TWI651514B - 用於量測微影程序之參數的度量衡方法及裝置、非暫態電腦可讀媒體及微影系統 - Google Patents

用於量測微影程序之參數的度量衡方法及裝置、非暫態電腦可讀媒體及微影系統 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡裝置，及一種相關聯電腦程式以及一種方法。該度量衡裝置包含：一光學系統，其用於藉由運用量測輻射照明一基板上之一目標且偵測由該目標散射之該量測輻射來量測該目標；及一透鏡陣列。該陣列之每一透鏡可操作以將該經散射量測輻射聚焦至一感測器上，該透鏡陣列藉此在該感測器上形成包含複數個子影像之一影像，每一子影像係由該透鏡陣列之一對應透鏡形成。所得全光影像包含來自該等子影像之影像平面資訊、(來自該等子影像之相對位置之)波前失真資訊及來自該等子影像之相對強度之光瞳資訊。

Description

用於量測微影程序之參數的度量衡方法及裝置、非暫態電腦可讀媒體及微影系統
本發明係關於用於可用於(例如)藉由微影技術進行器件製造之度量衡方法及裝置，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分的網路。在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測，例如，以用於程序控制及驗證。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(器件中兩個層之對準準確度之量度)之特殊化工具。可就兩個層之間的未對準程度而言描述疊對，例如，參考1奈米之經量測疊對可描述兩個層未對準達1奈米之情形。
近來，已開發供微影領域中使用之各種形式之散射計。此等器件將 輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性-例如，依據波長變化之在單一反射角下之強度；依據反射角變化之在一或多個波長下之強度；或依據反射角變化之偏振-以獲得可供判定目標之所關注屬性的「光譜」。可藉由各種技術來執行對所關注屬性之判定：例如，藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法之反覆途徑而進行的目標之重新建構；庫搜尋；及主成分分析。
由習知散射計使用之目標為相對大(例如，40微米乘40微米)的光柵，且量測光束會產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。此情形簡化目標之數學重新建構，此係因為可將目標視為無限的。然而，為了將目標之大小縮減(例如)至10微米乘10微米或更小(例如)使得其可定位於產品特徵當中而非定位於切割道中，已提議使光柵小於量測光點(亦即，光柵填充過度)之度量衡。通常使用暗場散射量測來量測此等目標，其中阻擋零階繞射(對應於鏡面反射)，且僅處理高階。可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中找到暗場度量衡之實例，該等申請案之文件之全文特此以引用方式併入。專利公開案US20110027704A、US20110043791A及US20120242970A已描述技術之進一步開發。所有此等申請案之內容亦以引用之方式併入本文中。使用繞射階之暗場偵測的以繞射為基礎之疊對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環繞。目標可包含可在一個影像中量測之多個光柵。
在已知度量衡技術中，藉由在某些條件下量測目標兩次，同時旋轉目標或改變照明模式或成像模式以分別獲得-1繞射階強度及+1繞射階強度來獲得疊對量測結果。關於給定目標之強度不對稱性(此等繞射階強度之 比較)提供目標不對稱性(亦即，目標中之不對稱性)之量測。目標中之此不對稱性可用作疊對誤差(兩個層之不當未對準)之指示符。
儘管已知以暗場影像為基礎之疊對量測快速且計算上極簡單(一旦經校準)，但其依賴於疊對(亦即，疊對誤差及故意偏置)係目標中之目標不對稱性之唯一原因的假定。目標中之任何其他不對稱性(諸如，經疊對光柵中之一者或兩者內的特徵之結構不對稱性)亦引起一階(或其他高階)中之強度不對稱性。可歸因於結構不對稱性且與疊對無關之此強度不對稱性明確擾動疊對量測，從而給出不準確的疊對量測。目標之最低光柵或底部光柵中之不對稱性為結構不對稱性之常見形式。其可起源於(例如)在最初形成底部光柵之後所執行的晶圓處理步驟，諸如，化學機械拋光(CMP)。
因此，需要以更直接且快速的方式區分對由疊對誤差及其他效應引起的目標不對稱性之貢獻。亦需要簡化度量衡系統內之焦點及/或像差量測所要求之裝置。進一步需要能夠對小的填充過度目標執行臨界尺寸量測(及其他重新建構技術)。
在一第一態樣中，本發明提供一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡裝置，該度量衡裝置包含：一光學系統，其用於藉由運用量測輻射照明一基板上之一目標且偵測由該目標散射之該量測輻射來量測該目標；及一透鏡陣列，每一透鏡可操作以將該經散射量測輻射聚焦至一感測器上，該透鏡陣列藉此在該感測器上形成一影像，使得該影像包含複數個子影像，每一子影像係由該透鏡陣列之一對應透鏡形成。
在一另一態樣中，本發明提供一種量測一微影程序之一參數的方 法，其包含：藉由運用量測輻射照明一基板上之一目標且偵測由該目標散射之該量測輻射來量測該目標；形成該目標之一影像，該影像包含複數個子影像，每一子影像係由一透鏡陣列之一對應透鏡形成；及自該影像量測一微影程序之該參數。
本發明進一步提供一種包含處理器可讀指令之電腦程式，該等處理器可讀指令在執行於合適處理器控制之裝置上時，使該處理器控制之裝置執行該第一態樣或第二態樣之該方法；及一種包含此電腦程式之電腦程式載體。該處理器控制之裝置可包含第三態樣之該度量衡裝置或第四態樣之微影系統。
下文參考隨附圖式詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
0‧‧‧繞射射線/零階射線
11‧‧‧源
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧孔徑板
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧光束分光器
16‧‧‧接物鏡
17‧‧‧第二光束分光器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧第一感測器/感測器/光瞳平面影像感測器
20‧‧‧光學系統/輸出透鏡總成/輸出透鏡
21‧‧‧孔徑光闌/場光闌
22‧‧‧光學系統/最終透鏡
23‧‧‧感測器
31‧‧‧量測光點/經照明光點
32‧‧‧子目標/目標/光柵
33‧‧‧子目標/目標/光柵
34‧‧‧子目標/目標/光柵
35‧‧‧子目標/目標/光柵
41‧‧‧圓形區域
42‧‧‧矩形區域/影像
43‧‧‧矩形區域/影像
44‧‧‧矩形區域/影像
45‧‧‧矩形區域/影像
60‧‧‧微透鏡陣列
64‧‧‧出射光瞳
66‧‧‧全光影像
68a‧‧‧子影像
68b‧‧‧子影像
70‧‧‧子影像
600‧‧‧目標
602‧‧‧特徵
604‧‧‧空間
606‧‧‧基板
608‧‧‧特徵
610‧‧‧空間
702‧‧‧曲線
704‧‧‧點
706‧‧‧點
712‧‧‧曲線
+1‧‧‧繞射射線/一階射線/一階繞射光束/繞射輻射
-1‧‧‧繞射射線/一階射線/一階繞射光束
+1(N)‧‧‧+1繞射射線
-1(S)‧‧‧-1繞射射線
+d‧‧‧偏置/偏移
-d‧‧‧偏置/偏移
13N‧‧‧孔徑板
13NW‧‧‧孔徑板
13S‧‧‧孔徑板
13SE‧‧‧孔徑板
A‧‧‧強度不對稱性
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BFP‧‧‧背焦平面
BK‧‧‧烘烤板
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
DE‧‧‧顯影器
f20‧‧‧焦距
fml‧‧‧距離
I‧‧‧量測輻射射線/入射射線
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明光學系統/照明器
IN‧‧‧積光器
K0‧‧‧偏移項/偏移
L1‧‧‧最低或底部層
L2‧‧‧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‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧圖案化器件支撐件或支撐結構/光罩台
N‧‧‧北
O‧‧‧光軸
OV‧‧‧疊對
OVE‧‧‧疊對誤差
P‧‧‧週期/間距
P1‧‧‧基板對準標記(圖1)/間距(圖5)
P2‧‧‧基板對準標記(圖1)/間距(圖5)
PDP‧‧‧程序相依參數
PM‧‧‧第一定位器
PP‧‧‧光瞳平面
PS‧‧‧投影光學系統
PU‧‧‧處理器/影像處理器及控制器/單元
PW‧‧‧第二定位器
RO‧‧‧基板處置器或機器人
ROI‧‧‧所關注區
S‧‧‧南
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
S4‧‧‧步驟
S5‧‧‧步驟
S6‧‧‧步驟
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧目標
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
現將參考隨附圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中：圖1描繪根據本發明之一實施例之微影裝置；圖2描繪根據本發明之一實施例之微影製造單元或叢集；圖3包含：(a)用於使用第一對照明孔徑量測目標之暗場散射計之示意圖；(b)用於照明之給定方向之目標光柵之繞射光譜的細節；(c)提供另外照明模式以針對以繞射為基礎之疊對量測使用散射計之第二對照明孔徑；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4描繪基板上的已知形式之多重光柵目標及量測光點之輪廓； 圖5描繪圖3之散射計中獲得的圖4之目標之影像；圖6為展示使用圖3之散射計且可適於形成本發明之實施例之疊對量測方法之步驟的流程圖；圖7之(a)至圖7之(c)展示不同疊對值為大約零之疊對光柵的示意性橫截面；圖7之(d)為在底部光柵中具有歸因於處理效應之結構不對稱性之疊對光柵的示意性橫截面；圖8說明未經受結構不對稱性之理想目標中之疊對量測的已知原理；圖9說明非理想目標中之疊對量測的原理，其具有如本發明之實施例中所揭示之結構不對稱性之校正；圖10為根據本發明之一實施例之暗場散射計之示意圖；及圖11為根據本發明之一例示性實施例之方法之步驟的流程圖。
在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照明光學系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確定位圖案化器件之第一定位器PM；基板台(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來準確定位基板之第二定位器PW；及投影光學系統(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，包括一或多個晶粒)上。
照明光學系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加於微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為源形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影裝置之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱為σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA之情況下，輻射光束B傳遞通過投影光 學系統PS，投影光學系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上，藉此將圖案之影像投影於目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器、2D編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在將多於一個晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上的情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於該等器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
此實例中之微影裝置LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站-曝光站及量測站-在該兩個站之間可交換基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。此情形實現裝置之產出率之相當大的增加。
所描繪裝置可用於多種模式中，包括(例如)步進模式或掃描模式。微影裝置之建構及操作為熟習此項技術者所熟知，且無需進一步描述以用於 理解本發明。
如圖2中所展示，微影裝置LA形成微影系統之部分，其被稱作微影製造單元(lithographic cell/lithocell)LC或叢集。微影製造單元LC亦可包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、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、在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱為塗佈顯影系統(track)之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
圖3之(a)展示度量衡裝置。圖3之(b)更詳細地說明目標T及用以照明該目標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。度量衡裝置可為獨立器件或併入(例如)量測站處之微影裝置LA中或微影製造單元LC中。貫穿該裝置具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此裝置中，由源11(例如，氙氣燈)發射之光係由包含透鏡12、14及接物鏡16之光學系統經由光束分光器15而導向至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列進行配置。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，且同時允許接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範圍。詳言之，可藉由在為接物鏡光瞳平面之背向投影影像之平 面中在透鏡12與14之間插入適合形式之孔徑板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。在第一照明模式中，孔徑板13N僅為描述起見而提供自被指定為「北」之方向的離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S係用以提供相似照明，但提供來自被標註為「南」之相對方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。其餘光瞳平面理想地暗，此係因為所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖3之(b)所展示，目標T經置放成基板W垂直於接物鏡16之光軸O。基板W可由支撐件(未展示)支撐。與軸線O成一角度而照射於目標T上之量測輻射射線I引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用填充過度之小目標的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標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)，所以入射射線I事實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，目標之光柵間距及照明角度可經設計或經調整成使得進入接物鏡之一階射線與中心光軸緊密地對準。圖3之(a)及圖3之(b)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較容易地被區分。
由基板W上之目標T繞射之至少0階及+1階係由接物鏡16收集，且被返回導向通過光束分光器15。返回至圖3之(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照明模式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繞射射線進入接物鏡16。與此對比，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(被標註為-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而在第一感測器19(例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(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。然而，用於聚焦之分離分支的此要求為不良的，其增加成本及複雜性。本發明之目標中之一者去除對分離聚焦分支之需求。光瞳平面影像亦可用於諸如重新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上的目標之影像係僅由-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，處理器PU之功能將取決於所執行之量測的特定類型。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3所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹為實例。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，亦可在量測中使用二階光束、三階光束及高 階光束(圖3中未展示)。
為了使量測輻射可適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。圖3之(c)及圖3之(d)展示不同孔徑板。上文所提及之先前已公開申請案描述此等孔徑板之使用以及裝置之眾多其他變化及應用。
圖4描繪根據已知慣例形成於基板上之目標或複合目標。此實例中之目標包含緊密定位在一起之四個子目標(例如，光柵)32至35，使得該四個子目標將全部在由度量衡裝置之度量衡輻射照明光束形成的量測光點31內。該四個目標因此皆被同時地照明且同時地成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32至35自身為由在形成於基板W上之半導體器件之不同層中圖案化之上覆光柵形成的複合光柵。光柵32至35可具有經不同偏置之疊對偏移，以便促進量測經形成有複合光柵之不同部分的層之間的疊對。下文將參考圖7來解釋疊對偏置之涵義。光柵32至35亦可在其定向方面不同(如所展示)，以便在X方向及Y方向上繞射入射輻射。在一個實例中，光柵32及34為分別具有+d、-d之偏置之X方向光柵。光柵33及35可為分別具有偏移+d及-d之Y方向光柵。可在由感測器23捕捉之影像中識別此等光柵之分離影像。此僅為目標之一個實例。目標可包含多於或少於4個光柵，或僅單一光柵。
圖5展示在使用來自圖3之(d)之孔徑板13NW或13SE的情況下在圖3之裝置中使用圖4之目標而可形成於感測器23上且由感測器23偵測的影像之實例。雖然光瞳平面影像感測器19不可解析不同個別光柵32至35，但 影像感測器23可進行此解析。暗矩形表示感測器上之影像之場，在此場內，基板上之經照明光點31成像至對應圓形區域41中。在此場內，矩形區域42至45表示小目標光柵32至35之影像。若目標位於產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可見產品特徵。影像處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像以識別光柵32至35之分離影像42至45。以此方式，影像並不必須在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此情形極大地改良量測裝置整體上之產出率。
一旦已識別目標之分離影像，隨即可(例如)藉由對經識別區域內之所選定像素強度值求平均值或求和而量測彼等個別影像之強度。可將影像之強度及/或其他屬性彼此進行比較。可組合此等結果以量測微影程序之不同參數。疊對效能為此參數之重要實例。
此等影像之一個不利方面為不可自該影像獲得任何角解析資訊，而僅可獲得經平均化(或經求和)的強度值。此意謂，(例如)，不可能量測依據角度變化之疊對。僅可獲得單一疊對值，根據該單一疊對值不可能區分實際疊對與由目標之結構不對稱性造成之強度不對稱性。
圖6說明如何使用(例如)申請案WO 2011/012624中所描述之方法來量測含有組件目標32至35之兩個層之間的疊對誤差(亦即，不當且非故意之疊對未對準)。此方法可被稱為以微繞射為基礎之疊對(micro diffraction based overlay；μDBO)。經由如藉由比較組件目標在+1階及-1階暗場影像中之強度(可比較其他對應高階之強度，例如，+2階與-2階)以獲得強度不對稱性之量度而揭露的目標不對稱性來進行此量測。在步驟S1處，經由微影裝置(諸如，圖2之微影製造單元)來處理基板(例如，半導體晶圓)一或多次，以產生包括光柵32至35之目標。在S2處，在使用圖3 或圖10之度量衡裝置的情況下，使用一階繞射光束中之僅一者(比如-1)來獲得目標32至35之影像。在步驟S3處，無論藉由改變照明模式，抑或改變成像模式，抑或在度量衡裝置之視場中將基板W旋轉180º，可使用另一一階繞射光束(+1)來獲得目標之第二影像。因此，在第二影像中捕捉+1繞射輻射。藉由使用稜鏡以分離該等階，可在單個捕捉中獲得由+1繞射光束及-1繞射光束(且亦有可能零階)形成之目標之分離影像。
應注意，藉由使在每一影像中包括一階繞射輻射之僅一半，此處所提及之「影像」並非習知暗場顯微法影像。將不解析目標之個別目標線。每一目標將僅由某一強度位準之區域表示。在步驟S4中，在每一組件目標之影像內識別所關注區(region of interest；ROI)，將自該ROI量測強度位準。
在已識別用於每一個別目標之ROI且已量測其強度的情況下，可接著判定目標之不對稱性且因此判定疊對誤差。在步驟S5中(例如，藉由處理器PU)比較針對每一目標32至35之+1階及-1階所獲得之強度值以識別其強度不對稱性(例如，其強度之任何差)來進行此判定。術語「差」不意欲僅指減法。可以比率形式計算差。在步驟S6中，連同數個目標之任何已知強加之疊對偏置之知識使用針對彼等目標之經量測的強度不對稱性，以計算在目標T附近之微影程序之一或多個效能參數。在本文中所描述之應用中，將包括使用兩個或多於兩個不同量測配方之量測。極大關注之效能參數為疊對。如稍後將描述，新穎方法亦允許計算微影程序之效能之其他參數。此等參數可經回饋以改良微影程序，及/或用於改良圖6自身之量測及計算程序。
在上文所提及之先前申請案中，揭示用於使用上文所提及之基本方 法來改良疊對量測之品質之各種技術。此處將不進一步詳細地解釋此等技術。該等技術可結合本申請案中新近揭示之技術而使用，現在將描述該等新近揭示之技術。
圖7展示具有不同偏置之目標(疊對光柵)的示意性橫截面。此等目標可用作基板W上之目標T，如在圖3及圖4中所見。僅出於實例起見而展示在X方向上具有週期性之光柵。可分離地提供或作為目標之部分來提供具有不同偏置且具有不同定向的此等光柵之不同組合。
以圖7之(a)開始，展示形成於被標註為L1及L2之兩個層中的目標600。在最低或底部層L1中，第一結構(最低或底部結構)(例如，光柵)係由基板606上之特徵602及空間604形成。在層L2中，第二結構(例如，光柵)係由特徵608及空間610形成。(橫截面經繪製成使得特徵602、608(例如，線)延伸至頁面中)。光柵圖案在兩個層中具有間距P的情況下重複。特徵602及608可採取線、點、區塊及通孔之形式。在(a)處所展示之情形中，不存在歸因於未對準之疊對貢獻，例如，不存在疊對誤差且不存在強加之偏置，使得每一特徵608確切地處於第一結構中之特徵602上方。
在圖7之(b)處，展示具有第一已知經強加偏置+d之相同目標，使得將第一結構之特徵608相對於第二結構之特徵向右移位達距離d。偏置距離d實務上可為幾奈米，例如，10奈米至20奈米，而間距P係(例如)介於300奈米至1000奈米之範圍內，例如，500奈米或600奈米。在(c)處，吾人看見具有第二已知經強加偏置-d之另一特徵，使得608之特徵向左移位。(a)至(c)處所展示的此類型之經偏置目標在此項技術中為吾人所熟知，且用於上文所提及之先前申請案中。
圖7之(d)示意性地展示結構不對稱性(在此狀況下為第一結構中之結 構不對稱性(底部光柵不對稱性))之現象。(a)至(c)處之光柵中之特徵在真實特徵將在側上具有某斜率且具有某一粗糙度時被展示為極佳地成正方形側。然而，其意欲在剖面方面至少對稱。第一結構中之(d)處之特徵602及/或空間604根本不再具有對稱形式，而是已藉由處理步驟而變得失真。因此，舉例而言，每一空間之底部表面已變得傾斜。特徵及空間之側壁角亦已變得不對稱。由於此不對稱性，一目標之總目標不對稱性將包含：獨立於結構不對稱性之疊對貢獻(亦即，歸因於第一結構及第二結構之未對準之疊對貢獻；第一結構及第二結構自身包含疊對誤差及任何已知經強加偏置)；及歸因於目標中之此結構不對稱性之結構貢獻。
當藉由圖6之方法僅使用兩個經偏置光柵來量測疊對時，不能區分程序誘發之結構不對稱性與歸因於未對準之疊對貢獻，且結果疊對量測(尤其關於量測不當疊對誤差)變得不可靠。目標之第一結構(底部光柵)中之結構不對稱性為結構不對稱性之常見形式。其可起源於(例如)在最初形成第一結構之後執行的基板處理步驟，諸如，化學機械拋光(CMP)。
在WO 2013/143814 A1中，提議使用三個或多於三個組件目標以藉由圖6之方法之經修改版本來量測疊對。使用圖7之(a)至圖7之(c)所展示之類型的三個或多於三個目標被用於獲得疊對量測，該等量測在一定程度上針對目標光柵中之結構不對稱性(諸如，由實際微影程序中之底部光柵不對稱性引起)予以校正。然而，此方法需要新目標設計(例如，不同於圖4所說明之目標設計)，且因此，將需要新倍縮光罩。此外，目標區域較大，且因此消耗較多基板區域。
在圖8中，曲線702針對在形成目標之個別光柵內具有零偏移且不具有結構不對稱性的「理想」目標說明疊對OV與強度不對稱性A之間的關 係。因此，此理想目標之目標不對稱性僅包含歸因於第一結構及第二結構之由已知經強加偏置及疊對誤差OVE造成之未對準的疊對貢獻。此圖及圖9之圖係僅用以說明本發明所隱含之原理，且在每一圖中，強度不對稱性A及疊對OV之單位係任意的。下文中將進一步給出實際尺寸之實例。
在圖8之「理想」情形中，曲線702指示強度不對稱性A與疊對具有非線性週期關係(例如，正弦關係)。正弦變化之週期P對應於光柵之週期或間距P，其當然轉換成適當尺度。正弦形式在此實例中係純粹的，但在真實情況下可包括諧波。
如上文所提及，偏置光柵(具有已知經強加疊對偏置)可用於量測疊對，而非依賴於單一量測。此偏置具有供產生其之圖案化器件(例如，倍縮光罩)中所定義之已知值，其用作對應於經量測強度不對稱性之疊對的晶圓上校準。在該圖式中，以圖形方式說明計算。在步驟S1至S5中，獲得針對分別具有經強加偏置+d及-d之目標(例如，如圖7之(b)及圖7之(c)所展示)之強度不對稱性量測A+d及A-d。將此等量測擬合至正弦曲線得到如所展示之點704及706。在已知偏置的情況下，可計算真實疊對誤差OVE。正弦曲線之間距P係自目標之設計為吾人所知。曲線702之垂直尺度開始時未為吾人所知，而是可稱為一階諧波比例常數K1之未知因數。此常數K1為對目標之強度不對稱性量測之敏感度的量度。
就方程式而言，假定疊對誤差OVE與強度不對稱性A之間的關係如下：
其中在尺度上表達疊對，使得目標間距P對應於角度2π弧度。
因為疊對極小，所以在使用假定sin(OV E ±d)=OV E ±d的情況下，此關係 可近似於關於所關注範圍的線性關係：
在使用具有不同已知偏置(例如，+d及-d)之目標之兩種量測的情況下，可計算疊對誤差OVE。
圖9展示引入結構不對稱性(例如，圖7之(d)所說明之底部光柵不對稱性)之第一效應。「理想」正弦曲線702不再適用。然而，至少大致地，底部光柵不對稱性或其他結構不對稱性具有將偏移項添加至強度不對稱性A之效應，該效應跨越所有疊對值而相對恆定。所得曲線在該圖中被展示為712，其中標籤K0指示歸因於結構不對稱性之偏移項。偏移項K0取決於量測輻射之所選特性(諸如，量測輻射之波長及偏振(「量測配方」))，且對製程變化敏感。就方程式而言，用於步驟S6中之計算之關係變成：
以上近似對於所關注疊對範圍再次有效。
在存在結構不對稱性的情況下，藉由方程式(2)描述之疊對模型將提供由偏移項K0影響之疊對誤差值且將因此為不準確的。當映射疊對誤差時，該結構不對稱性在使用不同量測配方的情況下亦將產生同一目標之量測之差，此係因為由偏移項描述之強度偏移為波長相依的。目前，不存在用以移除歸因於單一量測步驟中之結構不對稱性之疊對貢獻，藉此校正疊對誤差量測之方法。因此，引發產出率損失以校正偏移項K0，或基板處理中之稍微改變將導致疊對變化，藉此影響疊對控制迴路自動程序控制(Automatic Process Control；APC)及器件良率。
提議量測目標之目標不對稱性，且因此量測未忽視結構不對稱性之效應之疊對，同時允許使用當前目標設計(諸如，圖4所說明之目標設 計)。此模型化可經執行為對圖6所說明之方法中之步驟S6的修改。所提議方法可使用真實基板量測資料準確地計算疊對誤差，且可判定目標及量測配方之最佳或較佳組合。無需模擬或重新建構。
因此，提議將可為微透鏡陣列之透鏡陣列添加至圖3之(a)之配置的第二量測分支之光瞳平面中。在一實施例中，此配置可在由輸出透鏡總成20之焦距f20界定之輸出透鏡總成20之焦平面處或附近。此配置提供優於先前所描述之配置的數個優點。微透鏡陣列之每一微透鏡產生來自光瞳之局域化區段之個別影像或子影像。根據局域子影像，可執行局域疊對計算。子影像之位置提供遍及出射光瞳之像差分佈。此像差分佈允許針對像差進行校正，且亦允許判定焦點。第二量測分支(其用於執行μDBO量測)內之焦點之此判定意謂可免除如圖3之(a)所描繪之第一量測分支。
可將所得全光影像視為包含影像平面資訊(子影像)及波前失真資訊(來自子影像之相對位置)兩者之混合影像。另外，子影像之強度允許計算光瞳影像，該計算不受來自產品結構之結構不對稱性影響。可根據影像內所包含之子影像之相對強度建構此光瞳影像。該光瞳影像可用於重新建構結構不對稱性且用於對小(有限)目標執行CD度量衡。
圖10展示適於執行疊對量測之度量衡裝置。其與圖3之(a)所展示之度量衡裝置在很大程度上相似，但僅包含等效於圖3之(a)之第二量測分支的單一量測分支，使得感測器23在影像平面中。與圖3之(a)所展示之度量衡裝置共同的元件將不進一步加以描述。
微透鏡陣列60位於光學系統之光瞳平面PP與影像平面(感測器23)之間。在此內容背景中，術語「光瞳平面」係指光學系統中之任何平面，該平面為接物鏡16之「背焦平面」BFP之影像。輸出透鏡總成20產生接物鏡 16之背焦平面BFP之影像。微透鏡陣列60可包含個別透鏡(或微透鏡)之2維陣列。微透鏡陣列6可使得其位於光瞳平面PP處(或更特定言之，位於輸出透鏡20之焦平面處)。替代地，微透鏡陣列60可位於與光瞳平面PP及影像平面兩者相距距離fml之地點處，其中距離fml為微透鏡陣列內之每一微透鏡之焦距(假定該陣列中之所有微透鏡為相似的)。實務上，將微透鏡陣列置放在輸出透鏡20之確切焦平面處以便最小化漸暈可為較佳的，但將微透鏡陣列置放在此輸出透鏡20之前，使得變換關係不受二次相位因數妨礙可為合宜的；例如，被置放在如圖10所展示之與光瞳平面相距等於微透鏡陣列之每一微透鏡之焦距fml的距離的部位中。
每一微透鏡在感測器23上產生經聚焦影像。微透鏡陣列60替代圖3之(a)所展示之度量衡裝置之最終透鏡22及任何稜鏡(未展示)。在此組態中，該裝置與夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)感測器相似。出射光瞳64處之輻射剖面由微透鏡陣列60成像至感測器23上，從而產生包含子影像68a、68b、70之全光影像66，每一子影像由微透鏡陣列60之一個微透鏡產生。高階子影像68a自散射輻射之一階中之一者形成，高階子影像68b自散射輻射之一階中之另一者形成，且零階子影像70自散射輻射之零階形成。高階子影像68a及68b亦可包含自比一階高之階形成之影像。可由吸收中性密度濾光器使零階子影像70衰減，使得該等零階子影像在感測器之動態範圍內或可使用高動態範圍偵測器。替代地，零階可在一起被阻擋。
可計算來自每一子影像68a、68b之局域疊對。可使用諸如已經描述之技術之已知μDBO處理技術來完成此計算(例如，根據來自經偏置光柵之強度不對稱性)。然而，如下文將描述，可組合此等局域值以獲得總疊對值。該組合可包括局域疊對值之加權。
在成像為理想的且無像差(例如，散焦像差或由成像系統引入之像差)的情況下，子影像68a、68b、70將處於均一2D柵格上。此情形假定，微透鏡經配置在微透鏡陣列60中之均一2D柵格中。若存在任何像差，則此情形將在波前曲率(相位分佈偏移)方面顯現出來。微透鏡陣列60允許量測此波前曲率；可藉由量測子影像68a、68b、70相對於均一柵格之位置之偏離(柵格失真)來完成此量測。根據此柵格失真，可判定光瞳之哪一部分具有最大失真，且因此判定哪一部分對像差最敏感。接著可取決於光瞳之哪部分最程序相依來遍及該光瞳應用加權。此情形可在已知正使用的目標之類型時自感測器模型提前加以模擬。亦可(例如)藉由觀看具有相對較高強度之光瞳之部分而自量測推斷出光瞳之最程序相依部分。
此經量測像差可進一步經分解成由散焦造成之像差及由其他源造成之像差(透鏡像差、其他成像像差，等等)。此係因為，自全光影像66量測之由非焦點像差造成的柵格失真對於不同程度之散焦傾向於為靜態的，而歸因於散焦之柵格失真將隨焦點(散焦)變化。藉由校正由非焦點像差造成之柵格失真，可自全光影像66推斷出正確焦點，因為其對應於全光影像66中不存在柵格失真。全光影像在第一方向上之散焦將產生來自柵格之在第一方向上(例如，相對於柵格中心徑向向外)之失真。相似地，全光影像在第二方向上之散焦將產生來自柵格之在第二方向上(例如，相對於柵格中心徑向向內)之失真。
可藉由執行初始校正量測來校正由非焦點像差造成的柵格失真；此校正可包含以兩個或多於兩個經設定散焦度來獲得全光影像66及計算此等量測中之靜態柵格失真。在全光影像散焦的情況下，此校準亦允許量測散焦度。
雖然主要就散焦而言來描述以上方法，但其可用於任何像差。可偵測到遍及光瞳之任何像差，且可獲得針對疊對之無像差、角解析量測。可將平穩地變化之像差視為分段線性的。重要的是，觀測到，像差僅造成子影像68a、68b、70自柵格偏離；其不改變局域疊對量測。
由於用以量測像差(且尤其量測焦點)之此能力，並非必須需要額外量測分支。單一量測分支可用於藉由使用μDBO技術量測目標之影像中之強度不對稱性來獲得小複式目標(在光瞳影像中不可解析)之疊對量測。該單一量測分支亦可用於判定接物鏡16是否經正確地聚焦於基板上。單一量測分支可進一步使得能夠校正自光瞳擾動獲得之焦點及/或非焦點像差，該等焦點及/或非焦點像差源於經量測柵格失真。
圖11為說明執行疊對量測之方法(包括根據所揭示之方法之校準)之流程圖。在校準階段中，可判定加權w(x,y)。在第一步驟中，獲得經量測資料M(x,y)，其包含由經配置於二維陣列(x,y)中之數個子影像組成之原始全光影像。根據此等子影像中之每一者，判定局域疊對值OVL(x,y)及柵格失真G(x,y)之局域量測。可針對基板上之數個目標且理想地針對基板上之所有目標重複此等步驟。此外，可針對複數個基板(例如，對應於同一堆疊之基板)進行此等步驟。因此，可針對基板上之每一位置且針對複數個基板判定柵格失真G(x,y)。就光瞳位置(x,y)而言，柵格失真G(x,y)資料集之差異可用於針對局域疊對值OVL(x,y)判定加權w(x,y)。亦可藉由先前數位計算及目標佈局之知識來判定加權w(x,y)。作為實例，可使用自柵格失真G(x,y)中之差異產生之熱圖來判定加權。此熱圖可展示關於光瞳位置之失真。因此，該熱圖將指示光瞳之哪些區域顯示最大失真且最程序相依並對像差最敏感。此等區域可具有經指定至其之較低加權。在一些狀況 下，較低加權可為零加權，使得當計算總值時將忽略來自對應光瞳區域之局域疊對值。該加權可為二進位，使得對低失真(例如，低於臨限值)之區域進行100%加權且對高失真(例如，大於臨限值)之區域進行0%加權。否則該加權可具有較大解析度，或可為連續的。
另外，該校準階段可包含根據柵格失真G(x,y)判定機器常數及程序相依參數PDP。
一旦完成校準階段，隨即該加權可用於自一組局域疊對值獲得總疊對量測值，該組局域疊對值係自全光影像獲得。可針對在校準階段期間自量測資料M(x,y)獲得之所有疊對值OVL(x，y)來進行此操作。加權w(x,y)亦可應用於任何後續量測。量測資料M(x,y)將包含全光影像，如前所述，該全光影像包含複數個(高階)子影像68a、68b。計算局域疊對OVL(x,y)，且根據加權w(x,y)將局域疊對值組合成單一總疊對值OVL。在一特定實施例中，該組合可如下：
圖10之裝置之一另外優點為，在僅使用單一量測輻射波長及/或偏振的情況下，其使得能夠自單一μDBO量測獲得疊對值。此優點允許校正經量測目標內之結構不對稱性(例如，底部光柵不對稱性)。
藉由濾除產品結構之影響，可在量測輻射在目標上之入射角不同之情況下獨立地量測疊對。由於正確疊對獨立於入射角，而由目標內之結構不對稱性引入之任何偏移取決於入射角，所以有可能將經量測疊對分成正確疊對及由結構不對稱性引起之疊對。
已知μDBO技術可包含針對+1階及-1階兩者在單一量測中獲得目標之影像，諸如圖5所說明之影像。+1階及-1階(且視情況零階)可由光瞳平面 中之稜鏡分離，使得每一影像在感測器上為分離的。如已經描述，目標可包含具有兩個不同偏移(例如，+d及-d)之一或多對光柵。因此，目標之單一量測可產生用以消除方程式(1)或(2)中之K1之足夠資訊，從而使得能夠在假定無結構不對稱性的情況下判定疊對誤差OVE。然而，當存在結構不對稱性(將始終如此且方程式(3)適用時，此量測將不產生亦用以消除或獲得用於K0之值的足夠資訊。因此，需要運用(例如)具有不同波長之量測輻射之較多量測。
在使用圖10之度量衡裝置的情況下，所得全光影像66可包含目標(包含具有兩個偏移之光柵)之多對個別高階子影像68a、68b，且每一對子影像包含使用+1輻射獲得之子影像及使用-1輻射獲得之子影像。每一對子影像將對應於不同入射角。因此，單一量測可產生用以獲得用於偏移K0之值且用以消除K1之足夠資訊，其意謂可針對疊對誤差OVE求解方程式(3)。
顯然，存在使用本文所揭示之一般方法求解K0且判定疊對誤差OVE之數個方式。在一實施例中，相對於針對分別具有經強加偏置+d及-d之目標獲得之不對稱性量測A-d之經判定值標繪不對稱性量測A+d之值。標繪圖上之每一點對應於一對子影像。可自與經擬合至此等點之線之每一軸的相交發現偏移K0，該線係由以下方程式描述：
單一全光影像提供足夠點(亦即，兩個但較佳地更多)以標繪線之事實使得能夠使用此方法，同時亦使得能夠發現軸線相交。相比之下，使用習知影像僅產生單一點，且需要做出該線穿過原點之假定(亦即，不存在結構不對稱性)。替代地，進行多於一個量測，從而降低產出率。
圖10之裝置之另一優點為，其在將穩固性提供至程序不對稱性與感 測器誘發之不對稱性之間的交叉項時實現較佳的不對稱性校準。因為使用圖10之裝置解析光瞳，所以有可能亦判定入射光瞳中之不對稱性。此情形可能係由於度量衡系統光學件中之相位像差，可在經解析光瞳中看出該相位像差。設想入射於目標上之平面波。在純量近似中，由目標反射之在平行於該目標之2D平面處之純量場可表示為r(x,y)=a(x,y)eφ(x,y) (6)
其中r(x,y)為包含振幅分佈a(x,y)及相位分佈φ(x,y)之經反射場。若該目標為疊對光柵，則該經反射場具有以振幅項顯現之不對稱性。此純量場傳播通過感測器之光學件且在2D強度偵測器處被偵測到。
感測器中之光瞳平面處之純量場係由此場之按比例調整的傅立葉變換給定，該傅立葉變換為純量近似中透鏡對輸入場之動作。光瞳平面處之場可描述為
其中表示輸入純量場之按比例調整的傅立葉變換。
感測器像差很大程度上將自身顯現為光瞳平面中之相位分佈。舉例而言，可將散焦描述為遍及光瞳之二次相位分佈，且可將傾斜描述為在對應方向上之線性相位分佈。
在此狀況下，可將有像差光瞳平面之純量場描述為
其中為相位像差。
若在光瞳平面中量測疊對(亦即，若2D偵測器被置放於光瞳平面中)，則經記錄強度為
光瞳平面相位像差不影響疊對量測。
然而，若在場平面中量測疊對，則場平面中之分佈係由光瞳平面分佈之按比例調整的傅立葉變換給定。
所偵測到之信號為複雜分佈之模數平方。可看出，歸因於傅立葉變換操作，感測器誘發之像差完全耦合至所偵測到之信號中。If(x,y)中之每一所偵測到之像素經歷來自整個光瞳之貢獻且感測器像差使該影像失真。
亦可經由卷積定理看到此情形。倍增之傅立葉變換可表達為個別傅立葉變換之卷積。
其中為像差函數之傅立葉變換。可看出，場平面中之複雜分佈藉由光瞳像差函數之傅立葉變換進行卷積，且因此感測器像差使該複雜分佈「模糊」。舉例而言，若感測器像差係歸因於散焦，則該影像變得散焦模糊。因此，場平面中之影像失真，且比光瞳平面中之影像更易於出現焦點誤差。
歸因於每一微透鏡之經增加焦點深度，圖10之裝置允許成像厚的堆疊。此情形與厚堆疊之光柵影像(例如，3D NAND)形成對比，當(例如，運用稜鏡)離軸地量測時，該等光柵影像展示傾斜。此等傾斜取決於焦點且因此取決於底部光柵與頂部光柵之間的堆疊厚度。
圖10之裝置允許在單一量測中量測多目標標記。多目標標記包含在單一標記之不同層組合中具有光柵之目標；例如，標記可包含在層1及層2中包含光柵之目標及在層1及層3中包含光柵之目標。此允許在單一量測中量測不同層組合之間的疊對。此等目標中之每一者可具有不同間距。對應於特定目標之光瞳之區域取決於間距，且因此可在該光瞳內解析不同目標。因此，不同子影像將對應於不同目標，且因此可在單一量測中獲得用於不同層組合之疊對。
對於相對較大間距，較高繞射階亦存在於出射光瞳平面中。在使用適當地選自1階及高階兩者之子影像的情況下，可自許多此等子影像之組合獲得較大間距結構之疊對。同時，可針對具有較小間距之目標之疊對量測選擇子影像之不同集合。舉例而言，多目標疊對標記可具有兩個不同間距-P1及P2，使得P1為大間距(對於該大間距，在該光瞳內除了偵測到一階之外亦偵測到高階)，且P2為較小間距(對於該較小間距，在光瞳之邊緣處僅偵測到一階)。歸因於來自P1目標之繞射形成之子影像出現在光瞳之兩個不同區中，而來自P2目標之子影像在出射光瞳之邊緣處形成。相比於P2目標之疊對量測，對於P1目標之疊對量測，可選擇具有不同加權之影像之不同集合。因此，在使用全光影像的情況下，混合且對用於多目標標記中之每一光柵之不同子影像進行加權變得可能。
圖10之裝置亦可用於臨界尺寸(CD)重新建構，且尤其用於小目標之CD重新建構。通常在圖3之(a)之裝置的第一量測分支中進行CD重新建構，此係因為其需要獲得繞射光譜(光瞳影像)且使用重新建構技術自光瞳影像推斷出目標之一或多個剖面參數。此重新建構技術可包含反覆地調整候選剖面參數、模型化所得光瞳影像及將該所得光瞳影像與經量測光瞳影 像比較。重複以上操作直至經模型化且經量測光瞳影像收斂為止。重新建構技術亦可包含(另外或作為替代方案)將光瞳影像與對應於已知剖面參數之先前經計算光瞳影像之庫比較直至發現最近匹配為止。因為CD重新建構需要光瞳影像，所以成像技術尚不可能，且因此尚不可能使用比量測光點小之小的填充過度目標。若將使用填充過度目標，則量測光點內之目標附近之產品特徵將干涉光瞳影像。在無影像的情況下，不可能將產品特徵之效應分開。
如已經陳述，可自全光影像獲得光瞳影像。然而，因為已自真實影像(全光影像)之陣列獲得光瞳影像，所以可(例如，使用圖案辨識技術)檢測全光影像且可濾除產品結構之效應。可藉由識別對應於產品結構之子影像且在建構光瞳影像時不使用該等子影像來進行以上操作。以此方式，可獲得不含產品結構之2D角解析光瞳影像。此光瞳影像可用於重新建構中。
在所描述實施例的替代性實施例中，如已經描述，同時相位及振幅角解析散射計可包含經置放於光瞳平面中且在其焦平面中具有感測器之微透鏡陣列，藉此作為夏克-哈特曼類型之波前感測器操作。因此，相較於與圖3之(a)之第一量測分支相似之類型的散射計(其僅將光瞳資訊中繼朝向CCD相機)，亦可(例如，經由光束分光器)將光瞳資訊中繼至波前感測器。波前感測器量測局域波前梯度，其可藉由整合而變換成波前。在此類型之散射計中，可同時量測由目標壓印至照明光上之相位及振幅資訊兩者。出於重新建構目的而使用較多資訊應使應用對於感測器缺陷及次最佳量測條件較穩固，從而實際上增加應用之「製程窗口」。
雖然以上所描述之目標為出於量測之目的而特定地設計及形成之度 量衡目標，但在其他實施例中，可量測關於為形成於基板上之器件之功能部件的目標之屬性。許多器件具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語「目標光柵」及「目標」無需已特定地針對正被執行之量測來提供結構。此外，度量衡目標之間距P接近於散射計之光學系統之解析度極限，但可比藉由微影程序在目標部分C中製造之典型產品特徵之尺寸大得多。實務上，可將目標內之疊對光柵之線及/或空間製造為包括尺寸上與產品特徵相似之較小結構。
與如實現於基板及圖案化器件上之目標之實體光柵結構相關聯地，一實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式，該等機器可讀指令描述量測基板上之目標之方法及/或分析量測以獲得關於微影程序之資訊。可(例如)在圖3之裝置中之單元PU內及/或圖2之控制單元LACU內執行此電腦程式。亦可提供一種資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其中儲存有此電腦程式。在現有度量衡裝置(例如，圖3所展示之類型的度量衡裝置)已在生產及/或在使用的情況下，可藉由供應經更新電腦程式產品以用於使處理器執行經修改步驟S6且因此計算對結構不對稱性敏感度降低之疊對誤差或其他參數來實施本發明。
程式可視情況經配置以控制光學系統、基板支撐件及其類似者以執行步驟S2至S5以用於量測關於合適複數個目標之不對稱性。
雖然上文所揭示之實施例依據以繞射為基礎之疊對量測(例如，使用圖3之(a)所展示之裝置之第二量測分支進行的量測)進行描述，但原則上相同模型可用於以光瞳為基礎之疊對量測(例如，使用圖3之(a)所展示之裝置之第一量測分支進行的量測)。因此，應瞭解，本文中所描述之概念同樣適用於以繞射為基礎之疊對量測及以光瞳為基礎之疊對量測。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在該基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
在以下經編號條項中呈現根據本發明之另外實施例：
1.一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡裝置，該度量衡裝置包含：一光學系統，其用於藉由運用量測輻射照明一基板上之一目標且偵測由該目標散射之該量測輻射來量測該目標；及一透鏡陣列，每一透鏡可操作以將該經散射量測輻射聚焦至一感測器上，該透鏡陣列藉此在該感測器上形成一影像，使得該影像包含複數個子影像，每一子影像係由該透鏡陣列之一對應透鏡形成。
2.如條項1之度量衡裝置，其中該透鏡陣列包含經配置成一有規則的2D陣列之複數個相似透鏡。
3.如條項1或2之度量衡裝置，其中該感測器位於由該透鏡陣列界定之影像平面中。
4.如條項1、2或3之度量衡裝置，其中該透鏡陣列位於該光學系統之一光瞳平面處。
5.如條項1、2或3之度量衡裝置，其中該透鏡陣列位於該光學系統之一光瞳平面與該影像平面之間，且位於與該光瞳平面相距等於該透鏡陣 列之每一透鏡之焦距的一距離的地點處。
6.如條項4或5之度量衡裝置，其中該光學系統包含一輸出透鏡及一接物鏡，該輸出透鏡可操作以在該光瞳平面處形成該接物鏡之一背焦平面之一影像。
7.如任何前述條項之度量衡裝置，其中該影像為一全光影像。
8.如任何前述條項之度量衡裝置，其中該等子影像中之至少一些係由該經散射量測輻射之高階組成。
9.如任何前述條項之度量衡裝置，其可操作以量測該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之偏離。
10.如條項9之度量衡裝置，其中該度量衡裝置可操作以：自該等子影像量測該經散射量測輻射之對應高階中的強度不對稱性；及根據強度不對稱性之該等量測中之每一者判定經量測之一目標中之目標不對稱性之一局域量測。
11.如條項10之度量衡裝置，其可操作以組合經量測之該目標中之目標不對稱性之該等局域量測，以獲得目標不對稱性之一總量測。
12.如條項11之度量衡裝置，其中該組合目標不對稱性之該等局域量測包括基於該等對應子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離對目標不對稱性之該等局域量測進行加權。
13.如條項12之度量衡裝置，其中在其對應子影像之該等位置離該有規則的2D柵格較近的情況下，目標不對稱性之該等局域量測被給予較大加權。
14.如條項10至13中任一項之度量衡裝置，其可操作以： 在一單一量測步驟中自包含一第一光柵及一第二光柵之一目標之子影像的不同對應對獲得用於強度不對稱性之複數個不同值，其中該第一光柵之該目標不對稱性包含歸因於結構不對稱性之一結構貢獻、一第一經強加目標不對稱性及一疊對誤差且該第二光柵之該目標不對稱性包含歸因於結構不對稱性之該結構貢獻、一第二經強加目標不對稱性及該疊對誤差；及根據用於強度不對稱性之該複數個不同值判定用於該疊對誤差之一值。
15.如條項14之度量衡裝置，其中歸因於結構不對稱性之該結構貢獻產生由一偏移項描述之目標不對稱性與強度不對稱性之間的關係之一偏移，且該判定用於該疊對誤差之一值包含判定用於該偏移項之一值。
16.如條項14或15之度量衡裝置，其中該判定用於該疊對誤差之一值包含針對自該第二光柵之檢測獲得之不對稱性量測標繪自該第一光柵之檢測獲得之強度不對稱性量測。
17.如條項9至16中任一項之度量衡裝置，其可操作以判定是否基於該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離正確地聚焦該光學系統。
18.如條項17之度量衡裝置，其可操作以：獲得用於複數個焦點設定中之每一者之一影像：判定焦點與包含在該等影像內之該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離之間的關係；及針對後續影像，根據包含在每一後續影像內之該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離及該經判定關係判定焦點。
19.如條項18之度量衡裝置，其進一步可操作以判定該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離的一靜態分量且校正此靜態分量。
20.如任何前述條項之度量衡裝置，其可操作以根據該等子影像之強度計算一光瞳影像。
21.如條項20之度量衡裝置，其可操作以：根據該光瞳影像判定一相位分佈；及根據該相位分佈判定該光學系統中之像差。
22.如任何前述條項之度量衡裝置，其中該目標小於該度量衡裝置之一量測場，使得該目標之一量測亦包含來自鄰近該目標之結構之影響；該度量衡裝置可操作以：識別該等子影像中之哪些子影像由自鄰近該目標之該等結構散射之量測輻射產生且該等子影像中之哪些子影像由自該目標散射之量測輻射產生；及僅使用由自該目標散射之量測輻射產生之子影像重新建構該目標之一個或多個參數。
23.如任何前述條項之度量衡裝置，其中該目標包含具有不同間距之兩個或多於兩個光柵；該度量衡裝置可操作以按子影像在該影像內之部位來識別哪一子影像對應於哪一目標。
24.如條項23之度量衡裝置，其中該兩個或多於兩個光柵由不同層組合中之結構組成，該度量衡裝置可操作以在一單一量測步驟中針對該等層組合中之每一者判定用於目標不對稱性之一值。
25.如條項24之度量衡裝置，其中該等光柵中之至少一者之該間距 使得該光柵之子影像以不同量值高階形成於該感測器上；及針對每一光柵之用於目標不對稱性之一值的該判定包含使用具有不同加權之不同子影像。
26.一種微影系統，其包含：一微影裝置，其包含：一照明光學系統，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及一如任何前述條項之度量衡裝置，其中該微影裝置經配置以使用該度量衡裝置對目標不對稱性之一判定以將該圖案施加至另外基板。
27.一種量測一微影程序之一參數之方法，該方法包含：藉由運用量測輻射照明一基板上之一目標且偵測由該目標散射之該量測輻射來量測該目標；形成該目標之一影像，該影像包含複數個子影像，每一子影像由一透鏡陣列之一對應透鏡形成；及自該影像量測一微影程序之該參數。
28.如條項27之方法，其中該透鏡陣列包含經配置成一有規則的2D陣列之複數個相似透鏡。
29.如條項27或28之方法，其中該影像形成在由該透鏡陣列界定之影像平面處。
30.如條項27至29中任一項之方法，其中該透鏡陣列位於用於執行該方法之一光學系統之一光瞳平面處。
31.如條項27至29中任一項之方法，其中該透鏡陣列位於該光學系統之一光瞳平面與影像平面之間，且位於與該光瞳平面相距等於該透鏡陣列之每一透鏡之焦距的一距離的地點處。
32.如條項27至31中任一項之方法，其中該影像為一全光影像。
33.如條項27至32中任一項之方法，其中該等子影像由該經散射量測輻射之高階組成。
34.如條項27至33中任一項之方法，其包含量測該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之偏離。
35.如條項34之方法，其包含：自該等子影像量測該經散射量測輻射之對應高階中的強度不對稱性；及根據強度不對稱性之該等量測中之每一者判定經量測之一目標中之目標不對稱性之一局域量測。
36.如條項35之方法，其包含組合經量測之該目標中之目標不對稱性之該等局域量測，以獲得目標不對稱性之一總量測。
37.如條項36之方法，其中該組合目標不對稱性之該等局域量測包括基於該等對應子影像相對於該有規則的2D柵格之位置之該偏離對目標不對稱性之該等局域量測進行加權。
38.如條項37之方法，其中若其對應子影像之位置離該有規則的2D柵格較近，則目標不對稱性之該等局域量測被給予較大加權。
39.如條項35至38中任一項之方法，其包含：在一單一量測步驟中自包含一第一光柵及一第二光柵之一目標之子影像的不同對應對獲得用於強度不對稱性之複數個不同值，其中該第一光 柵之該目標不對稱性包含歸因於結構不對稱性之一結構貢獻、一第一經強加目標不對稱性及一疊對誤差且該第二光柵之該目標不對稱性包含歸因於結構不對稱性之該結構貢獻、一第二經強加目標不對稱性及該疊對誤差；及根據用於強度不對稱性之該複數個不同值判定用於該疊對誤差之一值。
40.如條項39之方法，其中歸因於結構不對稱性之該結構貢獻產生由一偏移項描述之目標不對稱性與強度不對稱性之間的關係之一偏移，且該判定用於該疊對誤差之一值包含判定用於該偏移項之一值。
41.如條項39或40之方法，其中該判定用於該疊對誤差之一值包含針對自該第二光柵之檢測獲得之不對稱性量測標繪自該第一光柵之檢測獲得之強度不對稱性量測。
42.如條項34至41中任一項之方法，其包含判定是否基於該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離正確地聚焦該光學系統。
43.如條項42之方法，其包含：獲得用於複數個焦點設定中之每一者之一影像：判定焦點與包含在該等影像內之該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離之間的關係；及針對後續影像，根據該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離及該經判定關係判定焦點。
44.如條項43之方法，其包含判定該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離的一靜態分量及校正此靜態分量。
45.如條項27至44中任一項之方法，其包含根據該等子影像之強度 計算一光瞳影像。
46.如條項45之方法，其包含：根據該光瞳影像判定一相位分佈；及根據該相位分佈判定該光學系統中之像差。
47.如條項27至46中任一項之方法，其中該目標小於該度量衡裝置之一量測場，使得該目標之一量測亦包含來自鄰近該目標之結構之影響；該度量衡裝置包含：識別該等子影像中之哪些子影像由自鄰近該目標之該等結構散射之量測輻射產生且該等子影像中之哪些子影像由自該目標散射之量測輻射產生；及僅使用由自該目標散射之量測輻射產生之子影像重新建構該目標之一個或多個參數。
48.如條項27至47中任一項之方法，其中該目標包含具有不同間距之兩個或多於兩個光柵；該度量衡裝置包含按子影像在該影像內之部位來識別哪一子影像對應於哪一目標。
49.如條項48之方法，其中該兩個或多於兩個光柵由不同層組合中之結構組成，該度量衡裝置包含在一單一量測步驟中針對該等層組合中之每一者判定用於目標不對稱性之一值。
50.如條項49之方法，其中該等光柵中之至少一者之該間距使得該光柵之子影像以不同量值高階形成於該感測器上；及針對每一光柵之用於目標不對稱性之一值的該判定包含使用具有不同加權之不同子影像。
51.一種包含處理器可讀指令之電腦程式，該等處理器可讀指令在 執行於合適處理器控制之裝置上時，使該處理器控制之裝置執行如條項27至50中任一項之方法。
52.一種電腦程式載體，其包含如條項51之電腦程式。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)，以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而易於修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不正當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文之措辭或術語係出於藉由實例進行描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語或措辭應由熟習此項技術者鑒於該等教示及該指導進行解譯。
本發明之廣度及範疇不應受到上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。

Claims (19)

  1. 一種度量衡裝置，其包含：一光學系統，其包含一感測器，該光學系統組態以藉由使用輻射照明一基板上之一目標及使用該感測器偵測由該目標散射之該輻射來量測該目標；及一透鏡陣列，其經組態以在該感測器上形成一影像，該影像包含複數個子影像，使得該等子影像之每一者係由該等透鏡之一對應者形成，其中該光學系統經進一步組態以：量測該等子影像之各自高階中之強度不對稱性；及自該等強度不對稱性判定一局域目標不對稱性。
  2. 如請求項1之度量衡裝置，其經進一步組態以量測該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之偏離。
  3. 如請求項1之度量衡裝置，其經進一步組態以自該等子影像之強度計算一光瞳影像。
  4. 如請求項1之度量衡裝置，其中該目標小於該度量衡裝置之一量測場，使得該目標之一量測亦包含來自鄰近該目標之結構之影響；該度量衡裝置經進一步組態以：識別該等子影像中之哪些子影像由自鄰近該目標之該等結構散射之量測輻射產生且該等子影像中之哪些子影像由自該目標散射之量測輻射產生；及僅使用由自該目標散射之量測輻射產生之子影像重新建構該目標之一個或多個參數。
  5. 如請求項1之度量衡裝置，其中該目標包含具有不同間距之兩個或多於兩個光柵；該度量衡裝置經進一步組態以按子影像在該影像內之部位來識別哪一子影像對應於哪一目標。
  6. 一種微影系統，其包含：一微影裝置，其包含：一照明光學系統，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及一度量衡裝置，其包含：一光學系統，其包含一感測器，該光學系統組態以藉由使用輻射照明一基板上之一目標及使用該感測器偵測由該目標散射之該輻射來量測該目標；及一透鏡陣列，其經組態以在該感測器上形成一影像，該影像包含複數個子影像，使得該等子影像之每一者係由該等透鏡之一對應者形成，其中該光學系統經進一步組態以：自該等子影像量測該經散射量測輻射之對應高階中的強度不對稱性；及根據強度不對稱性之該等量測中之每一者判定目標不對稱性之一局域量測，其中該微影裝置經配置以使用目標不對稱性之該局域量測將該圖案施加至另外基板。
  7. 一種量測一微影程序之一參數之方法，其包含：以量測輻射照明一基板上之一目標；偵測由該目標散射之該量測輻射；形成該目標之一影像，該影像包含複數個子影像，每一子影像係由一透鏡陣列之一對應透鏡形成；自該影像量測一微影程序之該參數；自該等子影像量測該經散射量測輻射之對應高階中的強度不對稱性；及自強度不對稱性之該等量測中之每一者判定目標不對稱性之一局域量測。
  8. 如請求項7之方法，其中該透鏡陣列經組態為一有規則2D陣列中之複數個相似透鏡。
  9. 如請求項7之方法，其中該影像形成在由該透鏡陣列界定之該影像平面處。
  10. 如請求項7之方法，其中該透鏡陣列位於用於執行該方法之一光學系統之一光瞳平面處。
  11. 如請求項7之方法，其包含量測該等子影像之位置相對於一有規則2D柵格之偏離。
  12. 如請求項7之方法，其進一步包含：在一單一量測步驟中自包含一第一光柵及一第二光柵之一目標之子影像的不同對應對獲得用於強度不對稱性之複數個不同值，其中該第一光柵之該目標不對稱性包含歸因於結構不對稱性之一結構貢獻，一第一經強加目標不對稱性及一疊對誤差且該第二光柵之該目標不對稱性包含歸因於結構不對稱性之該結構貢獻，一第二經強加目標不對稱性及該疊對誤差；及自用於強度不對稱性之該複數個不同值判定用於該疊對誤差之一值。
  13. 如請求項7之方法，其進一步包含判定是否基於該等子影像相對於一有規則的2D柵格之位置之該偏離正確地聚焦該光學系統。
  14. 如請求項7之方法，其進一步包含自該等子影像之強度計算一光瞳影像。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包含自該光瞳影像判定一相位分佈；及自該相位分佈判定該光學系統中之像差。
  16. 如請求項7之方法，其中該目標小於該度量衡裝置之一量測場，使得該目標之一量測亦包含來自鄰近該目標之結構之影響；其進一步包含：識別該等子影像中之哪些子影像由自鄰近該目標之該等結構散射之量測輻射產生且該等子影像中之哪些子影像由自該目標散射之量測輻射產生；及僅使用由自該目標散射之量測輻射產生之子影像重新建構該目標之一個或多個參數。
  17. 如請求項7之方法，其中該目標包含具有不同間距之兩個或多於兩個光柵；其進一步包含：以按子影像在該影像內之部位來識別哪一子影像對應於哪一目標。
  18. 一種非暫態電腦可讀媒體，其包含處理器可讀指令，其於處理器控制裝置上運行時使該處理器控制裝置執行包含下列步驟之方法：以量測輻射照明一基板上之一目標；偵測由該目標散射之該量測輻射；形成該目標之一影像，該影像包含複數個子影像，每一子影像係由一透鏡陣列之一對應透鏡形成；自該影像量測一微影程序之一參數；自該等子影像量測該經散射量測輻射之對應高階中的強度不對稱性；及自強度不對稱性之該等量測中之每一者判定目標不對稱性之一局域量測。
  19. 如請求項18之非暫態電腦可讀媒體，其中該處理器控制裝置執行之方法進一步包含控制一微影裝置，該微影裝置經配置以使用目標不對稱性之該局域量測將該圖案施加至另外基板。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI794950B (zh) * 2020-09-02 2023-03-01 荷蘭Ｖｕ基金會 波前度量衡感測器及其光罩、用於最佳化光罩之方法及相關裝置

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108139682B (zh) 2015-10-02 2020-12-25 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备、计算机程序及光刻系统
WO2018036828A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 Asml Netherlands B.V. Metrology apparatus for measuring a structure formed on a substrate by a lithographic process, lithographic system, and method of measuring a structure formed on a substrate by a lithographic process
EP3385685A1 (en) * 2017-04-06 2018-10-10 ASML Netherlands B.V. Radiation receiving system
WO2018233947A1 (en) 2017-06-20 2018-12-27 Asml Netherlands B.V. DETERMINATION OF EDGE ROUGHNESS PARAMETERS
EP3467588A1 (en) 2017-10-03 2019-04-10 ASML Netherlands B.V. Method and apparatus for determining alignment properties of a beam of radiation
IL273680B2 (en) 2017-10-05 2024-04-01 Asml Netherlands Bv A metrology system and method for determining a characteristic of one or more structures on a substrate
EP3470924A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-17 ASML Netherlands B.V. Method of optimizing the position and/or size of a measurement illumination spot relative to a target on a substrate, and associated apparatus
EP3470926A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-17 ASML Netherlands B.V. Metrology apparatus, lithographic system, and method of measuring a structure
KR102253565B1 (ko) * 2017-10-22 2021-05-18 케이엘에이 코포레이션 이미징 오버레이 계측에서 오버레이 오정렬 오차 평가치의 이용
EP3499312A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-19 ASML Netherlands B.V. Metrology apparatus and a method of determining a characteristic of interest
WO2019091678A1 (en) * 2017-11-07 2019-05-16 Asml Netherlands B.V. Metrology apparatus and a method of determining a characteristic of interest
KR20210007971A (ko) 2018-05-04 2021-01-20 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. Euv 리소그래피를 위한 펠리클
TWI791196B (zh) * 2018-05-24 2023-02-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 判定基板之堆疊組態之方法及其相關非暫時性電腦可讀媒體
EP3575874A1 (en) 2018-05-29 2019-12-04 ASML Netherlands B.V. Metrology method, apparatus and computer program
KR102585069B1 (ko) * 2018-06-04 2023-10-05 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 패터닝 공정을 위한 공정 모델을 개선하는 방법
CN110568729B (zh) * 2018-06-05 2021-07-09 上海微电子装备（集团）股份有限公司 像差测量装置及方法
WO2020005361A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Real-time autofocus for maskless lithography on substrates
JP7110407B2 (ja) * 2018-07-04 2022-08-01 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ測定のためのセンサ装置及び方法
KR102201993B1 (ko) * 2018-07-12 2021-01-12 주식회사 엑스템바이오랩 전자현미경용 그리드 샘플 제작장치
CN109029302B (zh) * 2018-08-16 2023-09-26 珠海市运泰利自动化设备有限公司 一种摄像头对中精度验证机台及其验证方法
EP3640735A1 (en) 2018-10-18 2020-04-22 ASML Netherlands B.V. Methods and apparatus for inspection of a structure and associated apparatuses
CN111352303B (zh) * 2018-12-21 2021-06-18 上海微电子装备（集团）股份有限公司 投影物镜波像差检测装置及方法、光刻机
EP3783439A1 (en) * 2019-08-22 2021-02-24 ASML Netherlands B.V. Metrology device and detection apparatus therefor
IL293749A (en) * 2019-12-18 2022-08-01 Asml Netherlands Bv A method for correcting measurements in the production of integrated circuits and related devices
CN111147760B (zh) * 2019-12-23 2021-08-24 兴科迪智能科技(北京)有限公司 一种光场相机及其光度调整方法、装置及电子设备
EP4184426A1 (en) * 2021-11-22 2023-05-24 ASML Netherlands B.V. Metrology method and device
IL310977A (en) * 2021-09-14 2024-04-01 Asml Netherlands Bv Metrology method and instrument
CN114353694B (zh) * 2022-01-07 2022-12-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学自由曲面中低频段像差检测装置及方法
DE102022212136A1 (de) * 2022-11-15 2023-01-12 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Ermittlung von Bildfehlern hochauflösender Abbildungssysteme per Wellenfrontmessung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200639593A (en) * 2005-03-03 2006-11-16 Asml Netherlands Bv Dedicated metrology stage for lithography applications
JP2008085326A (ja) * 2006-09-14 2008-04-10 Asml Netherlands Bv 検査装置、像投影装置、および基板特性測定方法
TW200842280A (en) * 2006-04-18 2008-11-01 Lamina Ceramics Inc Optical devices for controlled color mixing
TW201207356A (en) * 2010-06-04 2012-02-16 Asml Netherlands Bv Method & apparatus for measuring a structure on a substrate, method & apparatus for generating a model recipe, and computer program products for implementing such methods & apparatus

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT405485B (de) 1997-05-28 1999-08-25 Immuno Ag Eine das vwf-propeptid enthaltende pharmazeutische präparation
JP2002372406A (ja) * 2001-06-13 2002-12-26 Nikon Corp 位置検出装置及び方法、位置検出装置の収差測定方法及び調整方法、露光装置、並びにマイクロデバイスの製造方法
US7791727B2 (en) 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
US7557934B2 (en) 2006-12-07 2009-07-07 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
NL1036245A1 (nl) 2007-12-17 2009-06-18 Asml Netherlands Bv Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology.
NL1036597A1 (nl) 2008-02-29 2009-09-01 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method.
WO2010009930A1 (en) * 2008-06-02 2010-01-28 Asml Netherlands B.V. Sub-wavelength segmentation in measurement targets on substrates
KR101429629B1 (ko) 2009-07-31 2014-08-12 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 계측 방법 및 장치, 리소그래피 시스템, 및 리소그래피 처리 셀
JP2013502592A (ja) 2009-08-24 2013-01-24 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． メトロロジ方法および装置、リソグラフィ装置、リソグラフィプロセシングセル、およびメトロロジターゲットを備える基板
NL2007425A (en) 2010-11-12 2012-05-15 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
WO2012143188A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-26 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, method for maintaining a lithographic apparatus and device manufacturing method
US9709903B2 (en) * 2011-11-01 2017-07-18 Kla-Tencor Corporation Overlay target geometry for measuring multiple pitches
NL2010401A (en) 2012-03-27 2013-09-30 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic system and device manufacturing method.
CN105814491B (zh) * 2013-10-30 2017-12-05 Asml荷兰有限公司 检查设备和方法、具有量测目标的衬底、光刻系统和器件制造方法
CN105980932B (zh) * 2013-12-17 2018-08-03 Asml荷兰有限公司 检查方法、光刻设备、掩模以及衬底
CN108139682B (zh) 2015-10-02 2020-12-25 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备、计算机程序及光刻系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200639593A (en) * 2005-03-03 2006-11-16 Asml Netherlands Bv Dedicated metrology stage for lithography applications
TW200842280A (en) * 2006-04-18 2008-11-01 Lamina Ceramics Inc Optical devices for controlled color mixing
JP2008085326A (ja) * 2006-09-14 2008-04-10 Asml Netherlands Bv 検査装置、像投影装置、および基板特性測定方法
TW201207356A (en) * 2010-06-04 2012-02-16 Asml Netherlands Bv Method & apparatus for measuring a structure on a substrate, method & apparatus for generating a model recipe, and computer program products for implementing such methods & apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI794950B (zh) * 2020-09-02 2023-03-01 荷蘭Ｖｕ基金會 波前度量衡感測器及其光罩、用於最佳化光罩之方法及相關裝置

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Publication number Publication date
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