的。
因此再映射之
Figure 02_image634
之部分目前可經傅立葉變換為：
Figure 02_image636
， 其中積分極限
Figure 02_image638
及
Figure 02_image640
可經選擇以涵蓋所有可用資料或其子集。
應注意，此傅立葉變換中之因數
Figure 02_image642
亦可由
Figure 02_image644
替代；在此情況下，在以下描述中，等式中之大多數其他因數
Figure 02_image646
將亦需要由
Figure 02_image648
替代。
所提出方法包含自真實空間中表示之重構信號(例如，在三個維度上
Figure 02_image650
，但重構信號可包含較少維度)中振幅較高之區中之對應一或多者的大小及/或位置及/或組態(例如，形狀)判定一或多個輪廓參數(例如，定位及/或大小參數)。
振幅較高之區可對應於該一或多個定位及/或大小參數中之不同者。舉例而言，在該真實空間中對應於第一方向的振幅較高之區之位置(亦即，具有較高振幅之Z值之區，其中Z對應於垂直於基板平面之方向)可指示該第一方向上之該等定位及/或大小參數中之一或多者。該第一方向上之該等定位及/或大小參數中之一或多者可包含一或多個結構之高度；及/或一或多個結構及/或其特徵之間的距離。舉例而言，振幅較高之不同區可分別對應於關於相同兩個結構之不同距離量測；亦即，此等結構上之不同特徵之間的距離。藉助於特定實例，第一區可對應於第一特徵之頂部與第二特徵之頂部之間的距離且第二區可對應於第一特徵之底部與第二特徵之頂部之間的距離。
對應於平行於基板平面之第二及/或第三方向的振幅較高之區(亦即，具有較高振幅之X及/或Y值之區)之大小及/或位置及/或組態可指示該第二及/或第三方向上之該等定位及/或大小參數中之一或多者。此類定位及/或大小參數可包括例如結構之寬度、臨界尺寸或任何其他尺寸；任何兩個結構或結構之特徵之間(例如，結構之頂部與底部之間)的寬度、臨界尺寸或任何其他尺寸差；兩個結構之間的疊對或偏移；及/或結構中之結構不對稱性。該等區在第二及/或第三方向上之大小及/或位置及/或組態可包含以下中之一或多者：該等區中之一或多者相對於原點之偏移；該等區中之一或多者之寬度；及/或該等區中之一或多者之輪廓之平坦區之尺寸。
圖22展示根據簡化計算說明此實施例之實例2D資料集，其中近似針對小折射率變化。圖22(a)為作為表示經量測疊對目標之單位單元之X及Z(亦即，在X,Z空間中)之函數的密度之2D真實空間標繪圖。目標包含高度100 nm之頂部光柵及高度30 nm之底部光柵，該兩個光柵間隔50 nm。頂部光柵自臨界尺寸(寬度)CD=25 nm逐漸變窄至CD=35 nm；底部光柵具有CD=50 nm。圖22(b)為繞射效率
Figure 02_image652
相對於m 之標繪圖，其中每一黑色區域之寬度表示繞射強度之對數。圖22(c)為包含X,Z空間中振幅之自相關之(2D)重構信號
Figure 02_image654
。此標繪圖上之每一黑色區表示相關振幅為標繪圖中出現之最大值之＞5%的區域(亦即，振幅較高之區)。應注意，此僅為實例臨限值且其他臨限值或準則可用於判定此等黑色區或振幅較高區。圖22(d)為展示用於圖22中表示之資料的
Figure 02_image656
值之幾個切片的真實值
Figure 02_image658
之標繪圖，其中所有曲線經縮放至最大值1。如自圖22(c)可看出，經傅立葉變換資料
Figure 02_image660
具有圍繞原點之點對稱性；以下描述將僅描述此圖之
Figure 02_image662
之部分： ●Z =-100 nm下之特徵對應於頂部光柵高度。-5 nm之X 偏移對應於頂部光柵傾斜不對稱性。35 nm之半高全寬(FWHM)(參見圖22(d))等於頂部光柵之底部之寬度(CD)。 ●Z =-50 nm下之特徵對應於光柵間隔距離，亦即自頂部光柵之底部至底部光柵之頂部的距離。10 nm之X 偏移對應於疊對(頂部光柵之底部之中心對比底部光柵之頂部之中心)。FWHM為51 nm，非常接近底部光柵之寬度(CD)(50 nm)。 ●Z =-150 nm下之特徵對應於自頂部光柵之頂部至底部光柵之頂部的距離；5 nm之X 偏移對應於各別特徵之中心偏移。FWHM為52 nm，非常接近底部光柵之寬度(CD)(50 nm)。曲線具有平頂字元；其寬度接近於CD=30 nm(頂部光柵之頂部)與CD=50 nm(底部光柵)之間的差。 ●Z=-180 nm下之特徵對應於自頂部光柵之頂部至底部光柵之底部的距離。8 nm之X 偏移對應於中心偏移。平頂字元如同Z =-150 nm下之特徵。 ●Z =-80 nm下之模糊特徵(僅在圖22(c)上可見；圖22(d)上未標繪)對應於頂部光柵之底部與底部光柵之底部之間的距離。 ●底部光柵之高度在Z =-30 nm下不可見，因為其淹沒於Z =0周圍之明亮特徵中。然而，其確實呈現為Z =-150 nm及Z =-180 nm下之特徵之間的距離。
一般而言，若具有寬度a 及b 之兩個特徵如在圖22(d)中交叉相關，則FWHM將為：
Figure 02_image664
，若
Figure 02_image666
且
Figure 02_image668
，若
Figure 02_image670
FWHM經界定於交叉相關曲線中最高與最低值之間的中點處。應注意，FWHM與數量
Figure 02_image672
相關；R' 為可具有零交叉之複數值函數。僅針對實數值函數界定FWHM；因此此公式允許實數值曲線具有負及正值兩者。可使用自複數值R' 至實數值R' 之任何合適的變換(允許正及負值)。
自此等特徵中之每一者，有可能重構完整疊對目標之幾何圖像，包括3D EPE態樣。
在下文中，對
Figure 02_image674
之參考可解譯為可針對
Figure 02_image676
之3D情況經一般化的2D實例。同樣，
Figure 02_image678
用於3D情況，但對於2D情況亦可由
Figure 02_image680
替代。因而，此實施例可在1、2或三個維度上之資料及等效表示之情況下使用。
為了直接自
Figure 02_image682
空間提取CD相關資訊，一般而言，需要使用至少{-1,0,1}階或{-2,-1,1,2}階。(實例用於
Figure 02_image684
。)可存在例外狀況：舉例而言，若目標包括具有不同間距(例如，一半或雙倍)之層，則此等要求可不同。可僅使用
Figure 02_image686
階，但接著CD將影響
Figure 02_image688
信號之振幅。由此，使用模擬資料或來自具有已知CD值之目標之資料的校準需要將振幅轉換成CD值。
在數學上，自
Figure 02_image690
至
Figure 02_image692
之傅立葉變換(對於2D情況)等效於計算單位單元之自相關函數。因為
Figure 02_image694
對於
Figure 02_image696
不可用，因此其將稍微不同於標準自相關函數。圖22(d)中之曲線在不同Z 值下可解譯為單位單元中邊緣之交叉相關函數。
總之，此實施例允許自單個量測估計平面內特徵大小(CD及類CD參數)、疊對、特徵之相對頂部及底部位置(例如，疊對目標中之頂部光柵底部表面)、光柵傾斜(光柵不對稱性)及豎直距離，而無需來自量測或模擬之訓練資料(然而，機器學習可視情況用於改良準確性)。
特徵提取實施例之變體
1)傅立葉變換可在m ,q ' z 空間中之矩形區內執行。使用圖21之實例，假定資料可供用於如所示之波長及階，可執行傅立葉變換以涵蓋虛線矩形內之區域，其中
Figure 02_image698
、
Figure 02_image700
且
Figure 02_image702
，使得此範圍內不存在遺漏資料。
Figure 02_image704
空間中之不同形狀區亦可經選擇使得對於每一
Figure 02_image706
值，涵蓋m 值之連續範圍。舉例而言，在如圖21中橫跨波數
Figure 02_image708
之輻射源組態之情況下，可排除低於100
Figure 02_image710
之
Figure 02_image712
值，因為
Figure 02_image714
僅針對較高繞射階界定，而可包括
Figure 02_image716
，因為其具有可用連續範圍
Figure 02_image718
。選定區在m 上可對稱使得對於給定
Figure 02_image720
值下之每一正m 值，對應
Figure 02_image722
階可用，且對於每一正m ' 階，對應
Figure 02_image724
階可用。(此尤其與非正常照明下之2D週期性目標相關。)
2)窗函數可在傅立葉變換之前施加至
Figure 02_image726
資料。窗函數可為1D、2D或3D的。舉例而言，沿著
Figure 02_image728
方向藉由韓恩視窗處理圖22中之資料。
3)階之非連續範圍可經選擇；舉例而言，可省略
Figure 02_image730
階。藉助於特定實例，僅選擇
Figure 02_image732
將涵蓋例如疊對度量衡中當前使用之
Figure 02_image734
類型之推斷。
4)給定寬頻SXR源之情況下，
Figure 02_image736
空間中之區可經選擇為涵蓋可明確地提取之組合。舉例而言，在橫跨50
Figure 02_image738
至100
Figure 02_image738
(10 nm至20 nm)之
Figure 02_image741
值之SXR源、正入射(如在圖21中)及目標間距100 nm之情況下，對於
Figure 02_image743
階可涵蓋範圍100
Figure 02_image738
至200
Figure 02_image738
，對於
Figure 02_image747
階可涵蓋範圍99
Figure 02_image749
至199
Figure 02_image749
，且對於
Figure 02_image751
階可涵蓋範圍130
Figure 02_image753
至198
Figure 02_image753
。因此，可避免對於
Figure 02_image756
之
Figure 02_image758
階與對於
Figure 02_image760
之
Figure 02_image762
階之間的模糊性。
5)可執行傅立葉變換以僅涵蓋一或兩個維度而非三個維度(對於3D情況)。舉例而言，有可能僅對
Figure 02_image764
進行變換。接著為選擇階對
Figure 02_image766
，可類似於關於圖18所描述之疊對推斷方法執行
Figure 02_image768
疊對推斷。不對稱性可界定為：
Figure 02_image770
對於m 之特定選擇，例如
Figure 02_image772
。一般而言，此不對稱性為複數值。在具有偏置
Figure 02_image774
、經量測不對稱性
Figure 02_image776
及未知疊對
Figure 02_image778
之兩個目標之情況下，疊對可估計為
Figure 02_image780
亦即此展現此當前實施例為由圖18描述之方法之一般化。
6)在傅立葉變換之後，可施加相位梯度校正，亦即
Figure 02_image782
， 其中
Figure 02_image784
及
Figure 02_image786
為經合適選擇之數字且
Figure 02_image788
為經合適選擇之波數，使得
Figure 02_image790
之相位依據X 、Y 或Z 變化不太迅速。此相位梯度亦可選擇性地施加於三個維度中之一或兩者。通常，μ 、μ '、Q ' z 可經選擇為由
Figure 02_image792
加權之m 、m '、q ' z 之平均值。
7)
Figure 02_image794
中特徵之X 位置可自複數值對
Figure 02_image796
，詳言之自對
Figure 02_image798
估計。舉例而言，可使用以下表達式中之一者：
Figure 02_image800
及
Figure 02_image802
， 其中上劃線指示覆共軛。此同樣可表示為：
Figure 02_image804
其中兩個表示提取(例如，類似量值之)兩個複值之間的相位差。
因此，疊對或光柵傾斜不對稱性可自單個量測推斷。此等表達式僅為近似。然而，此等表達式為確切的，若一對正及負繞射階如下相關：
Figure 02_image806
， 其中
Figure 02_image808
為不取決於m 之正負號之複值。
8)當需要組合來自疊對之兩個或多於兩個經偏置目標之量測值時，此可基於
Figure 02_image810
表示進行；若特定Z 值
Figure 02_image812
已知為與疊對相關(例如在圖22(c)或(d)中
Figure 02_image814
nm)，則有效值
Figure 02_image816
可針對兩個偏置值來評估，亦即對應於
Figure 02_image818
的來自量測
Figure 02_image820
及
Figure 02_image822
之偏置
Figure 02_image824
及
Figure 02_image826
之
Figure 02_image828
及
Figure 02_image830
。所推斷疊對接著由以下給定：
Figure 02_image832
。 有效值
Figure 02_image834
之實例可包括：函數
Figure 02_image836
之均值、中值或方式、用於上述
Figure 02_image838
之表達式中之一者，或其他類似度量。
Figure 02_image840
亦可在
Figure 02_image842
周圍之Z 範圍內經積分。
9)若如上文所描述之偏置量測對受光柵不平衡性影響，則此可使自身顯現為稍微不同
Figure 02_image844
值，例如
Figure 02_image846
nm及
Figure 02_image848
nm下出現之疊對特徵。
Figure 02_image850
及
Figure 02_image852
可分別自
Figure 02_image854
及
Figure 02_image856
獲得。此為下文描述之實施例「用於DBO之光柵不平衡性之偵測及校正」之一般化。
10)若僅對疊對、CD或X 空間中之其他特徵而非層厚度之精確量測(Z 空間)感興趣，則量測解譯變得對入射角之小誤差不敏感。舉例而言，若入射角標稱地為45度，但真實入射角為45.1度，則此將產生
Figure 02_image858
中特徵之Z 位置之小移位。這對於推斷X 相關特徵並非問題。此為本文中所描述之「工具預對準校正」實施例之一般化。
11)可針對目標或目標層之實際折射率校正資料(以上實例針對跨越整個目標非常接近
Figure 02_image860
之折射率)。可在自
Figure 02_image862
至
Figure 02_image864
之轉換之前施加此校正。校正特異於橫跨給定豎直距離之層之材料；用於不同層集合之多個校正可施加至相同輸入資料
Figure 02_image866
，從而產生多個
Figure 02_image868
或多個
Figure 02_image870
資料集。此等多個資料集可經組合或可個別地解譯。
12)類似於先前實施例，信號可分裂成
Figure 02_image872
空間中之對稱及非對稱部分，其中
Figure 02_image874
且
Figure 02_image876
且單獨考慮其傅立葉變換。此分裂亦可在傅立葉變換之後進行。
13)使用者可能想要最佳化程序參數，使得臨界尺寸具有特定期望值。程序參數之實例為抗蝕劑上之曝光劑量。圖22(d)中之交叉相關曲線(函數)並不具有清晰定界特徵。此為光學繞射限制之結果。為了自此類曲線判定特徵之CD值，準則，諸如臨限值可經界定。此臨限值可藉由使用非零繞射，甚至互補繞射階
Figure 02_image878
在CD等於間距一半之特定情況下變為零的事實來校準。使用者可藉由執行以下步驟實現此情況： ●形成程序參數發生改變之一系列目標，使得CD發生改變。 ●使用此實施例之方法獲得與CD相關之交叉相關曲線(對於特定值
Figure 02_image880
)。 ●識別
Figure 02_image882
及
Figure 02_image884
接近零之目標。找到臨限值使得高於臨限值之交叉相關曲線之部分具有等於目標間距之一半之寬度。 ●使用在步驟c中找到之臨限值以將CD值指派至其他交叉相關曲線。
14)CD亦可直接自資料之
Figure 02_image886
表示估計。界定
Figure 02_image888
(CD/間距比率)且當已知CD對應於特定值
Figure 02_image890
時，則可大致保持以下關係：
Figure 02_image892
。 因此，若例如
Figure 02_image894
及
Figure 02_image896
已知，或若
Figure 02_image898
及
Figure 02_image900
已知，則有可能求解a 且因此獲得CD。 若
Figure 02_image902
已知為與具有兩個不同CD值，亦即
Figure 02_image904
及
Figure 02_image906
之兩個特徵之交叉相關相關，則可界定
Figure 02_image908
且
Figure 02_image910
。上述等式接著變為
Figure 02_image912
。 若
Figure 02_image914
對於三個m 值，例如
Figure 02_image916
已知，則可對a 及b 之值求解。替代地，若a 或b 經由其他方式已知，則另一者可自僅兩個m 值之
Figure 02_image918
值獲得。 15)儘管數學自繞射效率R 開始寫入，但程序亦可施加至繞射強度I ，亦即源光譜強度與目標繞射效率之乘積。可進行近似使得光瞳空間
Figure 02_image920
中之強度可基於零階之精確
Figure 02_image922
光瞳座標轉譯至
Figure 02_image924
空間或
Figure 02_image926
空間，即使照明橫跨(窄)光瞳座標範圍，如由照明光學器件之數值孔徑所界定。該源可使用高諧波產生，從而在波數
Figure 02_image928
空間中產生具有藉由固定間隔間隔開之多個峰值之源光譜，例如間距大致為2
Figure 02_image930
之自51
Figure 02_image930
至99
Figure 02_image930
之大致25個峰值。此將產生以固定間隔取樣之繞射效率
Figure 02_image933
及大致固定間隔下之繞射效率
Figure 02_image935
。如信號處理中一般已知，此將產生頻疊：在將繞射強度I 自互反空間傅立葉變換至真實空間為
Figure 02_image937
或
Figure 02_image939
之後，單個層厚度H 在
Figure 02_image941
或
Figure 02_image943
中將在多個Z 值處出現。舉例而言，疊對可呈現為在第一值
Figure 02_image945
處及在第二值
Figure 02_image947
Figure 02_image949
處與
Figure 02_image951
值相關，且有可能亦與更多值相關。諸如疊對等單個結構參數之推斷可針對此等
Figure 02_image953
值中之一或多者進行。
16)為了針對廣泛範圍之波數及繞射階量測繞射效率
Figure 02_image955
，有可能組合來自具有不同照明光譜的關於同一目標之多個量測之結果。因此，變得有可能區分例如來自波長12 nm之
Figure 02_image957
繞射與來自波長18 nm之
Figure 02_image959
繞射。可藉由將光譜濾光器，諸如帶通濾光器置於SXR光束路徑中之某處，目標下游或上游而改變光譜。濾光器可為反射濾光器或透射濾光器。其可藉助於多層塗層或藉由使用材料(例如，鋁、鋯、釕、金)之吸收屬性達成光譜選擇。目標可被設計成具有內建式多層結構以增強或抑制專用波長範圍內之反射率。SXR輻射可穿過可調諧單色器。
17)如藉由等式E2.3及E2.4所示，自
Figure 02_image961
空間至
Figure 02_image963
空間之變換取決於入射角(
Figure 02_image965
)或一般而言取決於鏡面反射輻射之
Figure 02_image967
向量，其藉由
Figure 02_image969
及照明之方位角兩者界定。藉由組合均具有相同照明光譜之不同入射角及/或不同方位角下之量測，有可能擴展所涵蓋之
Figure 02_image971
範圍。舉例而言，方位角可以90度之倍數或180度之倍數步進。
18)
Figure 02_image973
表示可用於機器學習方法中之特徵提取。舉例而言，
Figure 02_image973
自身或
Figure 02_image973
中之峰值位置可用作基於經量測或經模擬之參考數據進一步經訓練之回歸模型或神經網路之輸入。此可用於校正用於導出
Figure 02_image973
之假定，例如單個散射體近似(其在此等波長下並非絕對有效)、明顯不同於1之折射率、更多複雜幾何形狀等。此為實施例「用於資料之緊湊表示之光瞳變換」之一般化。
19)在使繞射階，諸如波長12 nm之三階及18 nm之二階重疊之情況下，貢獻值的比率一般而言取決於入射角或方位角，因為其取樣不同
Figure 02_image977
值。在含有例如12 nm及18 nm兩者之寬頻SXR光譜的情況下，不可能明確地將整個繞射圖案映射至
Figure 02_image979
空間。然而，有可能將用於多個入射角之資料集各自變換至逆空間中(如在實施例「用於資料之緊湊表示的SXR中之光瞳變換」中)並將此用於機器學習(ML)。多個入射角之組合將多樣性添加至資料，因此有助於ML演算法之較佳效能。在參數推斷期間，可使用經訓練ML演算法以及同樣可使用在多個入射角下獲取之資料。
20)處理重疊階之另一方式係藉助於反覆程序。此反覆程序可包含以下步驟： ●產生
Figure 02_image981
之「第一猜測」估計值，例如藉由針對所設計單位單元使用馬克士威求解軟體。(有可能針對不同入射角、方位角或偏振產生多個第一猜測。舉例而言，具有1、2、5、10、20、30、40、45、60或80度差之兩個入射角。對於較接近於法線之入射角需要較大步長)。儘管小於20度之入射角由於一些工具之當前硬體限制可更切實可行(或基本上實行)，但可設想其他工具設計，其允許較大角度改變而無晶圓積垢鏡面及其他硬體；例如用於透射繞射(TSAXS))之寬頻硬X射線源。 ●使用SXR光譜之知識將估計值
Figure 02_image983
變換成所估計繞射圖案
Figure 02_image985
。(或多個所估計繞射圖案，若在不同入射角、不同源光譜等下量測相同目標) ●使用一或多個經量測繞射圖案
Figure 02_image987
之差異來更新估計值
Figure 02_image989
，使得(所有)
Figure 02_image991
變得與(all)I 一致。一般而言，進行此操作之方式自疊層成像及相干繞射成像(CDI)已知。 ●將經更新估計值
Figure 02_image993
變換為
Figure 02_image995
表示。(多個
Figure 02_image997
表示，若入射角等發生改變)。 ●基於實際可能性之約束更新
Figure 02_image997
表示。舉例而言，
Figure 02_image997
在並不對應於單位單元中特徵邊界之間的豎直距離的Z 值下必須為零。(若存在對應於不同入射角之多個
Figure 02_image997
表示，則其在特徵之
Figure 02_image1000
位置上必須恆定，但在振幅上不必恆定。) ●若
Figure 02_image1002
明顯經更新：則將
Figure 02_image1004
變換為經更新估計值
Figure 02_image1006
並返回至第二步驟。 ●若
Figure 02_image1008
未明顯經更新：則反覆程序已收斂。可在
Figure 02_image1010
表示或
Figure 02_image1012
表示中進行進一步資料分析，如在本發明中其他處所描述。
21)在使繞射階，諸如波長12 nm之三階及18 nm之二階重疊之情況下，如繞射圖案中之此類模糊位置所量測之強度可經指派給
Figure 02_image1014
中之多個
Figure 02_image1016
對。舉例而言，對於具有間距100 nm及10至20 nm範圍內之SXR光譜之目標，0.2至0.4範圍內之光瞳座標
Figure 02_image1018
經指派給
Figure 02_image1020
且0.3至0.6之光瞳座標經指派給
Figure 02_image1022
。範圍
Figure 02_image1024
經指派給
Figure 02_image1020
及
Figure 02_image1022
兩者。此可視作一方面實施例「用於資料之緊湊表示之光瞳變換」(變換並不考慮繞射階)與另一方面如上述變體(16)、(19)及(20)中之完整解疑之間的混合式方法。此混合式方法之優點在於其可用於傳送經量測繞射圖案
Figure 02_image1027
至
Figure 02_image1029
表示中之所有資訊。此步驟可無損地執行(因為傅立葉變換為雙射的)且並不需要關於重疊之任何假定。包括重疊之解疑之進一步處理可在
Figure 02_image1029
表示或
Figure 02_image1032
表示中進行。
22)儘管此實施例之所有論述係根據例如10 nm至20 nm之SXR波長，但其亦適用於其他X射線波長；更一般而言，相關材料之折射率接近於一的所有波長。其亦適用於硬-X-射線透射(小角度繞射)。在透射中，等式E2.2可用於將波向量轉換至q 空間，而非Eq2.1。在等式E2.3中，角度
Figure 02_image1034
可理解為具有＜90度之值且
Figure 02_image1036
可理解為具有＞90度之值。等式E2.4需要對以下進行修改：
Figure 02_image1038
。用於 DBO 之 光柵不平衡性之偵測及校正
現將描述另一疊對提取實施例，其旨在解決光柵不平衡性之問題；例如其中光柵間隔對於具有引起疊對誤差之正及負偏置之目標不同。此為當波長較小，例如EUV、軟X射線及/或硬X射線時之特定問題，因為此誤差可極大(例如，可觀察到高達50%之不對稱性誤差)。此不對稱性誤差將顯著誤差引入至經量測疊對值中。此實施例之方法係關於剛才描述之實施例。
此實施例之方法提出修正(例如，移位及/或縮放)不對稱性搖擺曲線(亦即，對於特定目標之不對稱性相對於波長之標繪圖)。一個實施例可包含根據具有不同偏置之目標修正各別搖擺曲線中之一者或兩者，使得對於特定不對稱性(例如，不對稱性為零)目標具有相同波長。
此概念可用於量測疊對目標之不同層之間的光柵不平衡性。
用於光柵不平衡性之偵測及校正之一種方法為查看隨波長而變之不對稱性信號中之零交叉(搖擺曲線)。一些度量衡技術(例如，SXR度量衡)實現在單次獲取中經由波長量測此等不對稱性。
圖23針對兩個疊對OV值將不對稱性描繪為波長之函數，兩個疊對OV值各自具有兩個相異層高度H。在此特定說明性實例中，光柵對分別具有層高度H=95 nm及H=96 nm，例如1 nm之光柵不平衡性GI。應注意，GI可較恰當地參考光柵對之光柵之間並不與疊對直接相關的所有差異之組合效應。可見，若疊對發生變化但間隔保持恆定，則零交叉重疊(例如，零交叉對於黑色微量(H=95 nm)及灰色微量(H=96 nm)重疊)。當光柵不平衡性改變時，零交叉之位置發生波長移位。
每一曲線之零交叉僅取決於光柵間隔除以波長。當來自底部光柵之波破壞性地干擾來自頂部光柵之波時，出現零交叉。干擾取決於頂部波與底部波之間的相位差且因此取決於隨相對於波長之光柵間隔縮放之光徑差。
圖24為描述根據此實施例之方法的流程圖。在步驟2400處，在數個不同照明設定(例如，以下中之一者或兩者之不同組合：波長及偏振)下，對至少包含具有各別不同偏置之兩個目標之目標結構執行量測。在步驟2410處，對於每一偏置目標，不對稱分量(不對稱性信號)自在步驟2400處量測之繞射圖案提取且相對於波長標繪(例如，每一偏振，在使用多於一個偏振時)以獲得各別不對稱搖擺曲線。在步驟2420處，判定不對稱性信號之零交叉之位置。接著進一步判定零交叉位置對於正及負經偏置目標是否重疊(亦即，其是否具有共同零交叉波長)。若此等搖擺曲線並不具有共同零交叉位置，則各別零交叉位置之間的波長移位可用作光柵不平衡性之度量。在步驟2430處，若偵測到光柵不平衡性，則可判定對於疊對誤差之校正。此可藉由移位一個不對稱性信號(或這兩個信號)使得兩個不對稱性信號之零交叉重疊而實現。此將明顯減小疊對誤差。
改良校正策略可包含將不對稱性曲線變換成波數空間或其他逆向域。零交叉在波數空間中為等距的且其間距取決於光柵間隔。因此，移位對於光柵間隔並不完全正確。在此實施例中，波數零交叉可自一個量測(關於一個偏置目標)線性地映射至關於另一偏置目標之另一量測。此可包含移位及縮放波數軸線以匹配所有零交叉。波數空間中之變換為非線性的。
除X軸上之移位/縮放以外，亦可存在可用於匹配零交叉之許多其他數學方法。舉例而言，替代線性增長函數，映射
Figure 02_image1040
Figure 02_image1042
或
Figure 02_image1044
可經擬合。此函數f 可為任何合適的函數，或可藉由應用具有多個層之神經網路而實現。
一般化流程之實例可包括以下步驟：(1)繞射圖案量測；(2)視情況，不同波長之特徵提取(通常為對稱或非對稱分量)；(3)多波長變換；(4)視情況，用於組合多個目標之校正；(5)關於所關注參數之映射。
在所有上述實施例中，關於逆空間/域或波數空間/域可包括變換成任何相關空間/域(例如，逆空間、波數空間、波長空間等)。基於傅立葉信號分解之疊對推斷
在另一主要實施例中，以不同方式解決推斷問題(亦即，如何將偵測器信號翻譯為所關注參數，諸如疊對)。應注意，此實施例可為上述實施例中之任一者之互補或替代方案。當互補時，上述方法中之任一者最初可用於例如針對漂移參數之漂移對經量測信號進行濾波或在推斷所關注參數之前推斷及校正層厚度。已觀察到，一些已知推斷方法，諸如不對稱性A+/A-標繪圖(亦即，關於正偏置目標之不對稱性相對於關於負偏置目標之不對稱性之標繪圖)對於基於SXR照明之度量衡器件無效。
所提出方法為部分資料驅動方法，其亦實現已知物理性質之合併。資料驅動方法之概念可理解為意謂自具有已知參數值(例如，已知疊對)之目標關於一組偵測器信號訓練某一推斷模型，且接著在操作期間使用彼經訓練模型推斷參數之值。
舉例而言，自單個晶粒、場或包含具有不同參數值(例如，對於疊對之偏置)之複數個目標(例如，對於疊對之光柵對光柵疊對目標)之基板，推斷模型可經界定並施加於資料。目標為對於關於此等目標(訓練集)之子集的此資料之子集訓練模型且接著使用此模型推斷剩餘資料/目標(測試集)上之偏置。該方法可藉由接著最小化描述推斷偏置與實際程式化偏置之間的差(例如，3σ差)之規定誤差或類似差度量來進行此操作。
當大多數推斷方法依賴於僅訓練逆向模型(例如，自偵測器信號至所關注參數)時，此處提出之方法訓練正向模型(所關注參數至偵測器信號)，其接著可經反轉以執行實際推斷。應注意，正向模型不一定僅取決於所關注參數但亦可取決於一或多個其他參數(如對於下文列舉之特定正向模型之情況)。此模型之優點為藉由界定此正向模型之基本形式，可併入目標回應之物理性質之知識。純資料驅動方法之一般缺點為該等方法並不產生深刻理解且並不利用系統之物理屬性。
該模型可包含以下三項： ● 常數項，其為將自零值參數(例如，零疊對)目標之量測所得之回應，其中在目標之間發生變化之所有其他參數處於其平均值， ● 所關注參數項(例如，疊對項)，其描述偵測器信號至所關注參數(例如，疊對或偏置)之(例如，週期性)回應；以及 ● 一或多個多餘項，其各自描述目標量測之間的任何其他變化。
在實施例中，該一或多個多餘項可經由奇異值分解(SVD)獲得，其中每一項包含單個值或SVD分量。
在實施例中，疊對項可例如使用傅立葉分解而分解成諧波。在疊對之量測中，此尤其與用於實例之週期性目標相關，使得所關注參數項描述偵測器信號之週期性回應。
根據實施例，以下等式描述例示性正向模型：
Figure 02_image1046
， 其中： ●
Figure 02_image1048
為用於目標i 之偵測器信號，其中下標j 指代攝影機上之特定像素。此為該模型旨在預測之內容。 ● 第一項
Figure 02_image1050
為表示攝影機信號之常數分量之常數項。 ● 第二項為所關注參數項或疊對項。此實例特異於目標為週期性之週期性回應，其中p 為目標之間距。根據疊對，
Figure 02_image1052
為所討論之目標之疊對(更特定言之，用於訓練，經強加偏置或經強加疊對)，且
Figure 02_image1054
及
Figure 02_image1056
描述疊對回應之第k 個諧波。該模型含有#harm此類諧波；觀察結果已展示介於2與6之間、介於3與5之間的#harm，或#harm = 4可最佳。此項可易於由熟習此項技術者適用於其他所關注參數，無論在週期性目標上量測抑或以其他方式量測。 ● 第三項為描述目標量測之間的任何其他變化之多餘項，諸如除諸如對準等疊對或工具參數之外的堆疊屬性。該模型含有#SVD此類變化，其中每一變化包含SVD分量；觀察結果已展示介於10與30之間、介於10與20之間、介於15與20之間的#SVD，或#SVD = 17可最佳。藉由每一目標i 使用權重
Figure 02_image1058
加權之偵測器信號
Figure 02_image1060
之變化來描述第k 個變化。 具有i 下標(目標索引)之等式表示將等式應用於特定目標；等式之通用形式可省略i 下標。
使此與先前實施例相關，k 類似於先前實施例中之m 且指代偵測器像素之j 類似於先前實施例中之光瞳座標
Figure 02_image1062
。矩陣K 、 L 、 M 與先前實施例中之
Figure 02_image1064
密切相關，因為組合
Figure 02_image1066
可直接映射至像素數目或光瞳
Figure 02_image1068
座標；
Figure 02_image1070
與
Figure 02_image1072
相關。在此，
Figure 02_image1074
可解譯為與
Figure 02_image1076
相關之傅立葉分量，其中
Figure 02_image1078
為與疊對相關之
Figure 02_image1080
-值。總和
Figure 02_image1082
捕捉其他目標屬性，諸如光柵不對稱性之變化。
為了訓練該模型，偵測器信號項
Figure 02_image1084
係關於用於具有已知偏置
Figure 02_image1086
之目標的信號之訓練集。信號之此訓練集用於基於此資料擬合(例如，在最小二乘法意義上)參數
Figure 02_image1088
、
Figure 02_image1090
、
Figure 02_image1092
、
Figure 02_image1094
以及
Figure 02_image1096
。舉例而言，此可藉由將訓練資料隨機劃分成多個子集，且接著按順序基於其他子集訓練每一子集來進行。此訓練正向模型，例如固定
Figure 02_image1098
、
Figure 02_image1100
、
Figure 02_image1102
、
Figure 02_image1104
。
應注意，視情況，一或多個處理操作可對訓練集
Figure 02_image1106
執行。僅舉例而言(可採用其他預處理方法)，處理可包含以下步驟中之一或多者： ●積分各行上之攝影機信號(例如，判定逐行積分和(CWIS))； ●串接(平均化)標稱及旋轉定向之第一階，因此總共有四個「階」。應注意，不存在不對稱性計算； ●基於呈四階之總強度針對每一目標正規化信號； ●移除離群值(其可例如基於SVD權重或最終殘差來識別)； ●藉由高斯平滑化函數對信號進行平滑化。舉例而言，卷積寬度
Figure 02_image1108
可介於0.5與2.5像素之間、0.75與1.75像素之間、1與1.5像素之間或大致為
Figure 02_image1110
像素。應注意，作為高斯平滑化之替代方案，傅立葉域低通濾光器可用於減小脈衝雜訊之(已經較低)影響。
應注意，諧波之數目#harm、SVD分量之數目#SVD及卷積寬度
Figure 02_image1112
中之一或多者可被視為超參數以在該模型之主要訓練之前在超參數最佳化中固定。
應注意，作為高斯平滑化之替代方案，傅立葉域低通濾光器可用於減小脈衝雜訊之(已經較低)影響。調平X中之誤差可藉由移位信號來校正。舉例而言，此可藉由將移位添加至推斷模型(或實際上三個移位，一個移位用於三個量測中之每一者)來實施。這需要將子像素移位施加於資料之可能性，這在實施上述低通濾光器時為不重要的。
對於多餘項，可對偵測器行索引v、影像i 之資料矩陣執行實際SVD。同樣，可施加預處理，包含以下中之一或多者：針對標稱及旋轉影像計算強度之逐行積分和(CWIS)；按次序藉由總強度進行正規化並自旋轉CWIS減去標稱CWIS；例如自右側不對稱性減去左側不對稱性以用於感測器校正。
為了推斷，偵測器信號項
Figure 02_image1114
係關於處理一或多個影像以判定所關注參數，且參數
Figure 02_image1116
、
Figure 02_image1118
、
Figure 02_image1120
、
Figure 02_image1122
固定為訓練中學習之值。所關注參數(例如，疊對)
Figure 02_image1124
之值(應注意，此疊對值將為疊對與既定偏置之組合，若目標有意地經偏置)且每一目標之SVD權重
Figure 02_image1126
接著經擬合(例如，同樣在最小二乘法意義上)。
此方法使得能夠訓練基於實體的正向模型，與直接訓練反向(推斷)模型相反。舉例而言，可添加正則化以強加實體約束。藉助於特定實例，瞭解僅低頻率X內容含有疊對資訊(這在上文藉由CWIS及平滑化步驟解決)。此可較佳藉由在實際推斷模型中經由正則化描述來解決。類似地，可較佳經由正則化實施諧波及SVD分量之數目之硬截止。
此方法之另一優點為其使用完整信號，與僅非對稱部分相反(如例如標準A+/A-分析中所進行)。
上文所提及之實施例中之每一者可用於排除、移除、抑制或校正一或多個多餘參數，例如入射角或光柵不平衡性之影響。上文所提及之實施例中之每一者亦可用以推斷例如疊對及層厚度等所關注參數或例如光柵高度不平衡性等多餘參數。
可需要自度量衡量測之經量測資料排除多餘參數之影響以便獲得微影處理參數，例如疊對、結構尺寸、結構光學屬性、臨界尺寸或焦點之準確量測結果。多餘參數可包含入射角變化、厚度漂移或光柵高度漂移(亦可被稱作間隔差或光柵不平衡性)及結構不對稱性中之一或多者。
實施例中之一些給出之方法不僅用於校正量測誤差而且亦可量測多餘參數之值。多個實施例亦可經組合且同時或隨後實施於一個量測資料。
視情況，上文所提及之實施例為資料驅動方法或模型訓練。視情況，上文所提及之實施例中之許多可包含不同於疊層成像及其他形式之相干繞射成像(CDI)之非反覆方法。上文所提及之實施例亦不同於通常用作正向模型之晶體學。
上文所提及之實施例可為「誤差校正」(亦即排除多餘參數對例如疊對之影響)或「特徵提取」，其可不同於例如可包含涉及諸如嚴密耦合波分析(RCWA)及非線性回歸等嚴密正向模型之「重構」。優點中之一者為並不需要嚴密正向模型。
在後續經編號條項中揭示另外實施例： 1. 一種度量衡方法，其包含： 獲得關於基板上之一或多個結構中之每一者之至少一個量測的量測資料；該量測資料取決於一或多個漂移參數，該等漂移參數包含至少一個相互相依漂移參數，其中每一量測取決於隨照明設定及該至少一個相互相依漂移參數相互相依地改變之結構回應度量；及 基於該結構回應度量或相關度量之大致不變變換校正該量測資料。 2. 如條項1之方法，其中該照明設定包含用於獲得該量測資料之量測照明之一或多個波長。 3. 如條項2之方法，其中量測照明包含在0.01 nm至20 nm範圍內之一或多個波長。 4. 如條項2或3之方法，其中該至少一個相互相依漂移參數包含該結構上之該量測照明之入射角。 5. 如條項4之方法，其中該入射角具有介於20與90度之間的標稱值。 6. 如前述條項中任一項之方法，其中該至少一個相互相依漂移參數包含該基板上之一或多個層之總厚度。 7. 如前述條項中任一項之方法，其中該結構回應度量之大致不變變換描述一組至少一個相互相依漂移參數與該照明設定對，其對於該結構回應度量各自具有大致共同值。 8. 如前述條項中任一項之方法，其中該變換包含將相互相依參數之第一值變換為相互相依參數之第二值及縮放照明設定之第一值以獲得照明設定之第二值；該縮放包含相互相依參數之第二值或其三角函數與相互相依參數之第一值或其三角函數之比率。 9. 如前述條項中任一項之方法，其中該結構包含光柵結構且該結構回應度量包含該結構之繞射效率度量。 10.   如前述條項中任一項之方法，其中校正該量測資料之該步驟包含： 針對該量測資料判定一或多個偏導數，每一偏導數就該一或多個漂移參數中之每一者而言描述該等量測之變化，其中針對該至少一個相互相依漂移參數判定偏導數包含判定該結構回應度量或相關度量之大致不變變換之偏導數；及 基於該一或多個偏導數校正該量測資料以獲得該經校正量測資料。 11.    如條項10之方法，其包含判定描述該等量測中之每一者相對於參考量測值之差之差資料的初始步驟；該量測資料包含該差資料及該參考量測值。 12.   如條項11之方法，其中該參考量測值包含該等量測之平均值。 13.   如條項11或12之方法，其包含藉由就該差資料及該等偏導數之係數而言執行該差資料及該等偏導數之最小化而判定經校正量測資料，該經校正量測資料減去了一分量，最小化估計該分量與該一或多個漂移參數之漂移相關。 14.   如條項10至13中任一項之方法，其中該等量測各自包含在偵測器平面處藉由偵測器捕捉之影像。 15.   如條項14之方法，其中該方法包含將該量測資料自影像平面表示映射至光瞳平面表示。 16.   如條項14或15之方法，其中該等漂移參數進一步包含關於偵測器位置之一或多個參數。 17.   如條項16之方法，其中針對關於偵測器位置之一或多個參數判定偏導數包含針對影像平面之第一方向及第二方向中之每一者執行以下步驟： 針對每一影像之每一像素判定在各別方向上的彼像素之任一側上之鄰近像素之量測值之間的差除以在彼方向上之像素大小之兩倍。 18.   如條項16或17之方法，其中針對關於偵測器位置之一或多個參數判定偏導數包含： 將該量測資料自原始影像平面表示映射至光瞳平面表示； 將擾動強加於光瞳平面表示； 將受擾動光瞳平面表示變換回至受擾動影像平面表示；以及 將偏導數判定為受擾動影像平面表示與原始影像平面表示之間的差除以擾動。 19.   如條項10至18中任一項之方法，其中該等漂移參數進一步包含方位角。 20.   如條項10至19中任一項之方法，其中該等漂移參數進一步包含照明功率及照明光束發散度中之一者或兩者。 21.   如條項20之方法，其中藉由使用卷積核心卷積光瞳空間中之每一量測並自該卷積減去原始量測來估計照明光束發散度之偏導數。 22.   如條項21之方法，其中藉由將該等量測除以標稱源功率來估計照明功率之偏導數。 23.   如前述條項中任一項之方法，其中該一或多個結構包含複數個類似結構。 24.   如前述條項中任一項之方法，其中該等漂移參數進一步包含方位角。 25.   如前述條項中任一項之方法，其進一步包含： 就描述對目標之該所關注參數之回應的至少一個所關注參數項、描述該目標之量測之間的其他變化之一或多個多餘項及表示該經校正量測資料之常數分量之常數項而言獲得描述經量測信號之經訓練正向模型；及 使用該經訓練正向模型自該經校正量測資料推斷該所關注參數之值。 26.   如條項25之方法，其中該推斷步驟包含使該所關注參數及對於該一或多個多餘項中之每一者之加權擬合於經訓練正向模型上之經校正量測資料。 27.   如條項25或26之方法，其中該一或多個多餘項係自奇異值分解判定。 28.   如條項27之方法，其包含複數個多餘項，該複數個多餘項各自關於單獨奇異值分解分量。 29.   如條項28之方法，其包含將奇異值分解分量之數目最佳化為最佳化階段中之超參數之步驟。 30.   如條項25至29中任一項之方法，其中藉由傅立葉級數描述對目標之所關注參數之該回應。 31.   如條項30之方法，其中該至少一個所關注參數項包含複數個所關注參數項，該複數個所關注參數項各自關於由於傅立葉分解之單獨諧波。 32.   如條項31之方法，其包含將諧波之數目最佳化為訓練階段中之超參數之步驟。 33.   如條項25至32中任一項之方法，其包含在訓練階段中在已知所關注參數之值之情況下對訓練資料進行模型訓練。 34.   如條項25至33中任一項之方法，其中所關注參數為疊對。 35.   如條項25至34中任一項之方法，其包含將正則化施加於該模型以基於已知物理性質約束結果。 36.   一種自該量測資料推斷所關注參數之值之方法，其包含： 獲得該量測資料，該量測資料關於自偵測器上捕捉之目標散射之輻射； 就描述對目標之該所關注參數之回應的至少一個所關注參數項、描述該目標之量測之間的其他變化之一或多個多餘項及表示該量測資料之常數分量之常數項而言獲得描述經量測信號之經訓練正向模型；以及 使用該經訓練正向模型自該量測資料推斷該所關注參數之值。 37.   如條項36之方法，其中該推斷步驟包含使該所關注參數及對於該一或多個多餘項中之每一者之加權擬合於經訓練正向模型上之量測資料。 38.   如條項36或37之方法，其中該一或多個多餘項係自奇異值分解判定。 39.   如條項38之方法，其包含複數個多餘項，該複數個多餘項各自關於單獨奇異值分解分量。 40.   如條項39之方法，其包含將奇異值分解分量之數目最佳化為最佳化階段中之超參數之步驟。 41.   如條項36至40中任一項之方法，其中該至少一個所關注參數項包含複數個所關注參數項，該複數個所關注參數項各自關於由於傅立葉分解之單獨諧波。 42.   如條項41之方法，其包含將諧波之數目最佳化為訓練階段中之超參數之步驟。 43.   如條項36至42中任一項之方法，其包含在訓練階段中在已知所關注參數之值之情況下對訓練資料進行模型訓練。 44.   如條項36至43中任一項之方法，其中所關注參數為疊對。 45.   如條項36至44中任一項之方法，其包含將正則化施加於該模型以基於已知物理性質約束結果。 46.   一種度量衡方法，其包含： 獲得關於基板上之一或多個結構中之每一者之至少一個量測的量測資料； 將該量測資料變換至互反空間中以獲得互反量測資料； 進一步變換該互反量測資料以獲得經變換量測資料；以及 自該經變換量測資料推斷關於基板之輪廓參數值。 47.   如條項46之度量衡方法，其中該進一步變換步驟包含傅立葉變換。 48.   如條項46或47之度量衡方法，其中推斷輪廓參數值之步驟包含判定進一步經變換量測資料中峰值之位置，及自峰值之位置推斷輪廓參數值。 49.   如條項46至48中任一項之度量衡方法，其中將該量測資料變換至互反空間中之步驟包含以下中之一者： 變換該量測資料使得就逆空間中之逆座標而言表示該量測資料； 變換該量測資料使得就波數空間中之波數而言表示該量測資料； 變換該量測資料使得就波長空間中之波長而言表示該量測資料；或 變換該量測資料使得就動量傳送空間中之動量傳送而言表示該量測資料。 50.   如條項46至49中任一項之度量衡方法，其中該量測資料包含關於對應量測之資料集，對於該等資料集，假定資料集之唯一差異係由於輪廓參數之變化；且 該方法包含在該等變換步驟之前經由該等對應量測獲取此量測資料之導數。 51.   如條項50之度量衡方法，其中該量測資料與涵蓋一時間段之相同的一或多個結構之量測相關，輪廓參數值預期在該時間段內發生改變以獲得時間相依性量測資料；且該方法包含： 對該時間相依性量測資料執行該等變換步驟。 52.   如條項51之度量衡方法，其包含在該等變換步驟之前處理該時間相依性量測資料以獲得連續的時間相依性量測資料。 53.   如條項52之度量衡方法，其中該方法包含判定輪廓參數值隨時間推移之變化。 54.   如條項51至53中任一項之度量衡方法，其中除至少兩個相同結構之間該輪廓參數之變化之外，該量測資料亦與該等結構之量測相關。 55.   如條項54之度量衡方法，其中該輪廓參數值與該至少兩個相同結構中之至少一者相關。 56.   如條項54或55之度量衡方法，其中該至少兩個相同結構包含具有第一偏置之第一結構、具有第二偏置之第二結構及除就該輪廓參數而言之外與該第一結構大體上相同之第三結構； 自來自第一結構及第二結構之量測資料判定疊對值； 對關於第一結構及第三結構之量測資料執行至少該等變換及推斷步驟以針對第一結構及第二結構判定輪廓參數值；以及 針對第一結構與第二結構之間的輪廓參數值之差校正疊對值。 57.   如條項49至56中任一項之度量衡方法，其中該輪廓參數與基板上之抗蝕劑層之層厚度相關。 58.   如條項49至57中任一項之度量衡方法，其包含判定針對該輪廓參數或該輪廓參數之任何變化經校正的所關注參數之值。 59.   如條項49至58中任一項之度量衡方法，其用以獲得量測資料及該輪廓參數之對應值；且將該量測資料用作該訓練資料來執行如條項43之方法。 60.   如條項46至49中任一項之度量衡方法，其中該量測資料至少包含描述該一或多個結構中之不對稱性之不對稱性分量資料；且視情況，執行該進一步變換步驟以針對距離空間中之每一結構獲得複數值光譜。 61.   如條項60之度量衡方法，其中該結構包含至少包含第一層中之第一光柵及第二層中之第二光柵之目標結構。 62.   如條項61之度量衡方法，其中該方法進一步包含判定由第一層散射之第一輻射與由第二層散射之第二輻射之間的路徑長度差。 63.   如條項62之度量衡方法，其中該輪廓參數為疊對且該路徑長度差與疊對相關。 64.   如條項62或63之度量衡方法，其包含： 自該路徑長度差判定純量不對稱性值；及 自該等純量不對稱性值判定輪廓參數。 65.   如條項64之度量衡方法，其包含使用該第一輻射與該第二輻射之間的固定相位差之估計值將純量不對稱性值轉換為真實不對稱性值。 66.   如條項64或65之度量衡方法，其中藉由對各別距離光譜中之峰值進行積分來實現該判定純量不對稱性值。 67.   如條項62或63之度量衡方法，其包含： 在各別距離光譜中之該路徑長度差周圍施加帶通濾光器；及 變換回至該互反空間。 68.   如條項62至67中任一項之度量衡方法，其包含執行以下中之一或多者： 將校正施加於不對稱性分量資料或純量不對稱性值以說明用於偵測該第一輻射及該第二輻射之偵測器之照明光譜及/或回應光譜； 對該第一層與該第二層之間的一或多種介質之折射率施加校正； 使用窗函數濾除不對稱性分量資料之非所要部分。 69.   如條項62之方法，其中該輪廓參數值包含該第一光柵與該第二光柵之間的距離。 70.   如條項69之方法，其中該方法說明該第一層、該第二層及任何中間層之波長或波數相依性折射率函數及穿過繞射輻射層之繞射角，該量測資料藉此與獲得該第一光柵與該第二光柵之間的該距離相關。 71.   如條項70之方法，其中該量測資料進一步包含描述該一或多個結構中之對稱性之對稱性分量資料。 72.   如條項69或70之方法，其中該變換至互反空間中包含判定描述穿過該等層之繞射之波長或波數相依性函數；且 修改折射率函數使得折射率函數與波長或波數相依性函數之乘積可經反轉以在所關注波數範圍內根據該乘積之函數找到波數。 73.   如條項46至49中任一項之度量衡方法，其包含自經變換量測資料判定真實空間中之重建構信號；及 自該重建構信號判定該至少一個輪廓參數。 74.   如條項73之度量衡方法，其中該至少一個輪廓參數包含該一或多個結構之一或多個定位及/或大小參數。 75.   如條項73之度量衡方法，其中該一或多個定位及/或大小參數包含疊對或臨界尺寸中之一者或兩者。 76.   如條項73或75之度量衡方法，其中該一或多個定位及/或大小參數包含邊緣置放及/或邊緣置放誤差。 77.   如條項73至76中任一項之度量衡方法，其中該互反空間為動量傳送空間，使得根據動量傳送描述該經變換量測資料。 78.   如條項77之度量衡方法，其包含將該量測資料自另一互反空間映射至該動量傳送空間。 79.   如條項78之度量衡方法，其中該另一互反空間包含波數或波長空間。 80.   如條項73至79中任一項之度量衡方法，其中該量測資料包含繞射效率或繞射強度或與複數個繞射階之任何振幅度量相關。 81.   如條項73至80中任一項之度量衡方法，其中該重建構信號包含該真實空間中之振幅之自相關。 82.   如條項73至81中任一項之度量衡方法，其中該重建構信號包含振幅較高之區；且 該判定一或多個定位及/或大小參數之步驟包含自振幅較高之該等區中之對應一或多者之大小及/或位置及/或組態判定此等參數。 83.   如條項82之度量衡方法，其中振幅較高之該等區中之至少一些對應於該一或多個定位及/或大小參數中之一不同者。 84.   如條項82或83之度量衡方法，其中在該真實空間中，振幅較高之該等區之對應於第一方向之位置指示該第一方向上之該等定位及/或大小參數中之一或多者，該第一方向對應於垂直於基板平面之方向。 85.   如條項84之度量衡方法，其中該第一方向上之該等定位及/或大小參數中之該一或多者包含以下中之一或多者： 該一或多個結構之一或多個高度；及/或 該一或多個結構之間的一或多個距離及/或其特徵。 6. 如條項82至85中任一項之度量衡方法，其中振幅較高之該等區之對應於平行於基板平面之第二及/或第三方向的大小及/或位置及/或組態指示該第二及/或第三方向上之該等定位及/或大小參數中之一或多者。 87.   如條項86之度量衡方法，其中該第二及/或第三方向上之該等定位及/或大小參數中之該一或多者包含以下中之一或多者： 該一或多個結構中之一或多者之寬度、臨界尺寸或任何其他尺寸； 該一或多個結構中之至少兩者之寬度、臨界尺寸或任何其他尺寸之差及/或同一結構之特徵； 該一或多個結構中之至少兩者之間的疊對或偏移；及/或 該一或多個結構中之一或多者中之結構不對稱性。 88.   如條項86或87之度量衡方法，其中指示在平行於基板平面之第二及/或第三方向上之該等定位及/或大小參數中之一或多者的該等區在該第二及/或第三方向上之大小及/或位置及/或組態包含以下中之一或多者： 該等區中之一或多者相對於原點之偏移； 該等區中之一或多者之寬度；及/或 該等區中之一或多者之輪廓之平坦區的尺寸。 89.   如條項87或88之度量衡方法，其中該一或多個結構包含兩個交叉相關結構，該兩個交叉相關結構各自具有第一間距，該方法包含根據以下判定該兩個交叉相關結構中之一者或兩者之寬度或臨界尺寸： 若兩個交叉相關結構之寬度之總和小於或等於該第一間距，則該等區中之一或多者之寬度或臨界尺寸對應於該兩個交叉相關結構中之較大者之寬度或臨界尺寸；且 若兩個交叉相關結構之寬度之總和大於或等於該第一間距，則該等區中之一或多者之寬度或臨界尺寸將對應於該第一間距與該兩個交叉相關結構中之較小者之寬度或臨界尺寸的差。 90.   如條項87至89中任一項之度量衡方法，其中將該等區中之一或多者之該寬度或臨界尺寸判定為振幅較高之各別區之最高值與最低值之間的中點處之全寬半最大值及/或該區之各別實數值交叉相關函數。 91.   如條項82至91中任一項之度量衡方法，其中該一或多個結構包含包含兩個或多於兩個經偏置目標之組合目標且該方法包含： 將振幅較高之該等區中之至少一者判定為與關於該組合目標之疊對及該真實空間中之相關值相關的區； 基於與疊對相關之該區針對每一偏置值判定該真實空間中之各別位置值；以及 自該等各別位置值判定疊對值。 92.   如條項91之度量衡方法，其中該組合目標受光柵不平衡性影響，使得對於該兩個或多於兩個經偏置目標中之至少兩者存在與疊對及該真實空間中之各別相關值相關的該各別不同區；且 該方法包含自其各別相關值判定每一各別位置值。 93.   如條項82至92中任一項之度量衡方法，其包含判定用以校準重建構信號之校準；該校準包含： 形成程序參數發生改變之複數個目標，使得每一目標之臨界尺寸亦發生改變； 判定每一目標之重建構信號及對應交叉相關函數； 對於偶數繞射階之互補對，識別與臨界尺寸相關之該重建構信號之區為零或接近零的目標； 判定臨限值使得對應於該目標及重建構信號之該區之交叉相關函數中高於臨限值之一部分具有等於目標間距之一半之寬度；以及 使用該臨限值將臨界尺寸值指派給其他交叉相關函數中之一或多者。 94.   如條項82至93中任一項之度量衡方法，其包含： 將真實空間中振幅較高之該等區中之至少一者識別為與該一或多個結構之臨界尺寸相關之區；及 自對應於與對應於第一較高繞射階之臨界尺寸相關之該區的該重建構信號之第一值與對應於與對應於具有不同繞射階數之第二較高繞射階之臨界尺寸相關之該區的該重建構信號之第二值的比率判定該臨界尺寸。 95.   如條項73至94中任一項之度量衡方法，其中對該互反空間中之最佳化區執行進一步變換步驟；其中因以下中之一或多者對最佳化區進行最佳化： 最佳化區中無遺漏資料； 對於該互反空間中之每一值，繞射階之連續範圍由該最佳化區覆蓋；以及 僅涵蓋可明確提取之組合。 96.   如條項73至95中任一項之度量衡方法，其包含自該重建構信號在一個、兩個或三個維度上建構該一或多個結構之完整重建構。 97.   如條項73至96中任一項之度量衡方法，其包含對該一或多個結構及/或相關層之實際折射率施加校正。 98.   如條項73至97中任一項之度量衡方法，其中該重建構信號包含來自對於相同的一或多個結構之使用不同照明光譜之多個量測的結果之組合。 99.   如條項73至98中任一項之度量衡方法，其中該量測資料與至少三個繞射階相關。 100.  如條項73至99中任一項之度量衡方法，其中該量測資料與至少一對互補高階與零階；或 兩對互補高階相關。 101.  如條項73至98中任一項之度量衡方法，其中該量測資料僅與一對互補高階相關，且該方法包含： 根據垂直於基板平面之第一方向判定該重建構信號之複數值對，其各自關於該對互補高階中之一各別者；及 自該複數值對估計該一或多個結構在平行於基板平面之第二或第三方向上之位置。 102.  如條項101之度量衡方法，其中該估計步驟係基於提取該複數值對之第一重建構信號與該複數值對之第二重建構信號之間的相位差。 103.  如條項73至102中任一項之度量衡方法，其包含將相位梯度校正施加於重建構信號。 104.  如條項73至103中任一項之度量衡方法，其包含將該量測資料分裂成對稱及非對稱分量並單獨地處理每一分量。 105.  如條項73至104中任一項之度量衡方法，其包含使用真實空間中表示之該重建構信號；及/或其特徵以作為用於模型之輸入並基於參考資料來訓練該模型，使得經訓練模型能夠校正產生重建構信號時所使用之任何假定。 106.  如條項105之度量衡方法，其包含使用經訓練模型校正產生重建構信號時所使用之任何假定。 107.  一種度量衡方法，其包含： 使用複數個量測設定獲得關於基板上之第一結構之量測的第一量測資料及關於該基板上之第二結構之量測的第二量測資料，該第一結構及該第二結構在其間具有經強加偏置之差異； 判定該第一量測資料與該量測設定之間的第一關係及該第二量測資料與該量測設定之間的第二關係； 校正該第一量測資料及/或該第二量測資料以相對於該第二關係修正該第一關係，使得其對於特定量測值具有共同量測設定；以及 基於經校正之該第一量測資料及/或該第二量測資料推斷輪廓參數值。 108.  如條項107之度量衡方法，其中校正步驟包含施加映射函數或模型，該映射函數或模型相對於第二關係修正第一關係，使得其對於特定量測值具有共同量測設定。 109.  如條項108之度量衡方法，其包含將第一及第二量測資料變換至波數或波長空間中以獲得反向第一量測資料及反向第二量測資料；且 其中在該波數或波長空間中對該反向第一量測資料及反向第二量測資料執行該施加映射函數或模型。 110.  如條項107、108或109之度量衡方法，其中該量測資料包含所量測不對稱性資料且該特定量測值為零不對稱性。 111.  如條項107至110中任一項之度量衡方法，其中該校正步驟包含相對於該另一關係移位及/或縮放該第一關係中之一者。 112.  如條項107至111中任一項之度量衡方法，其中該輪廓參數為疊對。 113.  如條項107至112中任一項之度量衡方法，其中該量測設定為量測照明之波長。 114.  如條項107至113中任一項之度量衡方法，其包含在該校正步驟之前對於該特定量測值自該量測設定之差異之量值判定第一結構與第二結構之間的任何光柵不平衡性之量度。 115.  如條項46至114中任一項之度量衡方法，其包含使用EUV、軟X射線或硬X射線照明來照明目標。 116.  如前述條項中任一項之方法，其包含執行該等量測以獲得該量測資料。 117.  一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該指令可用於至少執行如條項1至106中任一項之方法的處理及判定位置之步驟。 118.  一種處理器及相關儲存媒體，該儲存媒體包含如條項117之電腦程式，使得該處理器可用於執行如條項1至106中任一項之方法。 119.  一種度量衡器件，其包含如條項118之處理器及相關儲存媒體，以便可用於執行如條項1至116中任一項之方法。 120.  如條項119之度量衡器件，其可用於自經校正量測資料判定所關注參數。 121.  如條項120之度量衡器件，其中該所關注參數包含疊對、臨界尺寸、焦點、已經歷微影程序之基板上之邊緣置放誤差中之一或多者。 122.  如條項120之度量衡器件，其中該所關注參數包含該結構之位置。 123.  一種微影裝置配置，其包含如條項119至122中任一項之度量衡器件。 124.  一種微影製造單元，其可用於執行如條項1至116中任一項之方法。 125.  一種度量衡器件，其可用於執行如條項1至116中任一項之方法。
在後續經編號條項中揭示另外實施例： 1.一種度量衡方法，其包含：將輻射照明於基板上；獲得關於該基板上之一或多個結構中之每一者之至少一個量測的量測資料；使用傅立葉相關變換將該量測資料變換成經變換量測資料；以及自該經變換量測資料提取該基板之特徵，或排除多餘參數之影響。 2.如條項1之度量衡方法，其中該一或多個結構藉由微影裝置投影於基板上。 3.如條項1或2之度量衡方法，其中使用傅立葉相關變換將該量測資料變換成經變換量測資料包含將該量測資料自互反空間變換至真實空間。 4.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中將該量測資料變換至頻域包含傅立葉變換。 5.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中該方法包含資料驅動步驟或訓練模型。 6.如條項1至4中任一項之度量衡方法，其中該方法為非反覆方法。 7.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中該方法不包括嚴密正向模型。 8.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中自該經變換量測資料提取該基板之特徵之步驟包含判定該經變換量測資料中峰值之位置及自該峰值之該位置提取該基板之特徵。 9.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中該量測資料與涵蓋一時間段之相同的一或多個結構之量測相關，該特徵預期在該時間段內發生改變以獲得時間相依性量測資料；且該方法包含： 對該時間相依性量測資料執行該傅立葉相關變換步驟，其中視情況，該方法包含判定該特徵隨時間推移之變化。 10.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中傅立葉相關變換步驟執行多次。 11.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中該量測資料包含描述該一或多個結構中之不對稱性的該量測資料之至少一不對稱性分量。 12.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中執行傅立葉相關變換以針對距離空間中之該一或多個結構獲得複數值光譜。 13.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中該一或多個結構包含至少包含第一層中之第一光柵及第二層中之第二光柵之目標結構。 14.如條項13之度量衡方法，其中該基板之該特徵包含第一光柵與第二光柵之間的距離。 15.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中該量測資料進一步包含描述該一或多個結構中之對稱性之對稱性分量資料。 16.如前述條項中任一項之度量衡方法，其包含自經變換量測資料判定真實空間中之重建構信號；及 自重建構信號判定該一或多個結構之一或多個定位及/或大小參數。 17.如條項16之度量衡方法，其中該一或多個定位及/或大小參數包含疊對或臨界尺寸中之一者或兩者。 18.如條項16或17之度量衡方法，其中該一或多個定位及/或大小參數包含邊緣置放及/或邊緣置放誤差。 19.如條項16至18中任一項之度量衡方法，其中該重建構信號包含真實空間中之振幅之自相關。 20.如條項16至19中任一項之度量衡方法，其中該重建構信號包含振幅較高之區；且 判定一或多個定位及/或大小參數之步驟包含自振幅較高之該等區中之對應一或多者之大小及/或位置及/或組態判定此等參數。 21.如條項20之度量衡方法，其中振幅較高之該等區中之至少一些對應於該一或多個定位及/或大小參數中之一不同者。 22.如條項20或21之度量衡方法，其中在真實空間中，振幅較高之該等區之對應於第一方向的位置指示在該第一方向上之定位及/或大小參數中之一或多者，該第一方向對應於垂直於基板平面之方向。 23.如條項22之度量衡方法，其中在該第一方向上之定位及/或大小參數中之一或多者包含以下中之一或多者： 該一或多個結構之一或多個高度；及/或 該一或多個結構之間的一或多個距離及/或其特徵。 24.如條項20至23中任一項之度量衡方法，其中振幅較高之該等區之對應於平行於基板平面之第二及/或第三方向之大小及/或位置及/或組態指示在第二及/或第三方向上之定位及/或大小參數中之一或多者。 25.如條項24之度量衡方法，其中在該第二及/或第三方向上之定位及/或大小參數中之一或多者包含以下中之一或多者： 該一或多個結構中之一或多者之寬度、臨界尺寸或任何其他尺寸； 該一或多個結構中之至少兩者之寬度、臨界尺寸或任何其他尺寸之差及/或同一結構之特徵； 該一或多個結構中之至少兩者之間的疊對或偏移；及/或 該一或多個結構中之一或多者中之結構不對稱性。 26.如條項24或25之度量衡方法，其中指示在平行於基板平面之第二及/或第三方向上之定位及/或大小參數中之一或多者的該等區在該第二及/或第三方向上之大小及/或位置及/或組態包含以下中之一或多者： 該等區中之一或多者相對於原點之偏移； 該等區中之一或多者之寬度；及/或 該等區中之一或多者之輪廓之平坦區的尺寸。 27.如條項25或26之度量衡方法，其中該一或多個結構包含各自具有第一間距之兩個交叉相關結構，該方法包含根據以下判定兩個交叉相關結構中之一者或兩者之寬度或臨界尺寸： 若兩個交叉相關結構之寬度之總和小於或等於該第一間距，則該等區中之一或多者之寬度或臨界尺寸對應於該兩個交叉相關結構中之較大者之寬度或臨界尺寸；且 若兩個交叉相關結構之寬度之總和大於或等於該第一間距，則該等區中之一或多者之寬度或臨界尺寸將對應於該第一間距與該兩個交叉相關結構中之較小者之寬度或臨界尺寸的差。 28.如條項25至27中任一項之度量衡方法，其中將該等區中之一或多者之寬度或臨界尺寸判定為振幅較高之各別區之最高值與最低值之間的中點處之全寬半最大值及/或該區之各別實數值交叉相關函數。 29.如條項20至28中任一項之度量衡方法，其中該一或多個結構包含包含兩個或多於兩個經偏置目標之組合目標且該方法包含： 將振幅較高之該等區中之至少一者判定為與關於該組合目標之疊對及該真實空間中之相關值相關的區； 基於與疊對相關之該區針對每一偏置值判定該真實空間中之各別位置值；以及 自該等各別位置值判定疊對值。 30.如條項29之度量衡方法，其中該組合目標受光柵不平衡性影響，使得對於兩個或多於兩個經偏置目標中之至少兩者存在與疊對及真實空間中之各別相關值相關的各別不同區；且 該方法包含自其各別相關值判定每一各別位置值。 31.如條項20至30中任一項之度量衡方法，其包含判定用以校準重建構信號之校準；該校準包含： 形成程序參數發生改變之複數個目標，使得每一目標之臨界尺寸亦發生改變； 判定每一目標之重建構信號及對應交叉相關函數； 對於偶數繞射階之互補對，識別與臨界尺寸相關之該重建構信號之區為零或接近零的目標； 判定臨限值使得對應於該目標及重建構信號之該區之交叉相關函數中高於臨限值之一部分具有等於目標間距之一半之寬度；以及 使用該臨限值將臨界尺寸值指派給其他交叉相關函數中之一或多者。 32.如條項20至31中任一項之度量衡方法，其包含： 將真實空間中振幅較高之該等區中之至少一者識別為與該一或多個結構之臨界尺寸相關之區；及 自對應於與對應於第一較高繞射階之臨界尺寸相關之該區的該重建構信號之第一值與對應於與對應於具有不同繞射階數之第二較高繞射階之臨界尺寸相關之該區的該重建構信號之第二值的比率判定該臨界尺寸。 33.如條項16至32中任一項之度量衡方法，其中對該互反空間中之最佳化區執行進一步變換步驟；其中因以下中之一或多者對最佳化區進行最佳化： 最佳化區中無遺漏資料； 對於該互反空間中之每一值，繞射階之連續範圍由該最佳化區覆蓋；以及 僅涵蓋可明確提取之組合。 34.如條項16至33中任一項之度量衡方法，其包含自該重建構信號在一個、兩個或三個維度上建構該一或多個結構之完整重建構。 35.如條項16至34中任一項之度量衡方法，其包含對該一或多個結構及/或相關層之實際折射率施加校正。 36.如條項16至35中任一項之度量衡方法，其中該重建構信號包含來自對於相同的一或多個結構之使用不同照明光譜之多個量測的結果之組合。 37.如條項16至36中任一項之度量衡方法，其中該量測資料與至少三個繞射階相關。 38.如條項16至37中任一項之度量衡方法，其中該量測資料與至少一對互補高階與零階；或 兩對互補高階相關。 39.如條項16至36中任一項之度量衡方法，其中該量測資料僅與一對互補高階相關，且該方法包含： 根據垂直於基板平面之第一方向判定該重建構信號之複數值對，其各自關於該對互補高階中之一各別者；及 自該複數值對估計該一或多個結構在平行於基板平面之第二或第三方向上之位置。 40.如條項39之度量衡方法，其中估計步驟係基於提取複數值對之第一重建構信號與複數值對之第二重建構信號之間的相位差。 41.如條項16至40中任一項之度量衡方法，其包含將相位梯度校正施加於重建構信號。 42.如條項16至41中任一項之度量衡方法，其包含將該量測資料分裂成對稱及非對稱分量並單獨地處理每一分量。 43.如條項16至42中任一項之度量衡方法，其包含使用真實空間中表示之該重建構信號；及/或其特徵以作為用於模型之輸入並基於參考資料來訓練該模型，使得經訓練模型能夠校正產生重建構信號時所使用之任何假定。 44.如條項43之度量衡方法，其包含使用經訓練模型校正產生重建構信號時所使用之任何假定。 45.如前述條項中任一項之度量衡方法，其中該量測資料包含繞射效率或繞射強度或與複數個繞射階之任何振幅度量相關。 46.一種度量衡方法，其包含： 使用複數個量測設定獲得關於基板上之第一結構之量測的第一量測資料及關於該基板上之第二結構之量測的第二量測資料，該第一結構及該第二結構在其間具有經強加偏置之差異； 判定該第一量測資料與該量測設定之間的第一關係及該第二量測資料與該量測設定之間的第二關係； 校正該第一量測資料及/或該第二量測資料以相對於該第二關係修正該第一關係，使得其對於特定量測值具有共同量測設定；以及 基於經校正之該第一量測資料及/或該第二量測資料推斷結構參數值。 47.一種自量測資料推斷所關注參數之值之方法，其包含： 獲得該量測資料，該量測資料關於自偵測器上捕捉之目標散射之輻射； 就描述對目標之該所關注參數之回應的至少一個所關注參數項、描述該目標之量測之間的其他變化之一或多個多餘項及表示該量測資料之常數分量之常數項而言獲得描述經量測信號之經訓練正向模型；以及 使用該經訓練正向模型自該量測資料推斷該所關注參數之該值。 48.一種電腦程式，其包含可用於至少執行如條項1至47中任一項之方法之步驟的電腦可讀指令，該電腦可讀指令包括： 將該量測資料變換至頻域，及 提取該基板之該特徵或排除該多餘參數之該影響。 49.一種度量衡器件，其可用於執行如條項1至47中任一項之方法。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影裝置之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用。可能的其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。
儘管可在本文中特定地參考在微影裝置之上下文中之實施例，但實施例可用於其他裝置中。實施例可形成遮罩檢測裝置、度量衡裝置或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化器件)之物件之任何裝置之部分。此等裝置通常可稱作微影製造工具。此微影製造工具可使用真空條件或周圍(非真空)條件。
儘管可在本文中特定地參考在檢測或度量衡裝置之上下文中的實施例，但實施例可用於其他裝置中。實施例可形成遮罩檢測裝置、微影裝置或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或光罩(或其他圖案化器件)之物件的任何裝置之部分。術語「度量衡裝置」(或「檢測裝置」)亦可指檢測裝置或檢測系統(或度量衡裝置或度量衡系統)。例如包含實施例的檢測裝置可用於偵測基板之缺陷或基板上之結構的缺陷。在此實施例中，基板上之結構之所關注特性可能與結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上之不合需要之結構之存在相關。
儘管上文可特定地參考在光學微影之上下文中對實施例之使用，但應瞭解，在上下文允許之情況下，本發明不限於光學微影且可用於其他應用(例如壓印微影)中。
儘管上文所描述之目標或目標結構(更一般而言，基板上之結構)為出於量測之目的而特定設計及形成的度量衡目標結構，但在其他實施例中，可對作為在基板上形成之器件之功能性部分的一或多個結構量測所關注屬性。許多器件具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語結構、目標光柵及目標結構不要求已特定針對正執行之量測來提供結構。此外，度量衡目標之間距可接近於散射計之光學系統的解析度極限或可能較小，但可能比典型非目標結構(藉由目標部分C中之微影程序得到的視情況選用之產品結構)之尺寸大得多。實際上，可將目標結構內之疊對光柵之線及/或空間製造為包括在尺寸上與非目標結構類似之較小結構。
儘管上文已描述特定實施例，但將瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。上方描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
儘管特別提及「度量衡裝置/工具/系統」或「檢測裝置/工具/系統」，但此等術語可指相同或類似類型之工具、裝置或系統。例如包含本發明之實施例的檢測或度量衡裝置可用於判定在基板上或在晶圓上的結構之特性。例如包含本發明之實施例的檢測裝置或度量衡裝置可用於偵測在基板上或在晶圓上的基板之缺陷或結構之缺陷。在此類實施例中，基板上之結構的所關注特性可與結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上或晶圓上之不合需要之結構之存在相關。
儘管特定地參考SXR及EUV電磁輻射，但將瞭解，本發明在上下文允許之情況下可藉由所有電磁輻射來實踐，該等電磁輻射包括無線電波、微波、紅外線、(可見)光、紫外線、X射線及γ射線。作為光學度量衡方法之替代方案，其亦已被視為使用X射線，視情況使用硬X射線，例如在0.01 nm與10 nm之間，或視情況在0.01 nm與0.2 nm之間，或視情況在0.1 nm與0.2 nm之間的波長範圍內之輻射，以用於度量衡量測。
2:寬頻(例如，白光)輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 5:輻射 6:光譜 8:輪廓 10:反射或散射輻射 11:源 12:透鏡 13:孔徑板 13N:孔徑板 13S:孔徑板 13E:孔徑板 13W:孔徑板 13NW:孔徑板 13SE:孔徑板 14:透鏡 15:光束分光器 16:物鏡 17:第二光束分光器 18:光學系統 19:第一感測器 20:光學系統 21:孔徑光闌 22:光學系統 23:感測器 302:度量衡裝置 310:照明源 312:照明系統 314:參考偵測器 315:信號 316:基板支撐件 318:偵測系統 320:度量衡處理單元(MPU) 330:泵浦輻射源 332:氣體遞送系統 334:氣體供應件 336:電源 340:第一泵浦輻射 342:經濾光光束 344:濾光器件 350:檢測腔室 352:真空泵 356:聚焦光束 360:反射輻射 372:位置控制器 374:感測器 382:光譜資料 397:繞射輻射 398:偵測系統 399:信號 600:實施例/照明源 601:腔室 603:照明系統 605:輻射輸入 607:輻射輸出 609:氣體噴嘴 611:泵浦輻射 613:發射輻射 615:氣流 617:開口 1000～1030:步驟 1300~1370:步驟 1800~1850:步驟 2000~2050:步驟 2400~2430:步驟 AM:標記 ANG:入射角 AS:對準感測器 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BE1:輻射光束 BE2:箭頭 BK:烘烤板 C:目標部分 CH:冷卻板 CL:電腦系統 DE:顯影器 DET:偵測器 DGR:偵測光柵 G1:週期性結構 G2:週期性結構 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 IB:資訊攜載光束 IF:位置量測系統 IL:照明系統 L0:層 L1:層 L2:層 L3:層 LA:微影裝置 LACU:微影控制單元 LB:裝載匣 LC:微影製造單元 LS:準位或高度感測器 LSB:輻射光束 LSD:偵測單元 LSO:輻射源 LSP:投影單元 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化器件 MLO:量測位置 MT:度量衡工具/散射計 O:點線/光軸 OL:物鏡 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PD:光偵測器 PGR:投影光柵 PM:第一定位器 PS:投影系統 PU:處理單元 PW:第二定位器 RB:輻射光束 RO:機器人 RSO:輻射源 S:光點 SC:旋塗器 SC1:第一標度 SC2:第二標度 SC3:第三標度 SCS:監督控制系統 SI:強度信號 SM:光點鏡面 SO:輻射源 SP:照明光點 SRI:自參考干涉計 T:遮罩支撐件/所關注結構標記 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板支撐件
現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述實施例，在該等圖式中： -  圖1描繪微影裝置之示意圖綜述； -  圖2描繪微影製造單元之示意性綜述； -  圖3描繪整體微影之示意性表示，其表示最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的協作； -  圖4示意性地說明散射量測裝置； -  圖5描繪其中使用EUV及/或SXR輻射的度量衡裝置之示意性表示； -  圖6描繪照明源之簡化示意圖，該照明源可為用於諸如圖5中所說明之度量衡裝置之高階諧波產生的照明源； -  圖7包含(a)用於根據本發明之實施例而使用第一對照明孔徑來量測目標之暗場散射計的示意圖、(b)用於給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節、(c)在使用散射計以用於基於繞射之疊對量測時提供其他照明模式的第二對照明孔徑，及(d)將第一對孔徑與第二對孔徑組合之第三對照明孔徑； -  圖8描繪可使用根據本發明之實施例之方法的準位感測器裝置之示意圖綜述； -  圖9描繪可使用根據本發明之實施例之方法的對準感測器裝置之示意圖綜述； -  圖10為描述根據本發明之實施例之方法的流程圖； -  圖11為展示來自具有照明角度θ (y軸)及波長λ (x軸)之目標的反射率度量之變化之反射率標繪圖； -  圖12展示(a)具有或不具有位移照明之光瞳空間(平面繞射)中之強度之標繪圖及(b)就幾何貢獻及由於目標回應之貢獻而言標稱信號與位移信號之間的差異； -  圖13為描述根據實施例之層厚度推斷方法之流程圖； -  圖14展示(a)在一個時間週期內傅立葉空間中導數信號
Figure 02_image001
之(部分)標繪圖；及(b)隨時間變化之所估計層厚度； -  圖15為具有各種不對稱性之目標之示意性橫截面圖； -  圖16展示充當有效點散射體之光柵之兩個組態；(a)包含兩個層中之光柵之第一目標，及(b)單個傾斜光柵； -  圖17展示對於(a)頂部不對稱性、(b)底部不對稱性及(c)疊對之距離空間中距離光譜之標繪圖； -  圖18為描述根據本發明之實施例的第一疊對推斷方法之流程圖； -  圖19為說明不同層之不同折射率及周圍真空對來自目標之繞射之影響的疊對目標之示意圖； -  圖20為描述對於給定繞射信號判定層之間的高度的方法的流程圖； -  圖21為展示對於
Figure 02_image003
之自
Figure 02_image005
至
Figure 02_image007
之映射及正入射之標繪圖； -  圖22展示(a)X，Z空間中疊對目標之單位單元、(b)目標之繞射效率之標繪圖及(c)目標之重建構信號之標繪圖的標繪圖； -  圖23為對於疊對及光柵不平衡性具有變化之目標的所量測不對稱性相對於波長之搖擺曲線標繪圖；且 -  圖24為描述根據本發明之實施例的另一疊對推斷方法之流程圖。
L1:層
L2:層
L3:層

Claims (15)

  1. 一種度量衡方法，其包含： 將一輻射照明於一基板上； 獲得關於該基板上之一或多個結構中之每一者之至少一個量測的一量測資料； 使用一傅立葉相關變換將該量測資料變換成一經變換量測資料；以及 自該經變換量測資料提取該基板之一特徵或排除一多餘參數之一影響。
  2. 如請求項1之度量衡方法，其中該使用一傅立葉相關變換將該量測資料變換成經變換量測資料包含將該量測資料自一互反空間變換至一真實空間，其中視情況，將該量測資料變換至頻域包含一傅立葉變換。
  3. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其中該方法為一非反覆方法。
  4. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其中該方法包含一資料驅動步驟或訓練一模型。
  5. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其中該方法不包括一嚴密正向模型。
  6. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其中自該經變換量測資料提取該基板之一特徵之步驟包含判定該經變換量測資料中一峰值之一位置及自該峰值之該位置提取該基板之一特徵。
  7. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其中該量測資料與涵蓋一時間段之相同的該一或多個結構之量測相關，該特徵在該時間段內預期發生改變以獲得一時間相依性量測資料；且該方法包含： 對該時間相依性量測資料執行該傅立葉相關變換步驟，其中視情況，該方法包含判定該特徵隨時間推移之一變化。
  8. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其中該量測資料包含該量測資料中描述該一或多個結構中之一不對稱性之至少一不對稱性或對稱性分量。
  9. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其中執行該傅立葉相關變換以針對距離空間中之該一或多個結構獲得一複數值光譜。
  10. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其包含自該經變換量測資料判定真實空間中之一重建構信號；及自該重建構信號判定該一或多個結構之一或多個定位及/或大小參數，其中視情況，該重建構信號包含來自對於相同的該一或多個結構之使用不同照明光譜之多個量測的結果之一組合。
  11. 如請求項1至2中任一項之度量衡方法，其中該量測資料包含繞射效率或繞射強度或與複數個繞射階之任何振幅度量相關。
  12. 一種度量衡方法，其包含： 使用複數個量測設定獲得關於一基板上之一第一結構之量測的第一量測資料及關於該基板上之一第二結構之量測的第二量測資料，該第一結構及該第二結構在其間具有一經強加偏置之一差異； 判定該第一量測資料與該量測設定之間的一第一關係及該第二量測資料與該量測設定之間的一第二關係； 校正該第一量測資料及/或該第二量測資料以相對於該第二關係修正該第一關係，使得其對於一特定量測值具有一共同量測設定；以及 基於經校正之該第一量測資料及/或該第二量測資料推斷一結構參數值。
  13. 一種自量測資料推斷一所關注參數之一值之方法，其包含： 獲得該量測資料，該量測資料關於自一偵測器上捕捉之一目標散射之輻射； 就描述對一目標之該所關注參數之回應的至少一個所關注參數項、描述該目標之量測之間的其他變化之一或多個多餘項及表示該量測資料之一常數分量之一常數項而言獲得描述一經量測信號之一經訓練正向模型；以及 使用該經訓練正向模型自該量測資料推斷該所關注參數之該值。
  14. 一種電腦程式，其包含可用於至少執行如請求項1至13中任一項之方法之步驟的電腦可讀指令，該電腦可讀指令包括： 將該量測資料變換至頻域，及 提取該基板之該特徵或排除該多餘參數之該影響。
  15. 一種度量衡器件，其可用於執行如請求項1至13中任一項之方法。
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