TWI685720B

TWI685720B - 用於微影設備的度量衡方法

Info

Publication number: TWI685720B
Application number: TW107122433A
Authority: TW
Inventors: 卡司徒夫巴塔哈爾亞; 賽門吉司伯喬瑟佛思麥提森; 馬克喬漢斯努特; 包伊夫亞歷傑福瑞丹; 莫哈瑪德瑞薩哈吉阿瑪迪; 法爾查德法哈迪查德
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-02-21
Also published as: KR20200014829A; CN110998455B; WO2019002003A1; EP3422105A1; JP6934541B2; CN110998455A; JP2020525831A; US10451978B2; TW201917491A; KR102364227B1; IL271584A; IL271584B1; US20190004437A1; IL271584B2

Abstract

本發明係關於一種方法，其包括：對於具有偏置之一第一目標結構及以不同方式偏置之一第二目標結構的一度量衡目標，獲得包括該第一目標結構之信號資料對比該第二目標結構之信號資料的度量衡資料，該度量衡目標係使用一圖案化程序而產生，該度量衡資料經獲得以用於複數個不同度量衡配方，且每一度量衡配方指定一不同量測參數；判定穿過用於該複數個不同度量衡配方之該度量衡資料的一統計擬合曲線或擬合函數作為一參考；及識別至少兩個不同度量衡配方，相比於跨越或滿足某一臨限值的該參考之一參數，該至少兩個不同度量衡配方具有該至少兩個不同度量衡配方之共同度量衡資料之一變化。

Description

用於微影設備的度量衡方法

本發明係關於可用於(例如)藉由微影技術製造裝置之檢測(例如，度量衡)方法及設備，且係關於使用微影技術製造裝置之方法。

微影設備為將所要圖案塗覆至基板上(通常塗覆至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於(例如)製造積體電路(IC)。在彼情況下，圖案化裝置(其被替代地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)層上來進行圖案之轉印。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之網路。

用以實現圖案化程序(亦即，產生涉及圖案化之裝置或其他結構(諸如微影曝光或壓印)的程序，其可通常包括一或多個相關聯處理步驟，諸如抗蝕劑之顯影、蝕刻等等)包括開發該程序自身，對其設置以用於監視及控制且接著實際上監視及控制該程序自身。假定圖案化程序之基礎之組態，諸如圖案化裝置圖案、抗蝕劑類型、微影後程序步驟(諸如顯影、蝕刻等等)，需要在圖案化程序中設置設備以將圖案轉印至基板上，使一或多個度量衡目標顯影以監視程序，設置度量衡程序以量測度量衡目標且接著基於量測結果而實施監視及/或控制程序之程序。

因此，在圖案化程序中，需要判定(例如，使用模型化圖案化程序之一或多個態樣的一或多個模型來量測、模擬等等)一或多個所關注參數，諸如結構之臨界尺寸(CD)、形成於基板中或基板上之順次層之間的疊對誤差(亦即，順次層之不當且無意的未對準)等等。

需要判定藉由圖案化程序產生之結構的此類一或多個所關注參數，且將其用於與圖案化程序相關之設計、控制及/或監視，例如用於程序設計、控制及/或驗證。可將圖案化結構之經判定一或多個所關注參數用於圖案化程序設計、校正及/或驗證、缺陷偵測或分類、產率估計及/或程序控制。

因此，在圖案化程序中，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(裝置中兩個層之對準準確性之量度)之特殊化工具。可依據兩個層之間的未對準程度來描述疊對，例如，對為1奈米之經量測疊對之參考可描述兩個層未對準達1奈米之情形。

已開發各種形式之檢測設備(例如度量衡設備)以供微影領域中使用。此等裝置將輻射光束導向至目標上且量測經重導向(例如，散射)輻射之一或多個屬性(例如，依據波長變化之單一反射角下的強度；依據反射角變化之一或多個波長下的強度；或依據反射角變化之偏振)以獲得「光譜」，可自光譜判定目標之所關注屬性。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建構；庫搜尋；及主成份分析。

涉及使零繞射階(對應於鏡面反射)被阻擋之另一技術，且僅處理高階。可在PCT專利申請公開案第WO 2009/078708號及第WO 2009/106279號中找到此類度量衡之實例，該等PCT專利申請公開案之全文特此以引用之方式併入。已在美國專利申請公開案第US 2011-0027704號、第US 2011-0043791號及第US 2012-0242940號中描述技術之進一步開發，該等美國專利申請公開案中之每一者的全文併入本文中。通常使用此類以繞射為基礎之技術來量測疊對。用於技術之目標可小於照明光點且可由基板上之產品結構環繞。目標可包含可在一個影像中量測之多個週期性結構。在此類度量衡技術之特定形式中，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正常(例如，+1)及互補(例如，-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之指示符。

在疊對量測之實例中，上述技術依賴於疊對(亦即，疊對誤差及故意偏置)為目標中之目標不對稱性之唯一原因的假定。目標或量測中之任何其他不對稱性，諸如上部及/或下部層中週期性結構內之特徵之結構不對稱性、使用感測器之量測中之不對稱性等等亦可能造成一(或其他較高)階中之經量測強度不對稱性。可歸因於目標及/或量測中之此類其他不對稱性且不與疊對(包括故意偏置)相關的此強度不對稱性會干擾疊對量測，從而得到不準確的疊對量測。

在一實施例中，提供一種方法，其包含：對於具有偏置之一第一目標結構及以不同方式偏置之一第二目標結構的一度量衡目標，獲得包含該第一目標結構之信號資料對比該第二目標結構之信號資料的度量衡資料，該度量衡目標係使用一圖案化程序而產生，該度量衡資料經獲得以用於複數個不同度量衡配方，且每一度量衡配方指定一不同量測參數；判定穿過用於該複數個不同度量衡配方之該度量衡資料的一統計擬合曲線或擬合函數作為一參考；及識別至少兩個不同度量衡配方，相比於跨越或滿足某一臨限值的該參考之一參數，該至少兩個不同度量衡配方具有該至少兩個不同度量衡配方之共同度量衡資料之一變化。

在一實施例中，提供一種方法，其包含：對於一度量衡目標，使用複數個不同度量衡配方獲得用於量測該度量衡目標之一檢測設備之一偵測器的每像素疊對值及/或由用於量測該度量衡目標之一檢測設備之一偵測器產生之一影像的每像素疊對值，該度量衡目標係使用一圖案化程序而產生，且每一度量衡配方指定一不同量測參數；針對該複數個不同度量衡配方中之每一者判定該等疊對值之一統計；及識別至少兩個不同度量衡配方，該至少兩個不同度量衡配方具有跨越或滿足某一臨限值的該統計之一值。

在一實施例中，提供一種量測方法，其包含根據如本文中所判定之一度量衡配方量測一基板上之一度量衡目標。

在一實施例中，提供一種用於量測一圖案化程序之一參數的度量衡設備，該度量衡設備可操作以執行如本文中所描述之一方法。

在一實施例中，提供一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品，該等機器可讀指令用於使一處理器執行如本文所描述之一方法。

在一實施例中，提供一種系統，其包含：一檢測設備，其經組態以將一輻射光束提供於一基板上之兩個鄰近週期性結構或量測目標上且偵測由該等目標繞射之輻射以判定一圖案化程序之一參數；及如本文中所描述之一非暫時性電腦程式。在一實施例中，該系統進一步包含一微影設備，該微影設備包含：一支撐結構，其經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化裝置；及一投影光學系統，其經配置以將經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板上。

下文參考隨附圖式詳細地描述其他特徵及優點以及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類實施例。基於本文所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。

0‧‧‧繞射射線

2‧‧‧輻射源/照明配置

4‧‧‧光譜儀偵測器

10‧‧‧光譜

11‧‧‧源

12‧‧‧透鏡

13‧‧‧孔徑板

13N‧‧‧孔徑板

13NW‧‧‧孔徑板

13S‧‧‧孔徑板

13SE‧‧‧孔徑板

14‧‧‧透鏡

15‧‧‧光學元件

16‧‧‧物鏡

17‧‧‧光束分裂器

18‧‧‧光學系統

19‧‧‧第一感測器/光瞳平面影像感測器

20‧‧‧光學系統

21‧‧‧孔徑光闌

22‧‧‧光學系統

23‧‧‧影像感測器

30‧‧‧目標

30'‧‧‧目標

31‧‧‧量測光點

32‧‧‧週期性結構

33‧‧‧週期性結構

34‧‧‧週期性結構

35‧‧‧週期性結構

41‧‧‧圓形區域

42‧‧‧矩形區域

43‧‧‧矩形區域

44‧‧‧矩形區域

45‧‧‧矩形區域

108‧‧‧經量測輻射分佈

110‧‧‧背向投影焦平面

120‧‧‧透鏡系統/照明配置

130‧‧‧干涉濾光器/照明配置

140‧‧‧參考鏡面

150‧‧‧物鏡/接物鏡/透鏡系統

160‧‧‧部分反射表面

170‧‧‧偏光器/照明配置

180‧‧‧偵測器

206‧‧‧參數化模型

208‧‧‧輻射分佈

210‧‧‧數值馬克士威求解程序

600‧‧‧目標

602‧‧‧特徵

604‧‧‧空間

606‧‧‧基板

608‧‧‧特徵

610‧‧‧空間

612‧‧‧子目標

614‧‧‧子目標

616‧‧‧子目標

618‧‧‧子目標

702‧‧‧曲線

704‧‧‧點

706‧‧‧點

712‧‧‧曲線

900‧‧‧線

910‧‧‧線

920‧‧‧線

930‧‧‧資料點

1000‧‧‧區

1010‧‧‧資料

1500‧‧‧區

1510‧‧‧區

1515‧‧‧區

1520‧‧‧區

1600‧‧‧線

1610‧‧‧線

1620‧‧‧線

1630‧‧‧線

1640‧‧‧線

1650‧‧‧線

1800‧‧‧量測結果

1805‧‧‧量測結果

1810‧‧‧實線

1820‧‧‧實線

1830‧‧‧量測結果

1835‧‧‧量測結果

1840‧‧‧點線

1850‧‧‧點線

1860‧‧‧距離

1900‧‧‧第一組結果

1910‧‧‧第二組結果

1920‧‧‧線

2300‧‧‧步驟

2310‧‧‧步驟

2320‧‧‧步驟

2330‧‧‧步驟

2340‧‧‧步驟

2400‧‧‧資料

2410‧‧‧資料

2500‧‧‧資料

+1‧‧‧一階射線

+1(N)‧‧‧+1繞射射線

+d‧‧‧第一已知強加偏置/偏置偏移

-1‧‧‧一階射線

-1(S)‧‧‧-1繞射射線

-d‧‧‧第二已知強加偏置/偏置偏移

A‧‧‧強度不對稱性

A^+d‧‧‧強度不對稱性量測

AD‧‧‧調整器

A^-d‧‧‧強度不對稱性量測

AS‧‧‧對準感測器

B‧‧‧輻射光束/度量衡配方

BD‧‧‧光束傳遞系統

BK‧‧‧烘烤板

C‧‧‧目標部分

CH‧‧‧冷卻板

CO‧‧‧聚光器

D1‧‧‧步驟

D2‧‧‧步驟

D3‧‧‧步驟

D4‧‧‧步驟

DE‧‧‧顯影器

h‧‧‧高度

I/O1‧‧‧輸入/輸出埠

I/O2‧‧‧輸入/輸出埠

IF‧‧‧位置感測器

IL‧‧‧照明器

IN‧‧‧積光器

L1‧‧‧下部層/底部層

L2‧‧‧層

LA‧‧‧微影設備

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‧‧‧圖案化裝置

MT‧‧‧支撐結構/圖案化裝置支撐件

O‧‧‧光軸

OV‧‧‧疊對

P‧‧‧間距/週期

P₁‧‧‧基板對準標記

P₂‧‧‧基板對準標記

PM‧‧‧第一定位器

PS‧‧‧投影光學系統

PU‧‧‧處理器

PW‧‧‧第二定位器

RO‧‧‧基板處置器/機器人

S‧‧‧光點

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‧‧‧厚度

T‧‧‧目標/厚度

TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元

W‧‧‧基板

w‧‧‧寬度

WTa‧‧‧基板台

WTb‧‧‧基板台

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

α‧‧‧側壁角

現在將參考隨附圖式而僅作為實例來描述實施例，在隨附圖式中：圖1描繪微影設備之實施例；圖2描繪微影製造單元或叢集之實施例；圖3示意性地描繪實例檢測設備及度量衡技術；圖4示意性地描繪實例檢測設備；圖5說明檢測設備之照明光點與度量衡目標之間的關係；圖6示意性地描繪基於量測資料導出複數個所關注變數之程序；圖7A描繪經組態以使用第一對照明孔徑量測目標之檢測設備(例如，在此狀況下為暗場散射計)的示意圖；圖7B示意性地描繪用於給定照明方向之目標週期性結構之繞射光譜的細節；圖7C示意性地描繪在將圖7A之檢測設備用於以繞射為基礎之疊對量測時提供其他照明模式的第二對照明孔徑；圖7D示意性地描繪組合第一對孔徑及第二對孔徑之第三對照明孔徑；圖8描繪基板上的多重週期性結構目標之形式及量測光點之輪廓；圖9描繪在圖7A之檢測設備中獲得的圖8之目標之影像；圖10為展示使用圖3之檢測設備之疊對量測方法之步驟的流程圖；圖11A、圖11B及圖11C分別展示具有為大約零之不同疊對值之疊對週期性結構的示意性橫截面；圖11D為歸因於處理效應而在底部週期性結構中具有結構不對稱性之疊對週期性結構的示意性橫截面；圖11E為具有具有故意偏置之週期性結構之疊對目標的示意性俯視圖；圖11F描繪來自諸如圖11E中所描繪之目標之特定階數輻射之偵測到之繞射信號的實例；圖11G描繪來自諸如圖11E中所描繪之目標之另一特定階數輻射之偵測到之繞射信號的實例；圖11H為用於描述輻射自具有雙層週期性結構之目標繞射之簡單模型的示意性描繪；圖12說明未經受結構不對稱性之理想目標中之疊對量測的原理；圖13說明非理想目標中之疊對量測的原理，其具有如本文中之實施例中所揭示之結構不對稱性的校正；圖14為根據一實施例之不具有特徵不對稱性效應之疊對目標之A+對比A-的標繪圖；圖15為根據一實施例之具有特徵不對稱性效應之疊對目標之A+對A-的標繪圖；圖16A、圖16B及圖16C為根據一實施例之具有各種特徵不對稱性效應(不包括特徵不對稱性效應)之疊對目標之A+對A-的標繪圖；圖17A為根據一實施例之不具有特徵不對稱性效應之疊對目標之A+對A-的標繪圖；圖17B為根據一實施例之具有特徵不對稱性效應之疊對目標之A+對A-的標繪圖；圖18為根據一實施例之不具有特徵不對稱性效應之疊對目標之例項及具有特徵不對稱性效應之疊對目標之例項之A+對A-的標繪圖；圖19為根據一實施例之用於複數個不同度量衡配方之目標之例項之A+對A-的標繪圖；圖20為呈現於圖19中之資料之子集之A+對A-的標繪圖；圖21為呈現於圖20中之資料之子集之A+對A-的標繪圖，其中線僅連接對應於基板之中心部分的某些資料；圖22為呈現於圖20中之資料之子集之A+對A-的標繪圖，其中線僅連接對應於基板之邊緣部分的某些資料；圖23為方法之一實施例的流程圖；圖24為根據一實施例之用於複數個不同度量衡配方之目標之影像之個別像素之A+對A-的標繪圖；圖25為根據一實施例之用於複數個不同度量衡配方之目標之影像之個別像素之A+對A-的標繪圖；圖26為在單一偏振(在此狀況下為線性X偏振)之各種波長下進行量測之目標之疊對敏感度及堆疊敏感度的曲線圖；圖27為在單一偏振(在此狀況下為線性Y偏振)之各種波長下進行量測之目標之疊對敏感度及堆疊敏感度的曲線圖；圖28為在各種波長下進行量測之目標之疊對敏感度及堆疊敏感度的曲線圖；且圖29為說明一程序之流程圖，在該程序中度量衡目標用以監視效能，且用作控制度量衡、設計及/或生產程序之基礎。

在詳細地描述實施例之前，有指導性的是呈現可供實施實施例之實例環境。

圖1示意性地描繪微影設備LA。該設備包括：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)；圖案化裝置支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，光罩)MA且連接至第一定位器PM，第一定位器PM經組態以根據某些參數準確地定位圖案化裝置；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且連接至第二定位器PW，第二定位器PW經組態以根據某些參數準確地定位基板；及投影光學系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以藉由圖案化裝置MA將施加至輻射光束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。

圖案化裝置支撐件以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如，圖案化裝置是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來以固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置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」之任何使用與更一般術語「圖案化裝置」同義。

本文所使用之術語「圖案化裝置」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裝置。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裝置(諸如積體電路)中的特定功能層。

圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、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、交變相移及衰減式相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一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，設備為透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，該設備可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，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較高折射率之液體(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至微影設備中之其他空間，例如，遮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大投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。

參考圖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，源與微影設備可為分離實體。在此等狀況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或擴束器之光束遞送系統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，源可為微影設備之整體部分。源SO及照明器IL連同光束傳遞系統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的調整器AD。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作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。照明器可用於調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。

輻射光束B入射於圖案化裝置(例如，光罩)MA上且由該圖案化裝置圖案化，圖案化裝置MA固持於圖案化裝置支撐件(例如，光罩台MT)上。在已橫穿圖案化裝置(例如，光罩)MA之情況下，輻射光束B穿過投影光學系統PS，投影光學系統PS將該光束聚焦至基板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，干涉裝置、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器)，基板台WT可準確地移動(例如)以便將不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，例如在自光罩庫機械擷取之後，或在掃描期間，可使用第一定位器PM及另一位置感測器(圖1中未明確描繪)以相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化裝置(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來對準圖案化裝置(例如，光罩)MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等基板對準標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在多於一個晶粒被提供於圖案化裝置MA上之情形中，圖案化裝置對準標記可位於該等晶粒之間。小的對準標記物亦可包括於裝置特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記物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物之對準系統。

在此實例中，微影設備LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站-曝光站EXP及量測站MEA-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。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物之位置。此情形實現設備之產出率之相當大增加。

所描繪設備可在多種模式下使用，包括(例如)步進模式或掃描模式。微影設備之建構及操作係為熟習此項技術者所熟知，且無需對其進一步描述以供理解本發明之實施例。

如圖2中所展示，微影設備LA形成微影系統(被稱作微影製造單元LC或微影單元或叢集)之部分。微影製造單元LC亦可包括用以對基板執行曝光前及曝光後程序之設備。通常，此等設備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，在不同程序設備之間移動基板，且接著將基板遞送至微影設備之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等裝置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來控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出率及處理效率。

為了對包括至少一個圖案化步驟(例如，光學微影步驟)之圖案化程序(例如，裝置製造程序)進行設計、監視、控制等等，可檢測經圖案化基板，且量測經圖案化基板之一或多個參數。舉例而言，該一或多個參數可包括：形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對、(例如)形成於經圖案化基板中或上之特徵之臨界尺寸(CD)(例如，臨界線寬)、光學微影步驟之聚焦或聚焦誤差、光學微影步驟之劑量或劑量誤差、光學微影步驟之光學像差，等等。可對產品基板自身之目標及/或對提供於基板上之專用度量衡目標執行此量測。存在用於對在圖案化程序中形成之結構進行量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡、以影像為基礎之量測或檢測工具及/或各種特殊化工具。特殊化度量衡及/或檢測工具之相對快速且非侵入形式為輻射光束經導向至基板之表面上之目標上且量測散射(繞射/反射)光束之屬性之形式。藉由比較光束在其已由基板散射之前及之後的一或多個屬性，可判定基板之一或多個屬性。此可被稱為以繞射為基礎之度量衡或檢測。

圖3描繪實例檢測設備(例如，散射計)。檢測設備包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。經重導向輻射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10(依據波長變化之強度)，如(例如)在左下方之曲線圖中所展示。根據此資料，可(例如)藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與如圖3之右下方所展示之模擬光譜庫的比較由處理器PU重建構導致偵測到之光譜的結構或剖面。一般而言，對於重建構，結構之一般形式為吾人所知，且自藉以製造結構之程序之知識來假定一些變數，從而僅留下結構之幾個變數以根據經量測資料予以判定。此檢測設備可經組態為正入射檢測設備或斜入射檢測設備。

圖4中展示可使用之另一檢測設備。在此裝置中，由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統120進行準直且透射通過干涉濾光器130及偏光器170，由部分反射表面160反射且經由物鏡150而聚焦至基板W上之光點S中，該物鏡具有高數值孔徑(NA)，理想地為至少0.9或至少0.95。浸潤檢測設備(使用相對高折射率流體，諸如水)甚至可具有大於1之數值孔徑。

如在微影設備LA中一樣，可在量測操作期間提供一或多個基板台以固持基板W。該等基板台可在形式上與圖1之基板台WT類似或相同。在檢測設備與微影設備整合之實例中，該等基板台可甚至為相同基板台。可將粗略定位器及精細定位器提供至第二定位器PW，該第二定位器PW經組態以相對於量測光學系統準確地定位基板。提供各種感測器及致動器(例如)以獲取所關注目標之位置，且將其帶入至物鏡150下方之位置中。通常將對橫跨基板W之不同部位處的目標進行許多量測。可在X及Y方向上移動基板支撐件以獲取不同目標，且可在Z方向上移動基板支撐件以獲得目標相對於光學系統之焦點的所要部位。舉例而言，當實務上光學系統可保持實質上靜止(通常在X及Y方向上，但可能亦在Z方向上)且僅基板移動時，方便地將操作考慮且描述為如同物鏡被帶入至相對於基板之不同部位。假設基板與光學系統之相對位置為正確的，則彼等者中之哪一者在現實世界中移動，或兩者均移動，抑或光學系統之一部分之組合移動(例如，在Z及/或傾斜方向上)而光學系統之其餘部分靜止且基板移動(例如，在X及Y方向上，且亦視情況在Z及/或傾斜方向上)在原則上並不重要。

由基板W重導向之輻射接著通過部分反射表面160傳遞至偵測器180中以便使光譜被偵測。偵測器180可位於背向投影焦平面110處(亦即，透鏡系統150之焦距處)，或平面110可藉由輔助光學件(未展示)再成像至偵測器180上。該偵測器可為二維偵測器，使得可量測基板目標30之二維角度散射光譜。偵測器180可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。

參考光束可用以(例如)量測入射輻射之強度。為進行此量測，當輻射光束入射於部分反射表面160上時，將輻射光束之部分通過部分反射表面160作為參考光束而朝向參考鏡面140透射。接著將參考光束投影至同一偵測器180之不同部分上或替代地投影至不同偵測器(未展示)上。

一或多個干涉濾光器130可用於選擇在為比如405奈米至790奈米或甚至更低(諸如，200奈米至300奈米)之範圍內的所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵代替干涉濾光器。孔徑光闌或空間光調變器(未展示)可提供於照明路徑中以控制輻射在目標上之入射角度之範圍。

偵測器180可量測在單一波長(或窄波長範圍)下之經重導向輻射之強度、分離地在多個波長下之經重導向輻射之強度，或遍及一波長範圍而積分之經重導向輻射之強度。此外，偵測器可分別量測橫向磁偏振輻射及橫向電偏振輻射之強度，及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。

基板W上之目標30可為1-D光柵，其經印刷以使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。目標30可為2-D光柵，其經印刷以使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可經蝕刻至基板中或基板上(例如，經蝕刻至基板上之一或多個層中)。圖案(例如，長條、導柱或通孔之圖案)對圖案化程序中之處理之變化(例如，微影投影設備(特定而言，投影系統PS)之光學像差、聚焦改變、劑量改變等等)敏感，且將表現為經印刷光柵之變化。因此，經印刷光柵之經量測資料被用於重建構光柵。可根據印刷步驟及/或其他檢測程序之知識，將1-D光柵之一或多個參數(諸如，線寬及/或形狀)或2-D光柵之一或多個參數(諸如，導柱或通孔寬度或長度或形狀)輸入至由處理器PU執行之重建構程序。

除了藉由重建構進行參數之量測以外，以繞射為基礎之度量衡或檢測亦可用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性量測中。不對稱性量測之一特定應用係用於(例如)疊對之量測，但其他應用亦為吾人所知。在此狀況下，目標30通常包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言，可藉由比較來自目標30之繞射光譜之相對部分(例如，比較週期性結構之繞射光譜中之-1階與+1階)而量測不對稱性。舉例而言，在全文以引用方式併入本文中之美國專利申請公開案US2006-066855中描述使用圖3或圖4之器具進行之不對稱性量測的概念。簡單而言，雖然目標之繞射光譜中之繞射階的位置僅藉由目標之週期性而判定，但繞射光譜中之不對稱性指示構成目標之個別特徵中的不對稱性。在圖4之器具中(其中偵測器180可為影像感測器)，繞射階中之此不對稱性直接呈現為由偵測器180記錄之光瞳影像中的不對稱性。可藉由單元PU中之數位影像處理來量測此不對稱性，且相對於已知疊對值來校準此不對稱性。

圖5說明典型目標30之平面圖，及圖4之設備中之照明光點S的範圍。為了獲得無來自周圍結構之干擾的繞射光譜，在一實施例中，目標30為大於照明光點S之寬度(例如，直徑)的週期性結構(例如，光柵)。光點S之寬度可小於目標之寬度及長度。換言之，目標係由照明「填充不足」，且繞射信號基本上不含來自目標自身外部之產品特徵及其類似者之任何信號。照明配置2、120、130、170可經組態以提供橫跨接物鏡150之背焦平面之均一強度的照明。替代地，藉由(例如)在照明路徑中包括孔徑，照明可限於同軸方向或離軸方向。

圖6示意性地描繪基於使用度量衡所獲得之量測資料而進行目標圖案30'之一或多個所關注變數之值之判定的實例程序。由偵測器 180偵測到之輻射提供用於目標30'之經量測輻射分佈108。

對於給定目標30'，可使用例如數值馬克士威求解程序210自參數化模型206計算/模擬輻射分佈208。參數化模型206展示構成目標及與該目標相關聯的各種材料之實例層。參數化模型206可包括用於在考量中的目標之部分之特徵及層之變數中的一或多者，其可變化且被導出。如圖6中所展示，變數中之一或多者可包括一或多個層之厚度t、一或多個特徵之寬度w(例如，CD)、一或多個特徵之高度h及/或一或多個特徵之側壁角α。儘管未展示，但變數中之一或多者可進一步包括但不限於：層中之一或多者之折射率(例如，真折射率或複折射率、折射率張量等等)、一或多個層之消光係數、一或多個層之吸收率、在顯影期間之抗蝕劑損失、一或多個特徵之基腳，及/或一或多個特徵之線邊緣粗糙度。該等變數之初始值可為針對經量測之目標所預期的值。接著在212處比較經量測輻射分佈108與所計算輻射分佈208以判定兩者之間的差。若存在差，則可變化參數化模型206之變數中之一或多者之值，計算新的所計算輻射分佈208且將其與經量測輻射分佈108進行比較直至在經量測輻射分佈108與所計算輻射分佈208之間存在足夠匹配為止。彼時，參數化模型206之變數之值提供實際目標30'之幾何形狀的良好或最佳匹配。在一實施例中，當經量測輻射分佈108與所計算輻射分佈208之間的差在容許臨限值內時存在足夠匹配。

圖7A中展示適用於實施例之另一檢測設備。圖7B中更詳細地說明目標T及用於照明該目標之量測輻射之繞射射線。所說明之檢測設備屬於被稱為暗場度量衡設備之類型。檢測設備可為獨立裝置，或併入於(例如)量測站處之微影設備LA中抑或微影製造單元LC中。具有貫穿設備之若干分支之光軸由點線O表示。在此設備中，由源11(例如，氙氣燈)發射之輻射由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光學元件15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，其限制條件為其(例如)將基板影像提供至偵測器上，且同時允許接近中間光瞳平面以用於空間頻率濾波。因此，可藉由定義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)中的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之間插入適合形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明之實例中，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。當前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提供來自僅出於描述起見被指定為「北」之方向的離軸輻射。在第二照明模式中，孔徑板13S係用以提供類似照明，但類似照明係來自被標註為「南」之相反方向。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，此係因為所要照明模式之外之任何不必要輻射將干涉所要量測信號。

如圖7B中所展示，目標T經置放成使得基板W垂直於物鏡16之光軸O。基板W可由支撐件(未展示)支撐。與軸線O偏離一角度而照射於目標T上之量測輻射射線I產生一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈點線-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(為接納有用量之輻射所必要)，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，每一階+1及-1將橫跨角度範圍進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，目標之週期性結構間距及照明角度可經設計或經調整成使得進入物鏡之一階射線與中心光軸接近地對準。圖7A及圖7B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更容易地進行區分。

由基板W上之目標T繞射之至少0階及+1階係由物鏡16收集，且被導向回穿過光學元件15。返回至圖7A，藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑來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繞射射線進入物鏡16。相比而言，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。

光束分裂器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檢測設備及/或正規化一階光束之強度量測。亦可出於諸如重建構之許多量測目的使用光瞳平面影像。

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，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」。因而，在僅僅-1階及+1階中之一者存在的情況下，將不會形成週期性結構特徵之影像。

圖7A、圖7C及圖7D中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹為實例。在另一實施例中，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輻射傳遞至感測器。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、三階及高階光束(圖7A、圖7B、圖7C或圖7D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可包含圍繞一盤碟而形成之數個孔徑圖案，該盤碟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(取決於設置而為X或Y)上定向之週期性結構。為了量測正交週期性結構，可能實施達90°及270°之目標旋轉。圖7C及圖7D中展示不同孔徑板。在上文所提及之專利申請公開案中描述了對此等孔徑板及眾多其他變化形式之使用，以及對設備之應用。

圖8描繪根據已知實務形成於基板上之(複合)目標。在此實例中，目標包含四個週期性結構(例如，光柵)32至35，該等週期性結構接近地定位在一起，使得其皆在由檢測設備之度量衡輻射照明光束形成之量測光點31內。該四個週期性結構因此皆被同時照明且同時成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中，週期性結構32至35自身為複合週期性結構，其藉由上覆於在例如形成於基板W上之半導體裝置的不同層中經圖案化之週期性結構而形成。週期性結構32至35可具有以不同方式偏置之疊對偏移，以便促進量測經形成有複合週期性結構之不同部分的層之間的疊對。下文將參考圖8解釋疊對偏置之涵義。週期性結構32至35之定向亦可不同，如所展示，以便使入射輻射在X方向及Y方向上繞射。在一個實例中，週期性結構32及34為分別具有偏置偏移+d、-d之X方向週期性結構。週期性結構33及35為分別具有偏置偏移+d及-d之Y方向週期性結構。可在由感測器23捕捉之影像中識別此等週期性結構之分離影像。此僅為目標之一個實例。目標可包含多於或少於4個週期性結構，或僅僅單一週期性結構。

圖9展示在使用來自圖7D之孔徑板13NW或13SE的情況下在圖7之設備中使用圖8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無法解析不同個別週期性結構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表示小目標週期性結構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亦可見產品特徵。影像處理器及控制系統PU使用圖案辨識來處理此等影像以識別週期性結構32至35之單獨影像42至45。以此方式，影像不必在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此極大地改良量測設備整體上之產出率。

一旦已識別週期性結構之單獨影像，即可(例如)藉由對經識別區域內之所選像素強度值求平均或求和來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圖案化程序之不同參數。疊對效能係此參數之重要實例。

圖10說明如何使用(例如)PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號(以全文引用之方式併入本文中)中描述的方法來量測含有組件週期性結構32至35之兩個層之間的疊對誤差(亦即，不當且無意的疊對未對準)。經由識別目標不對稱性而進行此量測，如藉由比較目標週期性結構之正常及互補繞射階影像中之強度以獲得強度不對稱性之量度所揭露。在一實施例中，正常繞射階為+1階輻射且互補繞射階為-1階輻射。儘管本文中之論述將正常繞射階聚焦為+1階輻射且將互補繞射階聚焦為-1階輻射，但可比較其他對應較高階(例如，+2階及-2階)之強度。

在步驟S1處，經由諸如圖2之微影製造單元的微影設備處理基板(例如，半導體晶圓)一或多次，以產生包括週期性結構32至35之目標。在S2處，在使用圖7之檢測設備的情況下，僅使用一階繞射光束中之一者(比如+1階)來獲得週期性結構32至35之影像。在步驟S3處，無論藉由改變照明模式或改變成像模式抑或藉由使基板W在檢測設備之視場中旋轉180°，皆可使用另一一階繞射光束(-1階)來獲得週期性結構之第二影像。因此，在第二影像中捕捉-1階繞射輻射。

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」不為習知暗場顯微法影像。將不解析目標週期性結構之個別目標特徵。每一目標週期性結構將簡單地由某一強度位準之區域表示。在步驟S4中，在每一組件目標結構之影像內識別所關注區(ROI)，將自該所關注區量測強度位準。

在已識別用於每一個別目標週期性結構之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。在比較針對每一目標週期性結構32至35之正常及互補繞射階輻射獲得的強度值以識別其強度不對稱性(例如，其強度之任何差)的步驟S5中(例如，由處理器PU)進行此判定。術語「差」並不意欲僅指減法。可以比率形式計算差。在步驟S6中，使用用於數個目標週期性結構之經量測強度不對稱性，連同彼等目標週期性結構之任何已知強加疊對偏置之知識，以計算目標T附近之圖案化程序之一或多個效能參數。

圖11A至圖11D展示具有不同偏置偏移之目標週期性結構(疊對週期性結構)的示意性橫截面。此等目標週期性結構可用作基板W上之目標T，如在圖7至圖9中所見。僅出於實例起見而展示在X方向上具有週期性之週期性結構。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週期性結構之不同組合。

以圖11A開始，展示形成於被標註為L1及L2之至少兩個層中的目標600。在下部或底部層L1中，第一週期性結構(下部或底部週期性結構)(例如，光柵)係由基板606上之特徵602及空間604形成。在層L2中，第二週期性結構(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)。週期性結構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、圓點、區塊及通孔之形式。在圖11A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偏置，使得第二結構之每一特徵608精確地位於第一結構中之特徵602上方。

在圖11B處，展示具有第一已知強加偏置+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實務上可能為幾奈米，例如，10奈米至20奈米，而間距P係(例如)在300奈米至1000奈米之範圍內，例如，500奈米或600奈米。在圖11C處，描繪具有第二已知強加偏置-d之另一特徵，使得為608之特徵向左移位。針對每一結構之d之值無需相同。上文所提及之先前專利申請公開案中描述圖11A至圖11C處所展示的此類型之經偏置週期性結構。

圖11E自頂部示意性地描繪在諸如圖11A至圖11C中所描繪之上部及下部層中具有包含週期性結構之子目標612、614、616及618的實例目標600。圖11E中未展示下部層。在一實施例中，子目標612、614、616及618經設計以量測兩個垂直方向(例如，X及Y)上之疊對且具有強加偏置d以促進彼量測(如上文關於圖11B及圖11C所描述)。儘管圖11E之實施例展示四個子目標，但可存在不同的數目且其可均用於量測1個方向上之疊對或量測多於2個方向上之疊對。

在一實施例中，子目標612及614經設計以一起量測X方向上之疊對。在一實施例中，子目標612具有偏置+d，而子目標614具有偏置-d。在一實施例中，子目標616及618經設計以一起量測Y方向上之疊對。在一實施例中，子目標616具有偏置+d，而子目標618具有偏置-d。

圖11F描繪來自諸如圖11E中所描繪之目標的目標600之步驟S2的正常(例如，+1)階輻射之偵測到之繞射信號之實例。圖11G描繪來自諸如圖11E中所描繪之目標的目標600之步驟S3的互補(例如，-1)階輻射之偵測到之繞射信號之實例。對於每一週期性結構方向(X及Y)，存在具有在圖11F及圖11G中由「+」(對於+d偏置)及「-」(對於-d偏置)展示之相反故意偏置方向的兩個週期性結構。因此，X+表示來自子目標612之偵測到之繞射信號，X-表示來自子目標614之偵測到之繞射信號，Y+表示來自子目標618之偵測到之繞射信號，且Y-表示來自子目標616之偵測到之繞射信號。因此，按每一週期性結構週期性方向偵測到四個繞射強度信號。

圖11H為用於描述來自具有雙層週期性結構(諸如，圖11A至11C中所展示)之目標(諸如，子目標612、614、616或618)之輻射之繞射的簡單模型之示意性描繪。展示來自上部層及下部層之繞射輻射之複振幅。來自下部層之繞射輻射包括來自疊對之相位貢獻。

在圖12中，曲線702說明具有零偏移且在形成目標之個別週期性結構內，且詳言之在第一結構之各個週期性結構內不具有結構不對稱性之「理想」目標之疊對OV與強度不對稱性A(例如，+1之強度與-1繞射階強度之間的差)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由已知強加偏置及疊對誤差OV_E引起的第一結構與第二結構之未對準之疊對貢獻。此曲線圖及圖13之曲線圖僅說明本發明所隱含之原理，且在每一曲線圖中，強度不對稱性A及疊對OV之單位係任意的。下文將進一步給出實際尺寸之實例。

在圖12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對應於週期性結構之週期或間距P，其當然經轉換成適當尺度。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，經偏置週期性結構(具有已知強加疊對偏置)可用以量測疊對，而非依賴於單一量測。此偏置具有在圖案化裝置(例如，倍縮光罩)中定義之已知值，此已知值係自該圖案化裝置得到，該已知值充當對應於經量測強度不對稱性之疊對的基板上(on-substrate)校準。在該圖式中，以圖形方式說明計算。在步驟S1至S5中，針對分別具有強加偏置+d及-d之週期性結構(例如，如圖11B及圖11C中所展示)獲得強度不對稱性量測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OV_E。根據目標之設計，正弦曲線之間距P係已知的。曲線702之垂直尺度開始時未為吾人所知，而是可被稱作一階諧波比例常數K之未知因數。因此，疊對敏感度 K為強度不對稱性量測對疊對之敏感度的量度。在一實施例中，疊對敏感度K為經量測強度相對於疊對之比例。因此，其幫助偵測疊對之程序相依性。

就方程式而言，假定疊對誤差OV_E與強度不對稱性A之間的關係為：A_±d=K sin(OV_E±d) (1)

其中在使得目標間距P對應於角度2π弧度之尺度上表達疊對誤差OV_E。使用具有不同已知偏置(例如+d及-d)之週期性結構之兩種量測，可使用以下方程式來計算疊對誤差OV_E：

返回參考圖11H，亦可如下評估疊對OV(亦被稱為疊對誤差OV_E)。具體言之，基於圖11H中所表示之模型，可如下計算+1及-1階繞射輻射之強度：

其中

(OV±d)為歸因於疊對及偏置之相位差，且

為來自上部及下部層之繞射輻射之間的相位差之餘數，其與上部週期性結構與下部週期性結構之間的層之厚度T成正比且與入射輻射之波長成反比。

為方便起見，可如下指定一個週期性結構方向(例如，X)之四個強度：

- PBN(來自正偏置週期性結構之+1繞射階)

- PBC(來自正偏置週期性結構之-1繞射階)

- NBN(來自負偏置週期性結構之+1繞射階)

- NBC(來自負偏置週期性結構之-1繞射階)

因此，可將△I_PB指定為PBN-PBC，且可將△I_NB指定為NBN-NBC。接著，在假定來自+1及-1階輻射以及來自正偏置及負偏置週期性結構之繞射波之振幅及相位(不包括疊對相位)相等且度量衡裝置之光學件自身對稱的情況下，將+1階輻射與-1階輻射之強度之間的差導出為△I=K.sin(Φ_OV)，其中K為疊對比例，等於K=4A.B.sin(β)。因此，可如下計算疊對：

現在，圖11D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(下部或底部結構不對稱性))之現象。圖11A至圖11C處之週期性結構中之特徵被展示為完全正方形側，但實際特徵將在側上具有某斜率且具有某粗糙度。然而，其意欲在剖面方面至少對稱。在圖11D處第一結構中之特徵602及/或空間604不再具有對稱形式，而是已由於一或多個處理步驟變得失真。因此，舉例而言，每一空間之底部表面已變得傾斜(底部壁傾斜)。舉例而言，特徵及空間之側壁角度已變得不對稱。由於此不對稱性，一目標之總體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，歸因於第一結構與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10之方法僅使用兩個經偏置週期性結構來量測疊對時，無法區別程序誘發之結構不對稱性與歸因於未對準之疊對貢獻，且疊對量測(尤其關於量測不當疊對誤差)因此變得不可靠。目標結構之第一結構(底部週期性結構)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)。

圖13展示引入結構不對稱性(例如圖11D中所說明之底部週期性結構不對稱性)之第一效應。「理想」正弦曲線702不再適用。然而，底部週期性結構不對稱性或其他結構不對稱性至少大致具有將強度移位項K₀及相移項添加Φ至強度不對稱性A_±d的效應。所得曲線在圖中展示為712，其中標籤K₀指示強度移位項，且標籤Φ指示相位偏移項。強度移位項K₀及相位偏移項Φ取決於目標與量測輻射之所選特性的組合，諸如量測輻射之波長及/或偏振，且對程序變化敏感。就方程式而言，用於步驟S6中之計算之關係變成：A_±d=K₀+K sin(OV_E±d+Φ) (5)

在存在結構不對稱性之情況下，由方程式(2)描述之疊對模型將提供疊對誤差值，該等疊對誤差值受強度移位項K₀及相移項Φ影響，且因此會不準確。當映射疊對誤差時，結構不對稱性亦會導致使用一或多個不同量測參數(例如，量測光束之波長、量測光束之偏振等等)量測同一目標之差異，此係因為強度及相移為(例如)波長及/或偏振相依的。

經修改步驟S6之疊對計算依賴於某些假定。首先，假定強度不對稱性表現為疊對之正弦函數，其中週期P對應於週期性結構間距。此等假定對當前疊對範圍有效。諧波之數目可經設計為小的，此係因為小間距-波長比率僅允許來自週期性結構之小數目個傳播繞射階。然而，實務上對歸因於未對準之強度不對稱性之疊對貢獻可未必真正地正弦，且可未必圍繞OV=0完全對稱。

因此，結構不對稱性之效應大體可公式化為： △I ₊=K(OV+d)+△I _BG (6)

△I _-=K(OV-d)+△I _BG (7)

其中△I_-(亦與A-同義)及△I₊(亦與A+同義)表示分別針對經負偏置及經正偏置週期性結構量測之強度不對稱性，且△I_BG為對結構不對稱性之強度不對稱性的貢獻。且因此，可將疊對誤差△OV視為△I_BG/K之函數。

現在，已進一步發現，除了目標中之結構不對稱性以外或替代地，目標之鄰近週期性結構之間的堆疊差異或鄰近目標之間的堆疊差異亦可為不利地影響量測(諸如疊對量測)之準確性的因素。堆疊差異可被理解為鄰近週期性結構或目標之間的實體組態之非設計差異。堆疊差異導致鄰近週期性結構或目標之間的量測輻射之光學屬性(例如，強度、偏振等等)的差異，該差異並非歸因於疊對誤差、故意偏置及鄰近週期性結構或目標所共同之結構不對稱性。堆疊差異包括但不限於：鄰近週期性結構或目標之間的厚度差異(例如，一或多個層之厚度差異，使得一個週期性結構或目標高於或低於經設計成處於實質上相同水平面之另一週期性結構或目標)；鄰近週期性結構或目標之間的折射率差異(例如，一或多個層之折射率差異，使得用於一個週期性結構或目標之一或多個層的組合折射率不同於用於即使經設計成具有實質上相同組合折射率之另一週期性結構或目標之一或多個層的組合折射率)；鄰近週期性結構或目標之間的材料差異(例如，一或多個層之材料類型、材料均一性等等的差異，使得用於一個週期性結構或目標的材料與用於經設計成具有實質上相同材料之另一週期性結構或目標的材料存在差異)；鄰近週期性結構或目標之結構的週期性結構週期差異(例如，一個週期性結構或目標與經設計成具有實質上相同週期性結構週期之另一週期性結構或目標的週期性結構週期差異)；鄰近週期性結構或目標之結構的深度差異(例如，歸因於蝕刻的一個週期性結構或目標與經設計成具有實質上相同深度之另一週期性結構或目標之結構的深度差異)；鄰近週期性結構或目標之特徵的寬度(CD)差異(例如，一個週期性結構或目標與經設計成具有實質上相同特徵寬度之另一週期性結構或目標之特徵的寬度差異)等等。在一些實例中，藉由圖案化程序中之諸如CMP、層沈積、蝕刻等等之處理步驟引入堆疊差異。在一實施例中，週期性結構或目標在彼此相隔200微米內、彼此相隔150微米內、彼此相隔100微米內、彼此相隔75微米內、彼此相隔50微米內、彼此相隔40微米內、彼此相隔30微米內、彼此相隔20微米內或彼此相隔10微米內的情況下係鄰近的。

堆疊差異(其可被稱作光柵之間的光柵不平衡性)之效應可大體公式化為：△I ₊=(K+△K)(OV+d) (8)

△I _-=(K-△K)(OV-d) (9)

其中△K表示可歸因於堆疊差異之疊對敏感度的差異。且因此，疊對誤差△OV可與

成比例。

因此，為了特性化堆疊差異，可定義一或多個堆疊差異參數。如上文所提及，堆疊差異參數為鄰近週期性結構或目標之未經設計的不同實體組態的量度。在一實施例中，可根據評估鄰近週期性結構或目標之橫截面判定堆疊差異參數。

在一實施例中，可藉由在應用上部週期性結構之前評估下部鄰近週期性結構而針對複合週期性結構之下部鄰近週期性結構判定堆疊差異參數。在一實施例中，可根據鄰近週期性結構或目標之光學量測或根據鄰近週期性結構或目標之橫截面而自鄰近週期性結構或目標之重建構導出堆疊差異參數。亦即，重建構實體尺寸、特性、材料屬性等等且判定鄰近週期性結構或目標之間的差異以得出堆疊差異參數。

堆疊差異參數之一實施例為週期性結構強度不平衡性(GI)，其可被定義為：

其中

為由具有+d偏置

之第一週期性結構繞射之+1繞射階強度信號與由具有+d偏置

之第一週期性結構繞射之-1繞射階強度信號的平均值。類似地，

為由具有-d偏置

之第二週期性結構繞射之+1繞射階強度信號與由具有-d偏置

之第二週期性結構繞射之-1繞射階強度信號的平均值。在一實施例中，週期性結構強度不平衡性(GI)可為經導出版本，諸如

、

等等。

此外，目標之量測準確性及/或敏感度可相對於目標自身之一或多個特質及/或被提供至目標上之量測輻射之一或多個特質(例如，輻射之波長、輻射之偏振及/或輻射之強度分佈(亦即，角或空間強度分佈))而變化。在一實施例中，輻射之波長範圍限於選自一範圍(例如，選自約400奈米至900奈米之範圍)之一或多個波長。此外，可提供輻射光束之一系列不同偏振(例如，TE偏振輻射及TM偏振輻射)，且可使用(例如)複數個不同孔徑來提供各種照明形狀。

因此，為了實現此選擇及量測，可使用度量衡配方，度量衡配方使用量測系統指定量測之一或多個參數。在一實施例中，術語「度量衡配方」包括量測自身之一或多個參數、經量測目標之圖案之一或多個參數，或此兩者。

在此內容背景中，經量測目標(亦被稱作「目標」或「目標結構」)之圖案可為經光學量測之圖案，例如，其繞射經量測。經量測目標圖案可為出於量測目的而經特殊設計或選擇的圖案。可將一目標之多個複本置放於基板上之許多地點上。

在一實施例中，若度量衡配方包含量測自身之一或多個參數，則量測自身之該一或多個參數可包括與量測光束及/或用以進行量測之量測設備相關的一或多個參數。舉例而言，若在度量衡配方中所使用之量測為以繞射為基礎之光學量測，則量測自身之一或多個參數可包括：量測輻射之波長，及/或量測輻射之偏振，及/或量測輻射強度分佈，及/或量測輻射相對於基板之照明角度(例如，入射角度、方位角度等等)，及/或相對於繞射量測輻射在基板上之圖案的相對定向，及/或目標之量測點或例項之數目，及/或經量測目標之例項在基板上的部位。量測自身之一或多個參數可包括在量測中所使用的度量衡設備之一或多個參數，其可包括偵測器敏感度、數值孔徑等。

在一實施例中，若度量衡配方包含經量測圖案之一或多個參數，則經量測圖案之一或多個參數可包括：一或多個幾何特性(諸如圖案之至少部分的形狀，及/或圖案之至少部分的定向，及/或圖案之至少部分的間距(例如，週期性結構之間距，包括在下部週期性結構之層上方的層中之上部週期性結構的間距及/或下部週期性結構之間距)，及/或圖案之至少部分的大小(例如，CD)(例如，週期性結構之特徵的CD，包括上部週期性結構及/或下部週期性結構之特徵的CD)，及/或圖案之特徵的分段(例如，將週期性結構之特徵劃分成諸多子結構)，及/或週期性結構或週期性結構之特徵的長度)，及/或圖案之至少部分的材料屬性(例如，折射率、消光係數、材料類型等等)，及/或圖案識別(例如，區分一圖案與另一圖案)等等。

度量衡配方可以如(r ₁,r ₂,r ₃,...r _n；t ₁,t ₂,t ₃,...t _m)之形式表達，其中r _i為量測之一或多個參數，且t _j為一或多個經量測圖案之一或多個參數。如將瞭解，n及m可為1。另外，度量衡配方無需具有量測之一或多個參數及一或多個經量測圖案之一或多個參數兩者；其可僅具有量測之一或多個參數或僅具有一或多個經量測圖案之一或多個參數。

可使用兩個度量衡配方A及B使目標經受量測，該兩個度量衡配方A及B例如在量測目標所處之階段方面不同(例如，A在目標包含潛影結構時量測目標，且B在目標不包含潛影結構時量測目標)，及/或在其量測之參數方面不同。度量衡配方A及B可至少在經量測目標方面不同(例如，A量測第一目標且B量測第二不同目標)。度量衡配方A及B可在其量測及目標量測之參數方面不同。度量衡配方A及B甚至可不基於相同量測技術。舉例而言，配方A可基於以繞射為基礎之量測，且配方B可基於掃描電子顯微鏡(SEM)或原子力顯微法(AFM)量測。

現在，如上文所提及，判定疊對之一些技術假定經量測強度不對稱性僅與週期性結構層之間的實際疊對移位成比例。然而，並非必需如此，此係因為經量測不對稱性亦受在產生目標之週期性結構時發生的各種特徵不對稱性效應(諸如結構不對稱性、堆疊差異等等)影響。此等特徵不對稱性效應擾動基於一階不對稱性之疊對量測，且可能導致量測偏置，且因此導致疊對量測不準確。

用以分析疊對之旨在考慮諸如結構不對稱性、堆疊差異等特徵不對稱性效應的技術涉及使用PCT專利申請公開案第WO 2015/018625號及美國專利申請公開案第US 2016/0161864號中所描述之A+對比A-分析的自參考技術，該等專利申請公開案之全文以引用方式併入本文中。

在一實施例中，此涉及A+對比A-分析，其包含藉由將來自正偏置週期性結構(例如，週期性結構612)之輻射之不對稱性A+(例如，正一階輻射與負一階輻射之間的差)判定為來自負偏置週期性結構(例如，週期性結構614)之輻射之不對稱性A-(例如，正一階輻射與負一階輻射之間的差)的函數來分析以繞射為基礎之疊對量測。在一實施例中，針對數個不同經量測光瞳像素及/或數個不同波長-偏振組合(亦即，針對數個不同度量衡配方)判定A+及A-。根據此資料，獲得穿過資料的曲線(例如，直線)或函數(例如，表示曲線之函數，詳言之為表示直線之函數)之擬合。在一實施例中，藉由回歸獲得擬合。在一實施例中，藉由線性回歸獲得擬合。在一實施例中，根據曲線或函數，可判定疊對之量測(例如，根據直線或直線之相關聯函數的斜率)。本文中之描述將聚焦於曲線(例如，線)，但如將另外或替代地瞭解，函數(諸如表示諸如直線之曲線的函數)可透過資料而擬合。本文中之描述亦將聚焦於A+對比A-之標繪圖，但如將瞭解，A+對比A-資料之標繪圖不必判定穿過資料之擬合曲線或函數。

圖14為疊對週期性結構之A+(標記為A+^d)對A-(標記為A-^d)之實例標繪圖，該等疊對週期性結構不具有特徵不對稱性效應，使得存在於輻射中之唯一不對稱性為歸因於偏置及疊對之不對稱性，以展示擬合之實例。在此狀況下，A+與A-之間的關係處於經由原點擬合之曲線上，具體言之直線上(此係因為未假定特徵不對稱性效應)。所有度量衡配方之對應A+對比A-資料點位於此線上。此線之斜率(其為擬合)與「實際」疊對相關。圖14展示取決於資料之性質而出現的六個實例線。標註為OV=0之點線為指示零疊對之線，且斜率為-1。此線將在疊對為零時出現。標註為OV_∞之點線係斜率為+1之線，且指示接近無窮之疊對。因此，當資料中存在疊對誤差時，將存在(例如)標註為OV<0之實線或標註為OV>0之實線，標註為OV<0之實線為斜率小於-1之線且指示小於零之疊對，標註為OV>0之實線為斜率大於-1之線且指示大於零之疊對。另外，可看出，等於+d之疊對(其中d為週期性結構偏置)將產生沿y軸之標繪線；且等於-d之疊對將產生沿x軸之標繪線。

圖15為根據上文所描述之其中疊對目標具有特徵不對稱性效應之技術之A+對A-的標繪圖。根據上文所論述之其中疊對目標不具有特徵不對稱性效應之技術，將藉由線900經由原點擬合資料點930。然而，在此實施例中，根據最佳擬合方法(例如，最小平方)由未必穿過原點之線910擬合資料點。以此方式，可仍根據線910之斜率計算疊對；但可看出，線910平行於線920，線920指示哪一者對於不具有特徵不對稱性效應之同一經量測結構可見。線910之軸線截距，亦即線910自線920(斜率與線910相同但經由原點標繪之線)之偏移，定量地指示特徵不對稱性效應之效應。

因此，藉由(例如)回歸擬合穿過A+對比A-資料之曲線或函數可產生較準確的疊對值，正如在無可歸因於特徵不對稱性效應之貢獻的情況下藉由判定穿過資料集之擬合線之斜率一樣，該線不必經由原點擬合。視情況，可經由擬合線自原點之偏移(例如，截距項)而判定特徵不對稱性效應。

圖16A至圖16C為表明資料如何針對特徵不對稱性效應之各種情境(包括缺少特徵不對稱性效應)移位之A+對A-的標繪圖。圖16A為不具有特徵不對稱性效應(例如，不具有結構不對稱性及堆疊差異)之疊對目標之A+對A-的標繪圖。線1600表示具有某一疊對之疊對目標的資料，且線1610表示具有不同疊對之疊對目標的資料。如上文所論述，線之斜率對應於疊對之量值。因此，箭頭展示資料及因此線如何取決於疊對之量值而旋轉。

圖16B為展示資料如何受(例如)疊對目標之結構不對稱性影響之A+對A-的標繪圖。線1620表示不具有特徵不對稱性效應(且具有某一疊對)之疊對目標的資料。如上文所論述，線1620穿過原點延伸，在原點中不存在特徵不對稱性效應。現在，線1630表示具有結構不對稱性(例如，底部光柵結構不對稱性)但具有相同疊對之疊對目標的資料。結構不對稱性致使資料及因此線位移，同時保持相同斜率。因此，箭頭展示資料及因此線1630如何取決於結構不對稱性之量值而移位。

圖16C為展示資料如何受(例如)疊對目標之堆疊差異影響之A+對A-的標繪圖。線1640表示不具有特徵不對稱性效應(且具有某一疊對)之疊對目標的資料。如上文所論述，線1640穿過穿過原點延伸，在原點中不存在特徵不對稱性效應。現在，線1650表示具有堆疊差異但具有相同疊對之疊對目標的資料。堆疊差異致使資料及因此線以不同的量位移。因此，箭頭展示資料及因此線1650如何取決於堆疊差異之量值而移位。明顯可看出線之斜率受影響。

圖17A為用於不具有特徵不對稱性效應之疊對目標的不同偏振-波長組合之(模擬)資料之A+對A-的標繪圖。可看出，所有資料擬合於同一線上，如已論述。圖17B展示與圖17A之標繪圖類似的標繪圖，但存在特徵不對稱性效應，具體言之存在0.5奈米底限傾斜。在圖17A及圖17B兩者中，由圓形標記之資料表示TE輻射，且由十字形標記之資料表示TM輻射。儘管此處無法看到，但沿線之位置主要藉由波長(針對給定偏振)判定，使得較短(紫色)波長往往在線之上端處(A+=6至8)被發現，且較長(紅色)波長往往在線之下端處被發現。

自圖17B可看出，在區1000中圍繞原點觀測到自線性關係之波長相關及偏振相關的偏離。在此實例中，對於TE偏振，0.5奈米底限傾斜之疊對敏感度最小。此外，亦可容易地識別具有最大K值(經量測輻射中之疊對與不對稱性之間的比例因數)之資料，亦即，對疊對之最大敏感度，此資料為仍展示距離原點最遠之線性關係的資料1010。在此實例中，資料1010係用於短波長(紫色)區中之輻射。因此，諸如此標繪圖之標繪圖允許選擇最佳度量衡配方，該度量衡配方在用於量測週期性結構時取決於特徵不對稱性效應而產生對疊對最敏感及最不敏感之資料1010。

在實際度量衡配方最佳化中，應針對不同波長及偏振執行基板上方之數個量測，使得基板上(例如，邊緣處)之所有可能的特徵不對稱性效應皆得以考量。一旦選擇了最佳或所要配方，便可藉由此單一配方(例如，波長-偏振-照明角度組合)執行量測。

若單一度量衡配方未提供足夠的特徵不對稱性效應穩健性，則有可能使用上文解釋之A+對比A-分析來識別2或3個度量衡配方之組合。狀況可能如下：每一個別度量衡配方產生資料輸入項之雲，且穿過2至3個度量衡配方之線展示非零軸線截止；此線之斜率仍將產生對於特徵不對稱性效應相對穩健的疊對資料。為此，將2或3個度量衡配方用於實際疊對量測。

因此，在一實施例中，A+對比A-分析可用以評估具有具正偏置(A+)之週期性結構及具負偏置(A-)之週期性結構之目標的度量衡配方。因此，對於作為效能參數之疊對，針對度量衡配方中之每一者判定A+及A-，且對照A-之經判定值評估A+之經判定值以產生穿過此類資料之擬合。與彼擬合相關之值對應於用於目標之例項的實際疊對之較準確值。舉例而言，線之斜率提供疊對之量度。因此，在校準常式中，藉由經設定已知疊對，在該經設定已知疊對處或靠近該經設定已知疊對產生其擬合之斜率值的度量衡配方為用於大體積量測之度量衡配方的強大候選。

參考圖18，在在特定度量衡配方處之量測之結果中可能存在顯著方差。舉例而言，在圖18中之A+對A-之標繪圖中針對特定單一度量衡配方(例如，特定量測輻射波長)展示兩個實例量測結果1800、1805。在此狀況下，該等量測結果中之每一者與同一疊對相關聯，但屬於某一目標之不同例項。如由實線1810、1820之斜率展示，若假定不存在特徵不對稱性效應(亦即，線穿過原點)，則每一量測結果1800、1805將產生極為不同的疊對。實際上，對應於量測結果1800的目標之例項具有顯著的特徵不對稱性效應(例如，結構不對稱性)，而對應於量測結果1805的目標之例項並不如此。因此，可看出，當存在顯著特徵不對稱性效應(例如，結構不對稱性、堆疊差異等等)時，單一度量衡配方(例如，單一波長)可能對經判定疊對(具體言之，如根據量測結果1800所判定之疊對)產生誤差。

然而，使用獲自多個不同度量衡配方(例如，兩個不同度量衡配方)之量測，可較準確地判定疊對，此係因為其對於特徵不對稱性效應較穩健。再次參考圖18，在圖18中之A+對A-之標繪圖中針對不同於針對結果1800、1805之第一度量衡配方的特定第二度量衡配方(例如，特定量測輻射波長)展示兩個其他實例量測結果1830、1835。如同量測1800、1805一樣，在此狀況下，量測結果1830、1835中之每一者與同一疊對相關聯但屬於某一目標之不同例項。量測結果1830屬於與量測結果1800相同的目標例項，且量測結果1835屬於與量測結果1805相同的目標例項。如上文所提及，實際上，對應於量測結果1800、1830的目標之例項具有顯著的特徵不對稱性效應(例如，結構不對稱性)，而對應於量測結果1805、1835的目標之例項並不如此。

但現在，如點線1840、1850之斜率所展示，量測結果1800、1805、1830、1835之組合將產生實質上相同的疊對而無論特徵不對稱性效應如何。因此，可看出，即使在由線1850與原點之距離1860指示之顯著特徵不對稱性效應(例如，結構不對稱性、堆疊差異等等)的情況下，兩個或多於兩個度量衡配方(例如，複數個波長)亦可產生對於特徵不對稱性效應極其穩健之經判定疊對。

因此，在一實施例中，選擇兩個或多於兩個不同度量衡配方，目標之例項係由該兩個或多於兩個不同度量衡配方量測，且對用於目標例項之可能特徵不對稱性效應穩健的疊對係根據其結果組合判定。亦即，在一實施例中，提供挑選適當度量衡配方組合之技術，該度量衡配方組合可用以提供相關於特徵不對稱性效應或亂真強度不對稱性(堆疊差異、結構不對稱性等等)之其他源的疊對結果。

參考圖19，描繪了橫跨基板量測之目標之複數個例項之A+對A-資料的標繪圖，其中目標之每一例項係使用不同度量衡配方來量測。在此狀況下，每一度量衡配方在量測輻射波長方面，具體言之在圖19之側條中所展示之500奈米至858奈米之範圍內的某些不同波長方面不同。在此實例中，每一度量衡配方具有相同偏振(90°)，但如將瞭解，偏振可另外或替代地隨波長變化。A+對A-之標繪圖中之每一圓形表示在橫跨基板之不同位置處的度量衡目標之特定例項的資料。

如圖19中所見且相比於(例如)圖17A，可看出相對於穿過結果之線擬合存在此等結果之顯著變化。現在，方差中之一些可歸因於在目標之不同例項處存在不同疊對值。但如將進一步論述，方差中之一些可歸因於特徵不對稱性效應。為了考量此等結果中之特徵不對稱性效應，將聚焦於兩組結果。標註為1900之第一組結果對應於藉由包含波長為500奈米之量測輻射的度量衡配方量測目標之例項。標註為1910之第二組結果對應於藉由包含波長為617奈米之量測輻射的度量衡配方量測目標之相同例項。

圖20描繪橫跨基板量測之目標之複數個例項之A+對A-資料的標繪圖，其中目標之每一例項係使用包含波長為500奈米之量測輻射的第一度量衡配方及使用包含波長為617奈米之量測輻射的第二度量衡配方來量測。標註為1900之第一組結果對應於第一度量衡配方，且標註為1910之第二組結果對應於藉由包含波長為617奈米之量測輻射的度量衡配方量測目標之相同例項。因此，圖20表示來自圖19之資料之子集。此外，在圖20中，使用用於目標之特定例項的第一度量衡配方及第二度量衡配方之相關聯結果由線連接。如在圖20中大體所見，數個線穿過或極靠近原點。因此，彼等線之斜率應向目標之彼等例項提供疊對之良好量度。然而，可大體上看出，數個線不穿過原點，且因此一或多個彼等線之斜率可能無法向目標之彼等例項提供疊對之良好量度，此係因為其似乎受特徵不對稱性效應影響。

圖21描繪A+對A-資料之標繪圖，其中描繪了來自圖20之資料之子集的連接線。詳言之，目標之例項為在基板之中心處或靠近基板之中心的例項，展示了該等例項之線。如可看出，在資料之此子集中，連接目標之相同例項之兩個度量衡配方之結果的大多數線穿過或極靠近原點。因此，度量衡配方中之每一者向目標之彼等例項提供疊對之準確量測，此係由於其結果將在穿過或極靠近原點之A+對A-線上傳遞。因此，對於彼等例項，可使用第一度量衡配方或第二度量衡配方，且可使用第一度量衡配方及第二度量衡配方兩者，以獲得疊對之相對準確量測。

然而，圖22描繪A+對A-資料之標繪圖，其中描繪了來自圖20之不同於圖21的資料之子集之連接線。詳言之，目標之例項為在基板之邊緣處或靠近基板之邊緣的例項，展示了該等例項之線。如可看出，在資料之此子集中，連接目標之相同例項之兩個度量衡配方之結果的許多線不穿過或極靠近原點。因此，在度量衡配方自身中且屬於其自身的度量衡配方中之每一者無法向目標之彼等例項提供疊對之準確量測，此係由於其結果未必在穿過或極靠近原點之A+對A-線上。然而，具有量測目標之例項的兩個或多於兩個度量衡配方之結果可幫助識別在存在特徵不對稱性效應之情形中的疊對。

但如將瞭解，通常事先未知目標之例項是否具有特徵不對稱性效應。因此，提供判定兩個或多於兩個不同度量衡配方之組合的技術，目標之例項係由該兩個或多於兩個不同度量衡配方量測，且對用於目標例項之可能特徵不對稱性效應穩健的疊對係根據其結果組合判定。

在一實施例中，兩個或多於兩個度量衡配方係藉由以下操作來判定：判定穿過複數個不同度量衡配方之共同A+對A-資料的擬合曲線、擬合函數或統計作為參考，且接著選擇至少兩個度量衡配方，相比於滿足或跨越某一臨限值的參考，該至少兩個不同度量衡配方具有其共同A+對A-資料之變化(例如，低於可接受變化級別)。在一實施例中，參考之複數個不同度量衡配方包含考量中且A+對A-資料可用於之所有不同度量衡配方。在一實施例中，參考之複數個不同度量衡配方包含選自不同度量衡配方之較大集合的兩個或多於兩個不同度量衡配方之子集，且參考係針對複數個此類子集中之每一子集獲得，以便選擇子集中之至少一者作為所選至少兩個度量衡配方。在一實施例中，相比於小於另一子集之參考的所選子集之參考，所選子集具有其共同A+對比A-資料之變化。所選至少兩個度量衡配方可接著用於在大體積應用中量測目標之例項以獲得經量測疊對之較準確值。

參考圖23，呈現判定度量衡配方之子集之實例方法的流程圖。在此實例中，識別兩個度量衡配方。但可識別不同的複數個度量衡配方。此外，作為一實例實施例，下文(及大體本文中)之描述聚焦於A+對比A-資料，但應更大體理解為(例如)度量衡目標之第一偏置目標結構的信號資料(例如，A+資料)及度量衡之以不同方式偏置之第二目標結構的信號資料(例如，A-資料)。在一實施例中，彼各別信號資料為不對稱性光學參數資料，例如繞射階之強度中之不對稱性。

在2310處，針對使用特定圖案化程序處理之特定目標，獲得用於複數個不同度量衡配方中之每一度量衡配方的度量衡目標之第一偏置目標結構的信號資料(例如，A+資料)及度量衡之以不同方式偏置之第二目標結構的信號資料(例如，A-資料)。在一實施例中，複數個度量衡配方包含三個或多於三個度量衡配方。在一實施例中，度量衡配方在一或多個量測參數方面不同。在一實施例中，度量衡配方中之兩者或多於兩者在量測光束波長方面不同。在一實施例中，度量衡配方中之兩者或多於兩者在量測光束偏振類型方面不同。在一實施例中，度量衡配方中之兩者或多於兩者在目標上之量測光束偏照明入射角度方面不同。在一實施例中，獲得A+及A-資料以用於之度量衡配方為使用者指定的。在一實施例中，獲得A+及A-資料以用於之度量衡配方對應於選自以下各者中之兩者或多於兩者之所有組合或該等組合之某一子集：可用於檢測設備中之一或多個特定波長、可用於檢測設備中之一或多個特定偏振，及/或可用於檢測設備中之一或多個特定照明入射角度。

在一實施例中，可不同方式定義A+對比A-資料。舉例而言，A+對比A-可特定針對一個基板或複數個基板，特定針對一或多個基板上之某一位置，特定針對目標之特定例項(例如，在像素級別下評估)，特定針對所獲得影像之特定像素(例如，使用來自多個基板或目標之例項的資料)，等等。

舉例而言，在一實施例中，可針對橫跨一或多個基板之目標之複數個例項獲得A+對比A-資料，諸如圖19中所標繪；舉例而言，可自橫跨基板之目標之例項之以不同方式偏置的週期性結構獲得+1及-1繞射階輻射之平均強度值以產生A+對比A-資料。

在一實施例中，可針對一或多個基板上之特定部位獲得A+對比A-資料；舉例而言，可在複數個基板上之同一部位處獲得來自目標之例項之以不同方式偏置之週期性結構的+1及-1繞射階輻射之平均強度值以產生A+對比A-資料。舉例而言，可自許多基板獲得資料。

在一實施例中，可在像素級別下分析目標以在像素級別下針對週期性結構獲得A+對比A-資料或疊對值。在一實施例中，該等像素對應於用於獲取A+及A-或疊對資料之檢測設備之偵測器的像素，及/或由用於獲取A+及A-或疊對資料之檢測設備之偵測器產生之影像的像素。舉例而言，可在像素級別下分析圖11F及圖11G之X-及X+影像以獲得像素之資料。在一實施例中，以光柵掃描方式自左至右且自上至下選擇用於產生資料之X-及X+影像的像素。因此，舉例而言，來自X-影像之左上角像素的輻射資料用作A-資料，且來自X+影像之左上角像素的輻射資料用作A+資料，且接著自以光柵掃描方式選擇之後續像素獲得A+及A-資料。如將瞭解，可以不同方式選擇來自X-及X+影像之像素之間的關聯。因此，在一實施例中，像素級資料可特定針對目標之特定例項。在一實施例中，可針對橫跨一或多個基板之目標之複數個例項(因此區別於來自X-及X+影像之平均強度)獲得像素級資料。此類像素級資料作為A+對比A-資料之實施例描繪於圖24及圖25中，其中每一圓形對應於來自個別像素之資料。在圖24及圖25中，存在在所使用之量測光束波長方面不同的兩個度量衡配方。在圖24中，資料2400對應於使用500奈米之量測光束波長獲得的資料，而資料2410對應於使用583奈米之量測光束波長獲得的資料。在圖25中，資料2500對應於使用517奈米之量測光束波長獲得的資料，而資料2410對應於使用650奈米之量測光束波長獲得的資料。

在一實施例中，像素級資料可特定針對特定像素。舉例而言，在一實施例中，可針對橫跨一或多個基板之目標之複數個例項(因此區別於來自X-及X+影像之平均強度)及/或自橫跨複數個基板之目標之一個例項獲得特定像素級資料。

在2320處，藉由(例如)回歸判定穿過不同度量衡配方中之兩者或多於兩者之所獲得資料之曲線、函數或統計作為參考。A+對比A-資料之作為參考之此類曲線或函數(呈線性線或函數形式)的實例為圖14至圖16及圖18中所展示之線中之一或多者。因此，曲線或函數有效地形成適合資料(例如，A+對比A-資料)之參考。在一實施例中，統計為兩個度量衡配方之對應資料之斜率散佈的平均值或量度(例如，如根據如上文所描述之A+對比A-資料之斜率判定的疊對)。如上文所提及，可以不同方式指定資料(例如，A+對比A-資料)，且因此參考可特定針對圖案化程序之特定基板，特定針對圖案化程序之基板上的特定位置，特定針對圖案化程序之基板上之目標的特定像素，等等。

在一實施例中，用於判定參考之不同度量衡配方之組合包含考量中且資料可用於之所有不同度量衡配方。在一實施例中，用於判定參考之複數個不同度量衡配方包含選自不同度量衡配方之較大集合的兩個或多於兩個不同度量衡配方之子集，且參考係針對複數個此類子集中之每一子集獲得(以便選擇子集中之至少一者)。

在2330處，選擇至少兩個度量衡配方，相比於滿足或跨越某一臨限值的參考之參數，該至少兩個不同度量衡配方具有其共同資料(例如，共同A+對A-資料)之變化(例如，低於可接受變化級別)，使得經評估之複數個度量衡配方中之至少一個度量衡配方理想地被排除。舉例而言，識別相比於參考之參數具有低變化的至少兩個度量衡配方將至少兩個度量衡配方識別為對於特徵不對稱性效應相對穩健。因此，舉例而言，選擇至少兩個度量衡配方，其具有連接其對應A+對A-資料點中之許多(若非所有)的線，該等線相對高度平行，即使(例如)彼等線自原點偏移亦如此。即使偏移，彼等線之斜率亦表示疊對。作為實例，參數可為參考之統計、參考擬合線之斜率，或參考擬合函數之係數。

舉例而言，在一實施例中，參考之不同度量衡配方之組合包含考量中且資料(例如，A+對A-資料)可用於之所有不同度量衡配方。因此，所選之至少兩個度量衡配方為兩個或多於兩個不同度量衡配方之子集，該等度量衡配方選自共同資料(例如，共同A+對A-資料)相比於滿足或跨越某一臨限值之參考參數具有變化的組合。舉例而言，可評估選自組合之各種子集(每一子集包含兩個或多於兩個不同度量衡配方，但子集中之一或多者可共用同一度量衡配方)以識別哪一子集(或哪些子集)之資料相比於參考參數具有最小變化。在一實施例中，此可涉及判定經由考量中之子集之共同A+對A-資料擬合的曲線或函數，及針對子集中之每一者對照參考參數評估彼子集之特定曲線或函數之參數變化，以將子集識別為所選至少兩個度量衡配方(例如，相比於參考曲線或函數具有最小變化之一子集，或相比於參考曲線或函數具有最小變化之10個或更少子集、5個或更少子集，或2個子集)。作為一特定實例且參考圖19及圖20，可對照參考擬合線之斜率(例如，作為穿過考量中且A+對A-資料可用於之所有不同度量衡配方之參考擬合線之實例斜率的線1920之斜率)評估穿過子集之A+對A-資料之線的斜率(例如，作為兩個不同度量衡配方之一個子集之實例斜率的線1930之斜率)，以將斜率最靠近參考之斜率的一或多個子集識別為所選至少兩個度量衡配方。作為另一實例，參考可為A+對A-資料內之相關聯資料點之間的斜率散佈之量度，且用於考量中之子集之A+對A-資料內之相關聯資料點之間的斜率散佈之量度可與散佈之參考量度進行比較以識別最接近匹配。因此，實際上在此實施例中，就經由複數個不同度量衡配方之A+對A-資料擬合的曲線(例如，線)而言，至少兩個所選度量衡配方為具有經由其各別資料擬合之曲線(例如，線)的度量衡配方，該資料為平行的，或具有滿足或跨越某一臨限值(例如，低於某一臨限值)之並行性，其中參考經由複數個度量衡配方之資料擬合曲線。

作為另一實例，在一實施例中，參考之複數個不同度量衡配方包含選自不同度量衡配方之較大集合的兩個或多於兩個不同度量衡配方之子集，且參考係針對複數個此類子集中之每一子集獲得(其中子集中之每一者具有不同於另一子集之度量衡配方，但子集中之一或多者可共用同一度量衡配方)，以便選擇子集中之至少一者作為所選至少兩個度量衡配方。在一實施例中，相比於小於另一子集之參考參數的所選子集之參考參數，所選子集具有其共同資料之變化。因此，實際上，各自個別地評估複數個子集(每一子集具有與其他子集不同的兩個或多於兩個度量衡配方之組合)以判定其共同資料相比於其共同資料之參考參數的變化，從而識別相比於其自身參考參數具有最小變化之一子集，或相比於其各別自身參考具有最小變化之10個或更少子集、5個或更少子集，或2個子集。作為一實例，參考圖24及圖25，可針對其中所呈現之度量衡配方之每一組合判定所描繪線(每一線對應於像素)之斜率散佈之量度。接著，可選擇具有較小或最小散佈之度量衡配方之組合。舉例而言，可針對圖24及圖25中之每一者計算如針對來自(例如)相關聯A+對比A-資料之像素判定(例如，藉由計算線之斜率)之疊對的標準偏差或方差(例如，3個標準偏差)，且接著將其標準偏差或方差進行比較以將用於選擇之最小標準偏差或方差識別為至少兩個所選度量衡配方。因此，在此特定狀況下，將選擇與圖24相關聯之度量衡配方，此係因為其在視覺(及數值)上呈現比圖25更小的散佈。

此外，在一實施例中，基於A+對A-資料選擇至少兩個度量衡配方可考量度量衡配方中之每一者之資料與A+對A-資料之原點的距離。舉例而言，可判定度量衡配方之A+對A-資料之形心，且計算其與原點之距離。在考量度量衡配方之組合之配方中之每一者的此距離之情況下，可對照臨限值評估彼等距離之組合(例如，距離之平均值)以判定距離之組合是否滿足或跨越臨限值。在一實施例中，臨限值可為考量中之度量衡配方之另一組合的距離之組合。藉由此選擇，大體上距離原點最遠之度量衡配方之組合可為有利的，此係由於資料距離原點最遠之度量衡配方往往對疊對具有良好敏感度。

因此，作為A+對比A-資料之內容背景中的概述，產生穿過原點(諸如圖16中所描繪)之擬合線的資料意謂如在圖案化程序中所量測之度量衡目標將產生對於特徵不對稱性效應相對穩健的疊對結果。然而，雖然僅僅自原點(諸如圖17中所描繪)偏移之A+對比A-資料之線意謂存在特徵不對稱性效應，但可使用線之斜率來判定或校正疊對。然而，對於來自單一度量衡配方之資料未確定的是，彼A+對比A-資料之線是否穿過原點(或僅僅自其偏移)，其中該線可給出來自其斜率之良好疊對結果，或A+對比A-資料具有並非歸因於疊對(諸如圖18中所描繪)之傾斜，使得將不存在來自其資料之良好疊對結果。因此，將產生基本平行於表示度量衡目標不具有特徵不對稱性效應或僅僅具有歸因於特徵不對稱性效應之偏移的A+對比A-資料之線的A+對比A-資料之線的度量衡配方之組合意謂自對於特徵不對稱性效應相對穩健之線之斜率導出的疊對，而將產生與表示度量衡目標不具有特徵不對稱性效應或僅僅具有歸因於特徵不對稱性效應之偏移的A+對比A-資料之線相交的A+對比A-資料之線的度量衡配方之組合意謂組合對於特徵不對稱性效應並不十分穩健(即使此類相交線之度量衡配方可能以其他方式為選自例如下文所描述之擺動曲線的良好度量衡配方亦如此)。因此，藉由識別實際上在度量衡配方組合之資料之A+對比A-線當中具有高度並行性的度量衡配方組合，經識別度量衡配方組合可幫助確保使用彼等度量衡配方之量測產生對於大多數(若非所有)特徵不對稱性效應穩健的疊對值(而不(例如)必判定其自身之特徵不對稱性)。因此，在一實施例中，度量衡配方選擇(及疊對分析方法)無需執行任何堆疊資訊。

作為步驟2330之結果，在前述評估之後應保留複數個度量衡配方(例如，量測波長)(當然，若未保留令人滿意的度量衡配方，則可能需要修改一或多個其他度量衡配方參數，例如目標自身之一或多個參數)。此時，可輸出所選度量衡配方以用於步驟2340中。

接著，在2340處，可使用至少兩個所選度量衡配方來量測目標以自目標獲得疊對之較準確結果。亦即，在一實施例中，可組合來自使用至少兩個所選度量衡配方之目標量測的結果以產生較準確疊對值。舉例而言，A+對比A-資料可使用至少兩個所選度量衡配方來獲得，且可根據彼資料判定疊對(例如，判定經由資料擬合之線的斜率)。作為另一實例，可根據使用所選至少兩個度量衡配方之量測判定兩個或多於兩個疊對值，且接著進行統計組合(例如，平均化)以產生較準確疊對值。在一實施例中，使用所選至少兩個度量衡配方在大體積應用中量測目標之例項以獲得經量測疊對之較準確值。

因此，實際上，提供最佳化程序，其藉由選擇(例如)對特徵不對稱性效應最不敏感之度量衡配方之組合，選擇至少兩個不同度量衡配方以量測度量衡目標從而判定疊對值。

視情況，在2300處，可挑選複數個不同度量衡配方以獲得 A+及A-資料。由於檢測設備能夠供應(例如)眾多量測輻射波長、眾多偏振、眾多量測輻射照明角度等等，因此可存在將需要(例如)大量量測以獲得用於選擇至少兩個度量衡配方之資料的許多不同組合。因此，在一實施例中，藉由對照一或多個特定參數或指示符評估不同度量衡配方，可自度量衡配方之較大集合預選擇獲得A+及A-資料以用於之複數個不同度量衡配方。在一實施例中，彼操作可涉及使用擺動曲線資料，如下文更詳細地描述。

儘管下文針對此預選擇依序描述各種步驟，但並非必須以該順序執行該等步驟。此外，無需執行所有步驟。舉例而言，可執行步驟中之一或多者。因此，可執行選自步驟之任何組合。

預選擇可涉及對照複數個不同波長對度量衡目標之疊對資料進行分析。可以實驗方式獲得資料或自使用目標之生產量測獲得資料。舉例而言，可使用目標將用於之圖案化程序橫跨基板印刷考量中的目標之複數個例項，且接著在複數個不同設定(例如，不同波長)下藉由可適用度量衡設備量測每一例項。另外或替代地，可模擬由使用用以量測目標之度量衡配方產生的疊對量測。在模擬中，使用度量衡配方之參數r _i及/或t _j判定(例如，由該等參數提供或根據該等參數判定)量測之一或多個參數。舉例而言，可藉由使用(例如)馬克士威求解程序及嚴密耦合波分析(RCWA)或藉由其他數學模型化而根據度量衡配方之彼等參數判定輻射與對應於度量衡配方之目標之間的相互作用。因此，可根據該相互作用判定使用目標及相關聯度量衡配方進行預期的量測。因此，在某些情形中，舉例而言，為了判定產生強信號之目標及/或度量衡配方，可使用量測程序之模擬器來獲得資料；藉由(例如)計算將在(例如)圖7之設備之偵測器中量測到的強度，模擬器可在數學上導出將根據使用特定度量衡配方之檢測設備之量測技術(例如，以繞射為基礎之疊對量測)使用度量衡設備來量測具有特定特性之特定目標(例如，在間距、特徵寬度、材料類型等等方面指定之目標)的方式。為了獲得穩健性資料，模擬器可在某一範圍內(例如，至多10%改變、至多5%改變、至多2%改變、至多1%改變或至多0.5%改變)引入擾動以模仿程序變化(其可橫跨基板擴展)。

因此，實驗方法或模擬可使用(例如)上文所描述之公式來產生諸如OV、K等等之特定參數或指示符的值。

一種此類指示符為堆疊敏感度(SS)(亦被視為信號對比度)。堆疊敏感度可被理解為信號之強度隨著由於目標(例如，光柵)層之間的繞射之疊對改變而改變多少之量度。亦即，在疊對之內容背景中，堆疊敏感度偵測疊對目標之上部週期性結構與下部週期性結構之間的對比度，且因此表示上部週期性結構與下部週期性結構之間的繞射效率之間的平衡。因此，其為量測之敏感度之實例量度。在一實施例中，堆疊敏感度為強度不對稱性與平均強度之間的比率。在一實施例中，堆疊敏感度可公式化為SS=K L/I_M，其中L為使用者定義之常數(例如，在一實施例中，值L為20奈米及/或偏置d之值)，且I_M為由目標繞射之量測光束的平均強度。在一實施例中，應使用於度量衡配方之堆疊敏感度最大化。然而，使用具有最大堆疊敏感度之度量衡配方可能並非最佳。舉例而言，堆疊敏感度最大之量測光束波長可對應於較低疊對敏感度及較差程序穩健性。

在圖26及圖27中呈現度量衡配方資料之實例。資料可表示依據一或多個度量衡配方參數變化之量測資料的相依性，該等參數詳言之為量測自身之一或多個參數，諸如量測光束之波長。在一實施例中，資料可表示經量測資料(例如，經獲得以作為場資料(在影像平面處)或光瞳資料(在光瞳平面處)之強度)依據量測輻射波長變化之振盪相依性。圖26為用於在單一偏振(在此狀況下為線性X偏振)之各種波長下進行量測的目標之資料的實例曲線圖。曲線已擬合穿過資料，且因此，此表示可被稱為擺動曲線。如將瞭解，無需產生曲線圖，此係因為僅可處理資料。圖27為用於在不同單一偏振(在此狀況下為線性Y偏振)之各種波長下進行量測的同一目標之資料的曲線圖。在圖26及圖27兩者中，用圖表示各種量測光束波長之堆疊敏感度及疊對敏感度。此外，雖然此處偏振為線性X及Y偏振，但其可為不同或額外的偏振(諸如左手側橢圓偏振輻射、右手側橢圓偏振輻射等等)。

在使用此資料之情況下，不考量一或多個特定度量衡配方(例如，波長)，從而導致選擇度量衡配方之集合以供可能的進一步考量。在此狀況下，度量衡配方共用同一目標但在量測輻射波長方面有所變化。

現在，可消除特定波長，此係因為其超出彼特定目標之間距/波長極限。亦即，目標特徵之間距及量測輻射波長使得此組合處之量測將為低效的。在區1500中排除此等一或多個度量衡配方。

此選擇之可能態樣為選擇堆疊敏感度(例如，自橫跨基板之目標之複數個例項獲得的平均堆疊敏感度(可接著針對複數個基板進行判定))滿足或跨越臨限值(亦即，在堆疊敏感度值之某一範圍內)的彼等一或多個度量衡配方。在一實施例中，應使堆疊敏感度最大化(但如上文所論述，不以其他指示符或參數為代價，且此外，可存在可影響程序變化之穩健性的堆疊敏感度之上限)。舉例而言，可選擇堆疊敏感度之絕對值大於或等於0.05的一或多個度量衡配方以供進一步考量。當然，無需使用 0.05。若該數目在此狀況下較高，則將排除較多度量衡配方。因此，在此狀況下，堆疊敏感度數值相對較低。因此，將由此選擇態樣排除之彼等一或多個度量衡配方標記為區1510(其中該等區大致對應於在此情形中檢測設備可用的波長；在連續波長範圍可用且檢測設備可精確且穩定地調諧至該範圍內之任何波長的情況下，應用於圖26及圖27中之曲線的分析將較精確)。

此選擇之可能態樣為對目標均方偏差之考量。可將目標均方偏差(TS)理解為橫跨目標所量測之複數個像素之經量測參數(例如，疊對)的統計變化。理論上，應藉由偵測器來量測每一像素以針對特定目標讀取相同參數值。然而，實務上，該等像素當中可存在變化。在一實施例中，目標均方偏差係呈標準偏差形式或呈方差形式。因此，目標均方偏差之較低值意謂橫跨目標所量測之參數的所要較小變化。目標均方偏差(TS)之較高值可用信號發送目標印刷問題(例如，畸形光柵線)、污染物問題(例如，目標上之明顯顆粒)、量測光束光點定位問題，及/或橫跨目標之量測光束強度變化問題。

因此，此選擇之另一態樣可為選擇目標均方偏差(例如，自橫跨基板之目標之複數個例項獲得的平均目標均方偏差(可接著針對複數個基板進行判定))滿足或跨越臨限值(亦即，在目標均方偏差值之某一範圍內)的彼等一或多個度量衡配方。在一實施例中，應最小化目標均方偏差。舉例而言，可選擇目標均方偏差小於或等於10奈米之一或多個度量衡配方以供進一步考量。當然，無需使用10奈米。若該數目在此狀況下較低，則將排除較多度量衡配方。因此，在此狀況下，目標均方偏差數值相對較高。因此，將藉由選擇之此態樣排除的彼等一或多個度量衡配方標記為區1515(其中該區大致對應於在此情形中檢測設備可用之波長)。

為了(例如)減少疊對中之經量測誤差，可選擇具有較大疊對敏感度K之一組量測條件(例如，目標選擇、量測光束波長、量測光束偏振等等)。因此，此選擇之可能態樣為選擇疊對敏感度(例如，自橫跨基板之目標之複數個例項獲得的平均疊對敏感度(可接著針對複數個基板進行判定))滿足或跨越臨限值(亦即，在疊對敏感度值之某一範圍內)之彼等一或多個度量衡配方。在一實施例中，應針對度量衡配方使疊對敏感度最大化。舉例而言，可選擇疊對敏感度之絕對值在最高疊對敏感度之絕對值之範圍內的一或多個度量衡配方以供進一步考量。舉例而言，範圍可在最高疊對敏感度值之35%內、30%內、25%內、20%內、15%內或10%內。舉例而言，可選擇在疊對敏感度值之局部最小值或最大值之範圍內的一或多個度量衡配方。舉例而言，範圍可在局部最小值或最大值之35%內、30%內、25%內、20%內、15%內或10%內。當然，可使用不同範圍。範圍愈大，保留的度量衡配方愈多。因此，將藉由選擇之此態樣排除的彼等一或多個度量衡配方標記為區1520(其中該區大致對應於在此情形中檢測設備可用之波長)。

此選擇之可能態樣為對照臨限值對堆疊差參數之考量。在一實施例中，堆疊差異參數包含週期性結構不平衡性(GI)。因此，舉例而言，可藉由對照臨限值評估光柵不平衡性(GI)(例如，自橫跨基板之目標之複數個例項獲得的平均光柵不平衡性或光柵不平衡性之變化(例如，方差、標準偏差等等)(可接著針對複數個基板進行判定))來選擇一或多個基板量測配方之子集。舉例而言，可選擇光柵不平衡性小於或等於0.05或5%之一或多個度量衡配方以供進一步考量。當然，無需使用0.05或5%。在一實施例中，使堆疊差異參數最小化。

此等參數或指示符中之一或多者之考量的結果可產生度量衡配方之預選擇以用於獲得A+及A-資料。此外，雖然已聚焦於波長，但可考量其他量測參數，諸如偏振、量測光束、照明入射角度，等等。

參考圖28，針對複數個波長以擺動曲線之形式標繪疊對敏感度及堆疊敏感度。所關注之實例波長標記為500奈米、517奈米、583奈米及650奈米。彼等突出顯示之波長具有相對較高的堆疊敏感度絕對值以及相對較高的疊對敏感度絕對值。因此，彼等波長將為用於疊對量測之良好候選，且將至少為用於圖23之程序的良好候選。舉例而言，可預選擇彼等波長以用於圖23之程序。現在，藉由使用彼等波長獲得之實例資料描繪於圖24及圖25中。詳言之，用於使用500奈米及583奈米之量測的資料描繪於圖24中，且用於使用517奈米及650奈米之量測的資料描繪於圖25中。然而，即使彼等個別波長將為用於量測如藉由如上文所描述之實例擺動曲線分析所判定之疊對的良好候選，上文所描述的圖23之技術亦展示，對於圖24及圖25之資料之度量衡目標及圖案化程序，針對量測度量衡目標，500奈米及583奈米量測輻射優於517奈米及650奈米量測輻射。

圖29展示說明一程序之流程圖，在該程序中至少兩個不同度量衡配方用以監視效能且用作控制度量衡、設計及/或生產程序之基礎。在步驟D1中，根據適用度量衡配方處理基板以產生如本文中所描述之產品特徵及一或多個度量衡目標。在步驟D2處，使用至少兩個所選不同度量衡配方來量測圖案化程序參數(例如，疊對)值，且對該等值進行計算。在視情況選用之步驟D3處，可使用經量測圖案化程序參數(例如，疊對)值(以及如可用之其他資訊)更新度量衡配方(例如，改變波長)。經更新之度量衡配方用於重新量測圖案化程序參數及/或用於量測關於隨後經處理基板之圖案化程序參數。以此方式，所計算之圖案化程序參數之準確性得以改良。可視需要使更新程序自動化。在步驟D4中，使用圖案化程序參數值以更新控制裝置製造程序中之微影圖案化步驟及/或其他程序步驟之配方以用於重工及/或用於處理其他基板。再次可視需要使此更新自動化。

在一實施例中，提供一種方法，其包含：對於具有偏置之第一目標結構及以不同方式偏置之第二目標結構的度量衡目標，獲得包含第一目標結構之信號資料對比第二目標結構之信號資料的度量衡資料，該度量衡目標係使用圖案化程序而產生，該度量衡資料經獲得以用於複數個不同度量衡配方，且每一度量衡配方指定不同量測參數；判定穿過用於複數個不同度量衡配方之度量衡資料的統計擬合曲線或擬合函數作為參考；及識別至少兩個不同度量衡配方，相比於跨越或滿足某一臨限值的參考之參數，至少兩個不同度量衡配方具有至少兩個不同度量衡配方之共同度量衡資料之變化。

在一實施例中，該方法包含判定擬合曲線或函數，且其中曲線或函數為線性的。在一實施例中，參數為散佈之統計量度。在一實施例中，識別包含判定穿過至少兩個不同度量衡配方之度量衡資料的統計擬合曲線或擬合函數，且其中變化在用於複數個不同度量衡配方之參考之參數與穿過至少兩個不同度量衡配方之度量衡資料的統計擬合曲線或擬合函數之參數之間。在一實施例中，參考之複數個不同度量衡配方包含考量中且度量衡資料可用於之所有不同度量衡配方。在一實施例中，參考包含穿過度量衡資料之曲線之斜率，且識別包含判定參考之斜率與穿過至少兩個不同度量衡配方之共同度量衡資料的曲線之斜率的差，及回應於差滿足或降至低於某一臨限值而識別至少兩個不同度量衡配方。在一實施例中，判定參考包含判定複數個子集中之每一子集的參考，每一子集包含選自不同度量衡配方之較大集合的兩個或多於兩個不同度量衡配方之不同組合，且識別至少兩個不同度量衡配方包含選擇子集中之至少一者作為所選至少兩個不同度量衡配方，相比於小於另一子集之參考的所選至少兩個不同度量衡配之參考，所選至少兩個不同度量衡配方具有其共同度量衡資料之變化。在一實施例中，變化為散佈之量度。在一實施例中，在用於獲取度量衡資料之檢測設備之偵測器的像素級及/或由用於獲取度量衡資料之檢測設備之偵測器產生之影像的像素級下指定度量衡資料。在一實施例中，該方法進一步包含基於效能參數或指示符而執行自不同度量衡配方之較大集合選擇複數個不同度量衡配方。在一實施例中，度量衡配方在度量衡目標之量測輻射之波長方面不同。在一實施例中，該方法進一步包含使用至少兩個不同度量衡配方來量測度量衡目標之例項及自量測之結果判定疊對值。在一實施例中，判定疊對值包含使用藉由至少兩個不同度量衡配方獲得的第一目標結構之信號資料對比第二目標結構資料之信號資料來判定或校正疊對。在一實施例中，第一目標結構之信號資料為第一目標結構之不對稱性資料，且第二目標結構之信號資料為第二目標結構之不對稱性資料。在一實施例中，第一目標結構之不對稱性資料為A+資料，且第二目標結構之不對稱性資料為A-資料。

在一實施例中，提供一種方法，其包含：對於度量衡目標，使用複數個不同度量衡配方獲得用於量測度量衡目標之檢測設備之偵測器的每像素疊對值及/或由用於量測度量衡目標之檢測設備之偵測器產生之影像的每像素疊對值，該度量衡目標係使用圖案化程序而產生，且每一度量衡配方指定不同量測參數；針對複數個不同度量衡配方中之每一者判定疊對值之統計；及識別至少兩個不同度量衡配方，該至少兩個不同度量衡配方具有跨越或滿足某一臨限值的統計之值。

在一實施例中，識別包含選擇至少兩個不同度量衡配方，該至少兩個不同度量衡配方之統計之值小於兩個不同度量衡配方之複數個其他組合之統計之值。在一實施例中，統計包含散佈之量度。在一實施例中，自A+對比A-資料判定疊對值。在一實施例中，該方法進一步包含使用至少兩個不同度量衡配方來量測度量衡目標之例項及自量測之結果判定疊對值。在一實施例中，度量衡配方在度量衡目標之量測輻射之波長方面不同。

儘管上文所揭示之實施例在場平面中之以繞射為基礎之疊對量測(例如，使用圖7A中所展示之設備之第二量測分支進行的量測)方面予以描述，但原則上相同方法可用於以光瞳為基礎之疊對量測(例如，使用圖7A中所展示之設備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場平面及光瞳平面中之以繞射為基礎之疊對量測。

雖然主要已在用以量測疊對之疊對目標方面描述了本文中所描述之度量衡目標及程序參數的實施例，但可使用本文中所描述之度量衡目標的實施例來量測一或多個額外或替代圖案化程序參數。舉例而言，度量衡目標可用於量測曝光劑量變化、量測曝光焦點/散焦、量測邊緣置放誤差、量測CD等等。此外，此處之描述亦可應用於(視需要具有修改)(例如)使用對準標記之微影設備中的基板及/或圖案化裝置對準。類似地，可判定用於對準量測之適當配方。

因此，雖然所關注效能參數為疊對，但可在(例如)使用本文中所描述之方法(在需要時對多個波長方程式進行適當修改)來判定圖案化程序之效能之其他參數(例如，劑量、焦點、CD等等)。可回饋(或前饋)效能參數(例如，疊對、CD、焦點、劑量等等)以用於改良圖案化程序、改良目標及/或用於改良本文中所描述之模型化、量測及計算程序。

雖然上文所描述之目標結構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裝置之功能部分的目標之屬性。許多裝置具有類似於光柵的規則週期性結構。如本文中所使用之術語「目標」、「光柵」或目標之「週期性結構」無需使已特定針對正被執行之量測特定提供適用結構。此外，度量衡目標之間距P接近於量測工具之光學系統之解析度極限，但可比目標部分C中藉由圖案化程序製得的典型產品特徵之尺寸大得多。實務上，可使週期性結構之特徵及/或空間包括在尺寸方面類似於產品特徵之較小結構。

與如在基板及圖案化裝置上實現的目標之物理結構相關聯，一實施例可包括含有一或多個機器可讀指令序列及/或功能資料之電腦程式，該等機器可讀指令序列及/或功能資料描述目標設計，描述設計基板及/或度量衡配方之目標的方法，描述在基板上產生目標之方法，描述量測基板上之目標的方法，及/或描述分析量測以獲得關於圖案化程序之資訊的方法。可(例如)在圖7之設備中之單元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(例如)屬於圖7中所展示之類型的現有檢測設備已經在生產中及/或在使用中之情況下，一實施例可藉由提供經更新電腦程式產品以致使處理器執行本文中所描述之方法中之一或多者來實施。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量測對合適複數個目標之圖案化程序之參數的方法。程式可更新微影及/或度量衡配方以用於量測其他基板。該程式可經配置以控制(直接或間接地)微影設備以用於圖案化及處理其他基板。

另外，已在本文中關於以繞射為基礎之度量衡描述實施例，該以繞射為基礎之度量衡(例如)自來自繞射階之強度量測重疊週期性結構之相對位置。然而，本文中之實施例可應用於(在需要時具有適當修改)以影像為基礎之度量衡，該以影像為基礎之度量衡(例如)使用目標之高品質影像來量測自層1中之目標1至層2中之目標2的相對位置。通常此等目標為週期性結構或「盒」(盒中盒(BiB))。

如本文中所使用之術語「最佳化(optimizing/optimization)」係指或意謂調整圖案化程序之設備及/或程序，其可包括調整微影程序或設備，或調整度量衡程序或設備(例如，目標、量測工具等等)，使得優值具有較合乎需要的值，諸如量測、圖案化及/或裝置製造結果及/或具有一或多個所要特性之程序、設計佈局在基板上之投影較準確，程序窗較大，等等。因此，最佳化(optimizing/optimization)係指或意謂識別用於一或多個設計變數之一或多個值的程序，其相比於設計變數之值之初始集合提供優值之改良，例如局部最佳。應相應地解釋「最佳」及其他相關術語。在一實施例中，可反覆地應用最佳化步驟，以提供一或多個優值之進一步改良。

本發明之實施例可採取含有一或多個機器可讀指令序列之電腦程式的形式，該等機器可讀指令序列描述如本文中所揭示之方法，或其中儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)。此外，可在兩個或多於兩個電腦程式中體現機器可讀指令。該兩個或多於兩個電腦程式可儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。

可在控制系統中實施本文中所揭示之一或多個態樣。本文中所描述之任何控制系統可在一或多個電腦程式由位於設備之至少一個組件內的一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。該等控制系統可各自或組合地具有用於接收、處理及發送信號之任何合適組態。一或多個處理器經組態以與控制系統中之至少一者通信。舉例而言，每一控制系統可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令的電腦程式之一或多個處理器。控制系統可包括用於儲存此類電腦程式之資料儲存媒體，及/或用以收納此媒體之硬體。因此，控制系統可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令而操作。

在以下經編號條項中進一步描述根據本發明之其他實施例：

1.一種方法，其包含：對於具有偏置之一第一目標結構及以不同方式偏置之一第二目標結構的一度量衡目標，獲得包含該第一目標結構之信號資料對比該第二目標結構之信號資料的度量衡資料，該度量衡目標係使用一圖案化程序而產生，該度量衡資料經獲得以用於複數個不同度量衡配方，且每一度量衡配方指定一不同量測參數；判定穿過用於該複數個不同度量衡配方之該度量衡資料的一統計擬合曲線或擬合函數作為一參考；及識別至少兩個不同度量衡配方，相比於跨越或滿足某一臨限值的該參考之一參數，該至少兩個不同度量衡配方具有該至少兩個不同度量衡配方之共同度量衡資料之一變化。

2.如條項1之方法，其包含判定該擬合曲線或函數，且其中該曲線或函數為線性的。

3.如條項1或條項2之方法，其中該參數為散佈之一統計量度。

4.如條項1至3中任一項之方法，其中該識別包含判定穿過該至少兩個不同度量衡配方之該度量衡資料的一統計擬合曲線或擬合函數，且其中該變化在用於該複數個不同度量衡配方之該參考之該參數與穿過該至少兩個不同度量衡配方之該度量衡資料的該統計擬合曲線或擬合函數之一參數之間。

5.如條項1至4中任一項之方法，其中該參考之該複數個不同度量衡配方包含考量中且該度量衡資料可用於之所有該等不同度量衡配方。

6.如條項5之方法，其中該參考包含穿過該度量衡資料之一曲線之一斜率，且該識別包含判定該參考之斜率與穿過該至少兩個不同度量衡配方之該共同度量衡資料的一曲線之斜率的差，及回應於該差滿足或降至低於某一臨限值而識別該至少兩個不同度量衡配方。

7.如條項1至4中任一項之方法，其中判定該參考包含判定複數個子集中之每一子集的參考，每一子集包含選自不同度量衡配方之一較大集合的兩個或多於兩個不同度量衡配方之一不同組合，且識別至少兩個不同度量衡配方包含選擇該等子集中之至少一者作為所選至少兩個不同度量衡配方，相比於小於另一子集之參考的該等所選至少兩個不同度量衡配之參考，該等所選至少兩個不同度量衡配方具有其共同度量衡資料之一變化。

8.如條項7之方法，其中該變化為散佈之一量度。

9.如條項1至8中任一項之方法，其中在用於獲取該度量衡資料之一檢測設備之一偵測器的一像素級及/或由用於獲取該度量衡資料之一檢測設備之一偵測器產生之一影像的一像素級下指定該度量衡資料。

10.如條項1至9中任一項之方法，其進一步包含基於一效能參數或指示符而執行自不同度量衡配方之一較大集合選擇該複數個不同度量衡配方。

11.如條項1至10中任一項之方法，其中該度量衡配方在該度量衡目標之量測輻射之一波長方面不同。

12.如條項1至11中任一項之方法，其進一步包含使用該至少兩個不同度量衡配方來量測該度量衡目標之一例項及自該量測之結果判定一疊對值。

13.如條項12之方法，其中判定該疊對值包含使用藉由該至少兩個不同度量衡配方獲得的該第一目標結構之信號資料對比該第二目標結構資料之信號資料來判定或校正一疊對。

14.如條項1至13中任一項之方法，其中該第一目標結構之該信號資料為該第一目標結構之不對稱性資料，且該第二目標結構之該信號資料為該第二目標結構之不對稱性資料。

15.如條項14之方法，其中該第一目標結構之該不對稱性資料為A+資料，且該第二目標結構之該不對稱性資料為A-資料。

16.一種方法，其包含：對於一度量衡目標，使用複數個不同度量衡配方獲得用於量測該度量衡目標之一檢測設備之一偵測器的每像素疊對值及/或由用於量測該度量衡目標之一檢測設備之一偵測器產生之一影像的每像素疊對值，該度量衡目標係使用一圖案化程序而產生，且每一度量衡配方指定一不同量測參數；針對該複數個不同度量衡配方中之每一者判定該等疊對值之一統計；及識別至少兩個不同度量衡配方，該至少兩個不同度量衡配方具有跨越或滿足某一臨限值的該統計之一值。

17.如條項16之方法，其中該識別包含選擇該至少兩個不同度量衡配方，該至少兩個不同度量衡配方之統計之一值小於兩個不同度量衡配方之複數個其他組合之統計之值。

18.如條項16或條項17之方法，其中該統計包含散佈之一量度。

19.如條項16至18中任一項之方法，其中自A+對比A-資料判定該疊對值。

20.如條項16至19中任一項之方法，其進一步包含使用該至少兩個不同度量衡配方來量測該度量衡目標之一例項及自該量測之結果判定一疊對值。

21.如條項16至20中任一項之方法，其中該度量衡配方在該度量衡目標之量測輻射之一波長方面不同。

22.一種用於量測一圖案化程序之一參數的度量衡設備，該度量衡設備可操作以執行該如條項1至21中任一項之方法。

23.一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品，該等機器可讀指令用於致使一處理器執行該如條項1至21中任一項之方法。

24.一種系統，其包含：一檢測設備，其經組態以在一基板上之一度量衡目標上提供一輻射光束且偵測藉由該目標繞射之輻射；及如條項23之非暫時性電腦程式產品。

25.如條項24之系統，其進一步包含一微影設備，該微影設備包含：經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化裝置的一支撐結構，及經配置以將經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板上之一投影光學系統。

儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對實施例之使用，但將瞭解，本發明之實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許的情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入至被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑被固化之後，將圖案化裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

本文中所使用之術語「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，具有為或約為365、355、248、193、157或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5至20奈米範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。在一實施例中，量測輻射係選自400奈米至950奈米之範圍。

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揭露本發明之實施例之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用此項技術之技能範圍內之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及導引，此等調適及修改意欲在所揭示之實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。

因此，本發明之廣度及範疇不應受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來界定。