TWI822310B

TWI822310B - 度量衡方法及裝置

Info

Publication number: TWI822310B
Application number: TW111133805A
Authority: TW
Inventors: 愛曼德尤金尼愛博特柯蘭; 威樂馬力朱立亞馬歇爾蔻妮; 亞力山德派斯提亞寇尼茲南柏格; 特尼思威廉塔克爾; 伯夫艾瑞傑佛瑞丹
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2022-09-07
Publication date: 2023-11-11
Also published as: IL310977A; KR20240067879A; JP2024533516A; WO2023041274A1; TW202328822A

Abstract

本發明揭示一種度量衡方法及相關聯裝置。該方法包含：獲得一第一影像，該第一影像受制於用於擷取該影像之一光學系統之一或多個非等暈像差；及藉由執行以下中之一者或兩者以針對該一或多個非等暈像差之效應來非反覆地校正該第一影像：一場非等暈校正操作，其在場空間中用於該第一影像，該場空間對應於該光學系統之一場平面；及一光瞳非等暈校正操作，其在光瞳空間中用於該第一影像，該光瞳空間對應於該光學系統之一光瞳平面。該一或多個非等暈像差包含可描述為與一物件失真及/或一光瞳失真組合之一卷積之一類非等暈像差。

Description

度量衡方法及裝置

本發明係關於一種度量衡方法及裝置，其可例如用於判定基板上之結構之特性。

微影設備為經建構以將所需圖案施加至基板上之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)製造中。微影設備可例如將圖案化裝置(例如遮罩)處之圖案(通常亦稱為「設計佈局」或「設計」)投影至設置於基板(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，微影設備可使用電磁輻射。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365nm(i線)、248nm、193nm及13.5nm。相比於使用例如具有193nm之波長之輻射的微影設備，使用具有在4nm至20nm範圍內(例如6.7nm或13.5nm)之波長之極紫外(EUV)輻射的微影設備可用於在基板上形成更小特徵。

低k₁微影可用於處理尺寸小於微影設備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為所使用輻射之波長，NA為微影設備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，則在基板上再現與由電路設計者規劃之形狀及尺寸相似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設備及/或設計佈局。此等包括例如但不限於NA之最佳化、自訂照射方案、使用相移圖案化裝置、諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦稱為「光學及程序校正」)之設計佈局的各種最佳化，或通常定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。替代地，用於控制微影設備之穩定性的嚴格控制環路可用於改良在低k₁下之圖案之再生。

在微影程序中，需要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如以用於程序控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具係已知的，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之度量衡設備，諸如散射計。用於指代此類工具之一般術語可為度量衡設備或檢測設備。

全像度量衡工具係已知的，其使得能夠自全像影像提取相位資訊。以引用方式併入本文中之國際專利申請案WO2019197117A1基於暗場數位全像顯微鏡(df-DHM)揭示一種方法及度量衡設備以判定製造於基板上之結構的特性，例如疊對。

度量衡工具可具有包含應經校正之像差之透鏡系統。若透鏡系統經簡化例如以降低其成本及/或複雜度，則情況尤其如此。此等像差中之一些可為等暈，其他可為非等暈。即使像差為非等暈，亦將需要校正此等像差中之至少一些。

本發明之實施例揭示於申請專利範圍中及實施方式中。

在本發明之第一態樣中，提供一種度量衡方法，其包含：獲得一第一影像，該第一影像受制於用於擷取該影像之一光學系統的一或多個非等暈像差；及藉由執行以下中之一者或兩者以針對至少該一或多個非等暈像差之該效應來非反覆地校正該第一影像：一場非等暈校正操作，其在場空間中用於該第一影像，該場空間對應於該光學系統之一場平面；及一光瞳非等暈校正操作，其在光瞳空間中用於該第一影像，該光瞳空間對應於該光學系統之一光瞳平面；其中該一或多個非等暈像差包含可描述為與一物件失真及/或一光瞳失真組合之一卷積之一類非等暈像差。

在本發明之第二態樣中，提供一種物鏡系統，其包含：複數個非平面光學元件或透鏡元件，其對少於五個非平面光學元件或透鏡元件進行編號；及可忽略的非等暈像差，其不同於可描述為與一物件失真及/或一光瞳失真組合之一卷積之該類之彼等。

在本發明之另一態樣中，提供一種電腦程式，其包含可操作以當在適合之設備及相關聯的處理設備及度量衡裝置上運行時執行第一態樣之方法的程式指令。

-1:繞射射線

0:繞射射線

+1:繞射射線

2:輻射源

4:偵測器

5:輻射

6:投影光學系統

8:輻射/物鏡系統

10:散射輻射

11:源

12:透鏡

13:孔徑板

13N:孔徑板

13S: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/場光闌

22:光學系統

23:感測器

600:步驟

610:步驟

620:步驟

630:步驟

640:步驟

650:步驟

800:電腦系統

802:匯流排

804:處理器

805:處理器

806:主記憶體

808:唯讀記憶體

810:儲存裝置

812:顯示器

814:輸入裝置

816:游標控制件

818:通信介面

820:網路鏈路

822:區域網路

824:主機電腦

826:網際網路服務提供者

828:網際網路

830:伺服器

AS1:第一非球面表面

AS2:第二非球面表面

B:輻射光束

BD:光束遞送系統

BK:烘烤板

C:目標部分

CH:冷卻板

CL:電腦系統

DE:顯影器

I:入射射線

IF:位置量測系統

IL:照射系統

IMG:第一影像

IMG':影像

I/O1:輸入/輸出埠

I/O2:輸入/輸出埠

IP:影像平面

LA:微影設備

LACU:微影控制單元

LB:裝卸區

LC:微影單元

LE1:第一透鏡元件

LE2:第二透鏡元件

M1:遮罩對準標記

M2:遮罩對準標記

MA:圖案化裝置

MET:度量衡工具

MT:遮罩支撐件/散射計

O:虛線/光軸

P:間距

P1:基板對準標記

P2:基板對準標記

PEB:曝光後烘烤步驟

PM:第一定位器

PP:光瞳平面

PS:投影系統

PU:處理單元/處理器

PW:第二定位器

RO:機器人

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

SO:輻射源

SS1:第一球面表面

SS2:第二球面表面

T:度量衡目標

TCU:塗佈顯影系統控制單元

W:基板

WT:基板支撐件

現將參考隨附示意性圖式僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在隨附示意性圖式中：-圖1描繪微影設備之示意性綜述；-圖2描繪微影單元之示意性綜述；-圖3描繪整體微影之示意性表示，其表示用於使半導體製造最佳化之三種關鍵技術之間的協作；-圖4為散射量測設備之示意性說明；-圖5包含：(a)用於使用第一對照射孔徑來量測根據本發明之實施例之目標之暗場散射計的示意圖；(b)針對給定照射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射模式之第二對照射孔徑；及(d)組合第一對孔徑及第二對孔徑之第三對照射孔徑；-圖6為根據實施例之針對一或多個非等暈像差之效應來非反覆地校正該影像之方法的流程圖；-圖7為可用作與本文所揭示之像差校正方法組合之精確度度量衡工具的物鏡系統之透鏡系統之示意性說明；及-圖8描繪用於控制如本文所揭示之系統及/或方法之電腦系統的方塊圖。

在本文件中，術語「輻射」及「光束」用於涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm之波長)及EUV(極紫外線輻射，例如具有在約5nm至100nm之範圍內之波長)。

如本文中所採用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化裝置」可廣泛地解釋為係指可用於向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化裝置，該經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案。術語「光閥」亦可在此內容背景中使用。除了經典遮罩(透射或反射、二元、相移、混合等)，其他此類圖案化裝置之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。

圖1示意性地描繪微影設備LA。微影設備LA包括：照射系統(亦稱為照射器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；遮罩支撐件(例如遮罩台)MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如遮罩)MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化裝置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來準確地定位基板支撐件之第二定位器PW；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裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W的目標部分C(例如包含一或多個晶粒)上。

在操作中，照射系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照射系統IL可包括用於引導、成形及/或控制輻射之各種類型之光學組分，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型之光學組分，或其任何組合。照射器IL可用於調節輻射光束B以在圖案化裝置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應廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更一般術語「投影系統」PS同義。

微影設備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的液體覆蓋，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。

微影設備LA亦可屬於具有兩個或更多個基板支撐件WT(亦稱為「雙載物台」)之類型。在此類「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用於在該另一基板W上曝光圖案。

除基板支撐件WT之外，微影設備LA可包含量測載物台。量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔裝置。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。清潔裝置可經配置以清潔微影設備之部分，例如投影系統PS之一部分或提供浸潤液體之系統之一部分。量測載物台可在基板支撐件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入射於固持在遮罩支撐件MT上之圖案化裝置(例如遮罩)MA上，且藉由存在於圖案化裝置MA上之圖案(設計佈局)來進行圖案化。橫穿遮罩MA之後，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便在聚焦且對準之位置處在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及可能另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於關於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化裝置MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中。當基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，該基板對準標記P1、P2稱為切割道對準標記。

如圖2中所展示，微影設備LA可形成微影單元LC(有時亦稱為微影單元(lithocell)或(微影)集群)之部分，該微影單元LC通常亦包括用以對基板W進行曝光前程序及曝光後程序之設備。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、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，在不同製程設備之間移動基板，且將基板遞送至微影設備LA之裝卸區LB。微影單元中通常亦統稱為塗佈顯影系統之裝置通常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TCU自身可受監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影設備LA。

為了使藉由微影設備LA曝光之基板W正確且一致地曝光，期望檢測基板以量測圖案化結構之屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。為此目的，可在微影單元LC中包括檢測工具(未展示)。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光或對待對基板W進行之其他處理步驟進行例如調整，尤其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。

檢測設備(其亦可稱為度量衡設備)用於判定基板W之屬性，及特別地，不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之屬性如何逐層變化。檢測設備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之部分，或可整合至微影設備LA中，或可甚至為獨立裝置。檢測設備可量測潛影(曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或半潛影(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。

通常，微影設備LA中之圖案化程序為處理中最關鍵步驟中之一者，其要求基板W上之結構之定尺寸及置放之高準確度。為確保此高準確度，三個系統可經組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖3中示意性地描繪。此等系統中之一者為微影設備LA，其(虛擬地)連接至度量衡工具MET(第二系統)且連接至電腦系統CL(第三系統)。此類「整體」環境之關鍵在於使此等三個系統之間的協作最佳化以增強總體程序窗且提供嚴格控制環路，以確保由微影設備LA進行之圖案化保持在程序窗內。程序窗定義一系列程序參數(例如劑量、焦點、疊對)，在該等程序參數內，特定製造程序產生經定義結果(例如功能性半導體裝置)-通常在該經定義結果內，允許微影程序或圖案化程序中之程序參數變化。

電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)來預測使用哪些解析度增強技術且進行計算微影模擬及計算，以判定哪些遮罩佈局及微影設備設定達成圖案化程序之最大總程序窗(在圖3中由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。通常，解析度增強技術經配置以匹配微影設備LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用於偵測在程序窗內微影設備LA當前正操作之位置(例如使用來自度量衡工具MET之輸入)以預測歸因於例如次佳處理是否可存在缺陷(在圖3中由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。

度量衡工具MET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設備LA以識別例如微影設備LA之校準狀態中的可能漂移(在圖3中由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。

在微影程序中，需要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如以用於程序控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具係已知的，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之度量衡設備，諸如散射計。已知散射計之實例通常依賴於專用度量衡目標之供應，諸如填充不足之目標(呈簡單光柵或不同層中之重疊光柵之形式的目標，其足夠大以使得量測光束產生小於光柵之光點)或填充過度之目標(藉以照射光點部分地或完全地含有該目標)。此外，使用例如照射填充不足之目標(諸如光柵)之角解析散射計的度量衡工具允許使用所謂重建構方法，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及將模擬結果與量測之結果進行比較來計算。調整模型之參數，直至經模擬相互作用產生與自真實目標觀測到之繞射圖案類似的繞射圖案為止。

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之光瞳共軛的平面中具有感測器(量測通常稱為以光瞳為基礎之量測)或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器(在此情況下量測通常稱為基於影像或場之量測)來量測微影程序之參數。此類散射計及相關聯量測技術進一步描述於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。前述散射計可使用來自軟x射線及可見近IR波段之光在一個影像中量測來自多個光柵之多個目標。

圖4中描繪度量衡設備，諸如散射計MT。其包含輻射源2(例如，寬頻帶(白光)輻射源)，該輻射源經由投影光學系統6將輻射5投影至基板W上。反射或散射輻射10由物鏡系統8收集且傳遞至偵測器4。如由偵測器4偵測到之散射輻射10可接著由處理單元PU處理。亦展示物鏡系統8之光瞳平面PP及影像平面IP。本說明書內之術語「光瞳平面」及「場平面」可分別指此等平面或與其共軛之任何平面。此類散射計可經組態為正入射散射計或(如所展示)斜入射散射計。在一些實施例中，將投影光學系統6與物鏡系統8組合；亦即，使用同一物鏡系統以照射基板且自其收集散射輻射兩者。

在第一實施例中，散射計MT為角解析散射計。在此類散射計中，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。此類重建構可例如由模擬經散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且將模擬結果與量測之結果進行比較來引起。調整數學模型之參數，直至經模擬相互作用產生與自真實目標觀測到之繞射圖案類似的繞射圖案。

在第二實施例中，散射計MT為光譜散射計MT。在此類光譜散射計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或散射輻射經引導至光譜儀偵測器上，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即強度作為波長之函數的量測)。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之庫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經散射輻射來判定微影程序之參數。此類度量衡設備藉由在度量衡設備之照射區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓)。適合於該度量衡設備之源極亦可提供偏振輻射。現有橢圓量測散射計之各種實施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。

在散射計MT之一個實施例中，散射計MT適於藉由量測經反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對，該不對稱性與疊對之範圍相關。兩個(通常重疊)光柵結構可應用於兩個不同層(不必為連續層)中，且可在晶圓上之相同位置處實質上形成。散射計可具有如例如描述於共有之專利申請案EP1,628,164A中之對稱偵測組態，使得可清楚地區分任何不對稱。此提供用以量測光柵中之未對準之直接方式。針對量測經由週期性結構之不對稱性量測含有週期性結構作為目標之兩個層之間的疊對誤差之另外實例可在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，以其全文引用之方式併入本文中。

其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如描述於以全文引用的方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中之散射量測(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(FEM，亦稱為焦點曝光矩陣)中之各點的臨界尺寸與側壁角量測值之獨特組合的單一結構。若臨界尺寸與側壁角之此等獨特組合為可獲得的，則可根據此等量測值唯一地判定焦點及劑量值。

度量衡目標可為藉由微影程序主要在抗蝕劑中且亦在例如蝕刻程序之後形成之複合光柵的集合。通常，光柵中之結構之間距及線寬很大程度上取決於量測光學器件(尤其光學器件之NA)以能夠擷取來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用於判定兩個層之間的移位(亦稱為『疊對』)或可用於重建構如由微影程序產生的原始光柵之至少部分。此重建構可用於提供微影程序之品質的導引，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擬目標中之設計佈局之功能性部分的尺寸之更小子分段。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，使得總程序參數量測更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。

使用特定目標之微影參數之總體量測品質至少部分地藉由用於量測此微影參數之量測配方來判定。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之一或多個參數，或此兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為基於繞射之光學量測，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、輻射相對於基板上的圖案之定向等。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的靈敏度。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。

圖5(a)呈現度量衡設備及尤其暗場散射計之實施例。圖5(b)中更詳細地說明目標T及用於照射該目標之量測輻射之繞射射線。所說明之度量衡設備屬於稱為暗場度量衡設備之類型。度量衡設備可為獨立裝置，或併入於例如量測站處之微影設備LA或微影單元LC中。貫穿設備具有若干分支之光軸由虛線O表示。在此設備中，由源11(例如氙氣燈)發射之光由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光束分光器15而導引至基板W上。此等透鏡以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，可藉由定義在呈現基板平面之空間頻譜之平面(此處稱為(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。特別地，此可藉由在作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。在所說明之實例中，孔徑板13具有不同形式(經標註為13N及13S)，從而允許選擇不同照射模式。當前實例中之照射系統形成離軸照射模式。在第一照射模式下，孔徑板13N提供自僅出於描述起見經指定為『北』之方向之離軸。在第二照射模式下，孔徑板13S用於提供類似照射，但來自標註為『南』之相對方向照射。藉由使用不同孔徑，照射之其他模式為可能的。光瞳平面之其餘部分理想地為較暗的，此係由於所要照射模式外部之任何不必要光將干擾所要量測信號。

如圖5(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T。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產生一個第零階射線(實線0)及兩個第一階射線(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及其他特徵之基板之區域的許多平行射線中之一者。由於板13中之孔徑具有有限寬度(接納有用光量所必要)，故入射射線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，各階+1及-1將遍及一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，目標之光柵間距及照射角度可經設計或調整以使得進入物鏡之第一階射線與中心光軸接近地對準。圖5(a)及圖3(b)中所說明之射線稍微離軸展示，以純粹地使其能夠在圖中更容易地區分。

由基板W上之目標T繞射之至少0及+1階由物鏡16收集，且經由光束分光器15導引返回。返回至圖5(a)，藉由指定標註為北(N)及南(S)之直徑相對孔徑來說明第一及第二照射模式兩者。當量測輻射之入射射線I係來自光軸之北側時，亦即當使用孔徑板13N來應用第一照射模式時，經標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。相反地，當使用孔徑板13S來應用第二照射模式時，-1繞射射線(標記為1(S))為進入透鏡16之繞射射線。

第二光束分光器17將繞射光束分割為兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用第零及第一階繞射光束形成第一感測器19(例如CCD或CMOS感測器)上之目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。各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擷取之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡設備及/或使第一階光束之強度量測正規化。亦可出於諸如重建構之許多量測目的來使用光瞳平面影像。

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第二孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋第零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由-1或+1第一階光束形成。由感測器19及23擷取之影像輸出至處理影像之處理器PU，該處理器之功能將取決於正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』。因而，若僅存在-1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，使用目標之同軸照射，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將僅一個繞射光之第一階實質上傳遞至感測器。在又其他實施例中，可在量測中使用第2、第3及更高階光束(圖5中未展示)，而非第一階光束或除第一階光束以外。

為了使量測輻射可適於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞圓盤形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案就位。應注意，孔徑板13N或13S可僅用於量測在一個方向(取決於設定之X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可實施將目標旋轉90°及270°。圖5(c)及圖5(d)中展示不同孔徑板。在上文所提及之先前已公佈申請案中描述此等孔徑板之使用及設備的眾多其他變化及應用。

剛剛描述之度量衡工具需要低像差(例如用於良好機器對機器匹配)及大波長範圍(例如以支撐大應用範圍)。機器對機器匹配(至少部分)取決於(顯微鏡)物鏡之像差變化是否足夠小，此為具有挑戰性之要求且未必總是滿足。此亦隱含基本上不可能在不惡化光學像差的情況下放大波長範圍。此外，貨品成本、工具之體積及/或質量係相當大的，藉由提供多個感測器以同時量測同一晶圓藉助於並行化來限制增加晶圓取樣密度(每晶圓更多點、每批次更多晶圓)的可能性。

為解決此等問題中之至少一些，採用計算成像/相位擷取擷取方法之度量衡設備已描述於美國專利公開案US2019/0107781中，其以引用的方式併入本文中。此類度量衡裝置可使用具有普通的或甚至相對平庸的像差效能之相對簡單的感測器光學器件。因而，可允許感測器光學器件具有像差，且因此產生相對有像差之影像。當然，除非採取措施來補償此等光學像差之效應，否則僅僅允許感測器光學器件內之更大像差將對影像品質產生不可接受的影響。因此，計算成像技術用於補償鬆弛對感測器光學器件內之像差效能的負面影響。

可尤其用於微影控制及監視應用中之已知類型之度量衡為數位全像顯微法，尤其暗場數位全像顯微法。數位全像顯微法為組合全像與顯微法之成像技術。不同於記錄物件之經投影影像之其他顯微法方法，數位全像顯微法記錄藉由物件輻射之間的干涉形成之全像圖，該物件輻射藉由用與物件輻射同調的參考輻射來照射三維(3D)物件而獲得。影像可使用例如電荷耦合裝置(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)來擷取。由於物件輻射為自物件散射之輻射，因此物件輻射之波前因此藉由物件來調製或塑形。該經散射輻射可包含反射輻射、繞射輻射或透射輻射。因此，物件輻射之波前承載輻射物件之資訊，例如3D形狀資訊。基於全像圖之所擷取影像，物件之影像可藉由使用電腦重建構演算法來數值上重建構。基於全像圖之度量衡相對於基於強度之度量衡的重要優勢為基於全像圖之度量衡允許獲得物件之強度及相位資訊兩者，而無需前述US2019/0107781中所描述之計算密集型相位檢索擷取技術。藉由額外相位資訊，可校正感測器像差，因此亦使得能夠使用更簡單的感測器光學設置。

以引用方式併入本文中之國際專利申請案WO2019197117A1揭示一種基於暗場數位全像顯微鏡(df-DHM)來判定製造於基板上之結構的特性(例如疊對)之方法及度量衡設備。其中所描述之df-DHM包含用於提供兩個參考輻射光束(參考輻射)之參考光學單元。兩個參考輻射光束可分別與物件輻射(例如來自目標之散射輻射光束)之兩個對應部分成對，諸如a+1繞射階及a-1繞射階。兩個散射參考光束對依序用於形成兩個干擾圖案(亦即，對應於+1繞射階之一個及對應於-1繞射階之另一個)。第一及第二干擾圖案用於判定結構之特性。

簡化上文所描述之度量衡裝置中之一些的照射及偵測感測器光學器件及/或使光學器件更緊密，提高感測器之珀茲伐(Petzval)總和且可導致較大設計及亦可能製造之像差層級。此像差可包含例如4D像差，其中4D像差係指各物件點(由2D座標向量描述)具有其自有2D像差函數(及因此其自有PSF)之實情。此為非等暈像差之最一般形式。

對於4D像差之特定子集，有可能藉由簡單解卷積操作來校正像差。4D像差之此特定子集包含以下像差之類別中之一者或兩者：等暈場像差(取決於光瞳座標)及/或等暈光瞳像差(取決於場座標)。對於此情況且假定諸如可使用df-DHM或其他同調全像顯微鏡實施之同調成像機制，可基於兩個2D快速傅立葉(Fourier)轉換(FFT)藉助於簡單解卷積(或其他校正)執行像差校正。簡言之，此類方法可包含以下步驟：

●執行全像圖之正向FFT且選擇旁頻帶。

●在光瞳空間表示中解卷積以校正等暈光瞳像差。

●執行反向FFT至場表示。

●在場表示中解卷積以校正等暈場像差。

此方法僅對4D像差之某一受限子集起作用，而非對所有任意4D像差起作用。

在非同調機制(例如，使用諸如圖5中所說明之工具及計算成像)中，僅像差校正可能為場平面校正(例如，在場平面中使用解卷積)，此係因為光瞳平面(或傅立葉平面，或僅「光瞳」)不可存取(後者將需要複雜場之知識)，使得有可能藉由正向或反向2D傅立葉轉換在場空間與光瞳空間之間轉換。

然而，歸因於物理及/或時間約束限制，此等方法可僅用於等暈像差校正。此內容背景中之等暈像差係指僅取決於光瞳平面座標及/或僅取決於場平面座標之像差。可瞭解，此等定義中之前者(亦即，僅取決於光瞳平面座標之像差)為等暈之更常見定義，且眾所周知，可應用解卷積以校正此類像差。然而，相同方法亦適用於僅取決於場座標之像差。擴展而言，在本發明之內容背景中，非等暈像差係指取決於光瞳平面座標及場平面座標兩者之像差(各物件點在場平面中具有不同點散佈函數(PSF))。

由此，本像差校正方法僅具有極有限像差校正潛力；相比之下，本文中所揭示之概念具有更大像差校正潛力，此係因為其包括對一些非等暈像差之校正。

特別地，在場平面及光瞳平面兩者中計算上使場失真允許以計算上廉價之方式校正某一類之非等暈像差。此類一類非等暈像差可包含可描述為與物件及/或光瞳失真組合之卷積之非等暈像差。

因此，可使用每平面失真有效校正之非等暈像差之最一般形式可藉由像差函數(其為像差相位函數與未像差線性相位函數之差)描述，像差相位函數為失真場描述與失真光瞳描述之乘積，失真場描述為場座標之函數，且失真光瞳描述為光瞳座標之函數；亦即，藉由以下操作給出：

其中

標示針對物件點或場點

及光瞳座標

之像差函數(在此內容背景中，正係對物件點及光瞳座標兩者之依賴性將像差區分為非等暈)。其傅立葉轉換產生針對物件點

之PSF。在等暈情況下，W不取決於

；對

及

之依賴性隱含非等暈。

標示光瞳座標，且

標示失真光瞳(亦即，各光瞳點

映射至不同點

)。類似地，

標示物件座標(亦即，場座標)，且

描述經失真物件/場(例如，各場點

映射於不同場點

上)。換言之，對於未像差系統，

處之點源在光瞳中產生線性相位函數

。若物件及光瞳平面失真，則

處之點源在光瞳中產生相位函數

。此等兩個相位函數之間的差為針對某一物件點

之像差函數

。

因此，本文中揭示一種度量衡方法，其包含：獲得第一影像，該第一影像受制於用於擷取該影像之光學系統的一或多個非等暈像差；及藉由執行以下中之一者或兩者以針對該一或多個非等暈像差之效應來非反覆地校正該第一影像：場非等暈校正操作，其在場空間中用於該第一影像，該場空間對應於光學系統之場平面；及光瞳非等暈校正操作，其在光瞳空間中用於該第一影像，該光瞳空間對應於光學系統之光瞳平面；其中該一或多個非等暈像差包含可描述為與物件及/或光瞳失真組合之卷積之一類非等暈像差。

在所提議方法中，可至少在同調機制中(例如，使用數位全像顯微鏡(DHM)中之全像工具)藉由如圖6之流程圖中所說明的一連串步驟實現非等暈像差校正。在一個實施中，此等步驟可藉助於實例包含：

●步驟600：對第一影像IMG(例如，全像圖)執行傅立葉轉換(例如，FFT)及選擇兩個旁頻帶中之一者。

●步驟610：在光瞳空間(或光瞳表示)中執行光瞳非等暈校正操作(例如，失真校正)以校正第二類非等暈像差，其中該第二類非等暈像差包含可藉由該光瞳空間中之失真來校正之該等非等暈像差。

●步驟620：在光瞳空間表示中執行光瞳平面等暈校正操作(例如解卷積)以校正可在光瞳空間中校正之第二類等暈像差。

●步驟630：對場表示執行反向傅立葉轉換(例如FFT)。

●步驟640：在場空間中執行場非等暈校正操作(例如，失真校正)以校正第一類非等暈像差，其中該第一類非等暈像差可在場空間中校正(用於擷取第一影像之光學系統之場平面表示)。

●步驟650：在場空間(或場表示)中執行場等暈校正操作(例如，解卷積)以校正第一類等暈像差，其中該第一類非等暈像差包含可藉由該場空間中之失真來校正之該等非等暈像差。

●在替代實施中，可在單一步驟中將光瞳空間(步驟610)中及場空間(步驟640)中之各別失真校正之上述步驟組合。

此類方法之結果可為經校正影像IMG'，或特別係像差校正之複合值場振幅

。

應注意，針對非同調成像之特定情況之操作620及640可為其在同調成像之情況下之對應物的經調適版本，使得其不具有相同演算法實施。

由於以上步驟之次序(顯然，可在各空間中以任何次序進行失真校正及解卷積步驟)，因此就所執行之FFT之數目而言，計算負載包含兩個FFT，其與僅針對場相依像差之當前最新技術像差校正相同。因而，失真校正步驟之額外計算負載相對小。

在實施例中，例如，在無物件場振幅之相位資訊可用的非同調成像之內容背景中，實施例可包含僅步驟620、630及640。

在實施例中，可藉由本文中所揭示之所提議方法校正之針對特定非等暈像差之所提議失真校正為可在最小計算負擔之情況下快速執行之非反覆失真校正(例如，藉由簡單操作實施)。如適用，各該失真校正可包含針對所有第一類非等暈像差或第二類非等暈像差之單一失真校正。

在傅立葉空間(

)中之非等暈同調成像情況下(如數位全像顯微法、DHM中所應用)，受制於非等暈像差

(如由全像圖之傅立葉轉換的旁頻帶表示)之(複合值)同調影像場可藉由以下描述：

其中

為4D PSF(非等暈；混合傅立葉空間(光瞳)

及真實空間(場)

表示)且

描述物件場或樣本場(其實際上為平面波之調製；且其為複合值)。

非等暈4D PSF函數可藉由以下描述：

其中

為已經描述之4D相位像差函數(非等暈)。

就可能可校正像差而言，可寫入非等暈4D像差函數

：

其中α(

)及γ(

)表示始終可經由解卷積(場空間中或光瞳空間中之等暈像差)校正之像差，而β(

)及ω(

)呈現更難以校正(非等暈像差)之像差，其中β(

)表示可藉由光瞳平面中之失真來校正之彼等非等暈像差且ω(

)表示可藉由場平面中之失真來校正之彼等非等暈像差。

然而，一般而言，並非由β(

)及ω(

)表示之所有像差皆可使用本文中所揭示之技術同時校正。因此，可作出關於待校正哪些像差之決策。提議用於選擇待校正哪些像差之兩種方法。下文稱為互斥或 (Exclusive-OR)方法之第一方法提議僅校正由β(

)表示之所有像差或僅校正由ω(

)表示之所有像差(例如，除等暈像差α(

)、γ(

)之外)。下文稱為選擇及(Selective-AND)方法之第二方法提議校正ω型及β型像差中之各者的真子集(亦即，分別為該第一類非等暈像差之真子集及該第二類非等暈像差之真子集)。

互斥或方法及選擇及方法可理解為由像差相位函數引數

表達之可校正像差之更廣義概念的特殊情況，且適當地根據選擇

及

來遵循。

考慮互斥或技術，受制於非等暈像差之(複合值)同調影像場可藉由以下描述：

在此實施例中，提議可對以下兩個選項中之僅一者執行像差校正：

；或

其中由

表示之像差可藉由光瞳平面中之解卷積來校正，由

表示之像差可藉由場平面中之解卷積來校正，且：表示

之像差可藉由光瞳平面中之失真校正來校正，

表示之像差可藉由場平面中之失真校正來校正。

對於選擇及技術，上文所描述之同調影像場

可包含

之近似因式分解成兩個純量函數f ₁(

)、f ₂(

)，該等兩個純量函數可分別藉由場平面及光瞳平面中之失真校正來校正；亦即：

變成：

其中：

場中之f ₁(

)(此實際上在反向FFT步驟之後進行，但此處出於簡潔起見而展示)及光瞳場中之f ₂(

)之失真校正產生：

其中

。針對光瞳中之解卷積之製備產生：

且光瞳中之解卷積產生：

對場域之反向FFT產生：

且場中之解卷積產生：

其中

為經像差校正物件場。

考慮此實施例之因式分解步驟，第一實例將不考慮由波前像差係數W111(傾斜角)描述之像差(亦即，在W111=0之假定下)。

之因式分解：在無W111之情況下

其中(1+W ₁₃₁ G ²)(1+W ₁₅₁ G ⁴)可經由光瞳失真校正且(1+W ₃₁₁ R ²)(1+W ₅₁₁ R ⁴)可藉由場失真來校正。

另一實例將包括波前像差係數W111：

其中

可經由光瞳失真校正且(1+

可經由場失真校正。

使用此等技術，至少對於如應用於數位全像顯微法(DHM)之同調情況，所提議方法使得能夠校正由

表示之像差W111(放大率)、W311(失真)、W511(更高階失真)，由

表示之像差W131(彗形像差)、W151(更高階彗形像差)及(至少在一些條件下)包括W331(第6階彗形像差)及W551之一些更高階術語。此為對等暈像差之補充；例如，由α(

)(W200、W400、W600，稱為活塞像差)表示之像差及γ(

)(W020、W040、W060，分別稱為聚焦、非球面像差及更高階球面像差)。此僅為可使用本文所揭示之方法校正之軸向對稱4D像差；用於非軸向對稱像差之類似方法為具有駐存於極相同位置中的所有節點之以上調配的簡單擴展，其中各非等暈場相依像差在場空間中具有其自身的「原點」(稱為「節點」)。

如上文簡要地提及，非同調成像機制中之非等暈像差亦可使用本文中所揭示之方法來校正。在此類實施例中，僅可校正(例如，非反覆地，諸如藉由在場平面處應用失真)由

(例如，W111、W311、W511)表示之彼等非等暈像差，此係因為不存在對光瞳平面之存取以校正由

(例如，W131(彗形像差)、W151(更高階彗形像差)或其他更高階像差)表示之像差。本文中所提及之所有特定像差描述於書中：何塞．薩西安(Jose Sasian)，光學成像系統中之像差導論(Introduction to Aberrations in Optical Imaging Systems)(劍橋大學出版社，2013年)，其以引用之方式併入本文中。

可藉由以下描述在對傅立葉空間(

)之傅立葉轉換之後具有影像強度之非同調影像場

：

其中，對於非等暈4D PSF函數：

如前所述，就可能可校正像差而言，非等暈4D像差函數包含：

且因此：

在此情況下，歸因於缺乏對光瞳平面之存取，

不可校正。

經由場失真校正且

經由解卷積校正。

上文所描述之像差校正概念通常適用於成像及度量衡應用。然而，在實施例中，其具有實現針對諸如圖4或圖5(a)中所說明之度量衡工具之簡化光學配置的特定目的；例如，用以替換此類度量衡工具之物鏡系統。舉例而言，此類物鏡系統可包含具有少於5個、少於4個或少於3個非平面光學元件或透鏡元件之緊密配置。特定(透射)實例可僅包含兩個透鏡元件，各具有非球面表面及球面表面。在本發明之內容背景中，透鏡元件可包含透射透鏡元件或反射透鏡元件；亦即，任何非平面光學元件。

特別地，需要此類透鏡系統具有大數值孔徑(NA)；例如，大於0.7、大於0.75、大於0.8、大於0.85或大於0.9之NA。

圖7為僅包含兩個透鏡元件之透鏡系統之實施例的示意性說明。第一透鏡元件LE1包含第一非球面表面AS1及第一球面表面SS1。第二透鏡元件LE2包含第二非球面表面AS2及第二球面表面SS2。在此配置中，球面表面SS1、SS2係相互面向的，其中非球面表面形成系統之輸入及輸出表面。虛線為經由系統之例示性射線。

可瞭解，在無包括相當大非等暈像差之一些像差之情況下，無法製造包含少於5個、少於4個或少於3個光學元件之此類簡單物鏡系統。因而，其在諸如微影監視所需之精密度量衡中的使用要求針對此類非等暈像差之校正。本文中所揭示之概念使得其能夠用於此類精密度量衡應用。

在實施例中，透鏡系統可僅包含可校正非等暈像差，亦即，可藉由本文所揭示之方法校正的像差(亦即，符合準則

之彼等)。位於群組之外的非等暈像差實質上不存在於透鏡系統中，使得物鏡系統具有可忽略的非等暈像差。根據馬歇爾(Maréchal)準則，在此內容背景中可忽略的非等暈像差意謂可忽略的。馬歇爾準則定義於馬克思．博恩(Max Born)及埃米爾．沃爾夫(Emile Wolf)劍橋大學出版社第7版(1999年)之書光學器件的原理(Principles of optics)第528頁上；ISBN 9780521642224。基於此，當在繞射焦點處正規化強度等於或大於0.8時，很好地校正馬歇爾系統(且因此存在可忽略的非等暈像差)。此在波前離參考球體之均方根偏差小於λ/14時發生，其中λ/14為0.071λ或71毫波。就此而言，透鏡系統可包含用於不可使用本文中所揭示之方法校正之非等暈像差的像差效能，該等方法係在物鏡之視場內之至少71毫波內，且較佳地50毫波或優於30毫波。類似地，使用本文中所揭示之方法校正之像差可根據同一準則進行校正。

在實施例中，可即時實施本文中所揭示之像差校正技術，其中此內容背景中之即時意謂足夠快速以用於高體積製造(HVM)製造環境中之度量衡應用。

可瞭解，本文中所描述之非反覆像差校正方法可隨後跟隨反覆像差校正程序以解決處理任何剩餘非等暈像差。

雖然以上實例就用於量測疊對之度量衡工具而言來描述，但更一般而言，就在積體電路之製造中監視微影程序而言，本文中所揭示之概念不限於此。本文中所揭示之度量衡工具可用於量測諸如目標之結構之任何所關注特性，諸如焦點、劑量、臨界尺寸及EPE(邊緣置放誤差)，該結構為疊對之更複雜形式(例如，疊對與臨界尺寸均一性之組合)。本文中所揭示之度量衡工具可同樣用於量測與微影及IC製造分離之內容背景中之其他樣本或物件。

圖8為說明可輔助實施本文中所揭示之方法及流程之電腦系統800的方塊圖。電腦系統800包括用於傳達資訊之匯流排802或其他通信機構，及與匯流排802耦接用於處理資訊之處理器804(或多個處理器804及805)。電腦系統800亦包括耦接至匯流排802用於儲存待由處理器804執行之資訊及指令的主記憶體806，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。主記憶體806亦可用於在執行由處理器804待執行之指令期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統800進一步包括耦接至匯流排802以用於儲存用於處理器804之靜態資訊及指令的唯讀記憶體 (ROM)808或其他靜態儲存裝置。諸如磁碟或光碟之儲存裝置810經提供且耦接至匯流排802以用於儲存資訊及指令。

電腦系統800可經由匯流排802耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器812，諸如陰極射線管(CRT)或平板或觸控面板顯示器。包括文數字及其他按鍵之輸入裝置814耦接至匯流排802以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器804。另一類型之使用者輸入裝置為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器804且用於控制顯示器812上之游標移動的游標控制件816，諸如，滑鼠、軌跡球或游標方向鍵。此輸入裝置通常具有在兩個軸(第一軸(例如x)及第二軸(例如y))上之兩個自由度，此允許裝置指定平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入裝置。

回應於處理器804執行主記憶體806中所含有之一或多個指令之一或多個序列，本文中所描述之一或多種方法可藉由電腦系統800來執行。可將此類指令自諸如儲存裝置810之另一電腦可讀媒體讀取至主記憶體806中。執行主記憶體806中含有之指令序列使得處理器804執行本文中所描述之程序步驟。亦可採用呈多處理配置之一或多個處理器以執行主記憶體806中所含有之指令序列。在替代性實施例中，硬連線電路系統可代替或結合軟體指令來使用。因此，本文中之描述不限於硬體電路系統及軟體之任何特定組合。

如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」指代參與將指令提供至處理器804以供執行之任何媒體。此類媒體可呈許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如儲存裝置810。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體806。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖光學器件，包括包含匯流排 802之導線。傳輸媒體亦可呈聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外(IR)資料通信期間產生之彼等。電腦可讀媒體之常見形式包括例如軟磁碟、軟性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文所描述之載波，或電腦可自其讀取之任何其他媒體。

各種形式之電腦可讀媒體可涉及將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器804以供實行。舉例而言，指令可初始承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體內，且使用數據機經由電話線來發送指令。在電腦系統800本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外傳輸器將資料轉換為紅外信號。耦接至匯流排802之紅外偵測器可接收紅外信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排802上。匯流排802將資料攜載至主記憶體806，處理器804自該主記憶體806檢索且執行指令。由主記憶體806接收到之指令可視情況在由處理器804執行之前或之後儲存於儲存裝置810上。

電腦系統800亦較佳地包括耦接至匯流排802之通信介面818。通信介面818提供耦接至連接至區域網路822之網路鏈路820之雙向資料通信。舉例而言，通信介面818可為整合式服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供資料通信連接至對應類型之電話線。作為另一實例，通信介面818可為區域網路(LAN)卡以提供資料通信連接至相容LAN。亦可實施無線鏈路。在任何此類實施中，通信介面818發送及接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光學信號。

網路鏈路820通常經由一或多個網路將資料通信提供至其他資料裝置。舉例而言，網路鏈路820可經由區域網路822將連接提供至主機電腦824或至由網際網路服務提供者(ISP)826操作之資料裝備。ISP 826又經由全球封包資料通信網路(現在通常稱為「網際網路」828)提供資料通信服務。區域網路822及網際網路828均使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路820上且經由通信介面818之信號為輸送資訊之例示性載波形式，該等信號將數位資料攜載至電腦系統800且攜載來自電腦系統800之數位資料。

電腦系統800可經由網路、網路鏈路820及通信介面818發送訊息且接收資料，包括程式碼。在網際網路實例中，伺服器830可經由網際網路828、ISP 826、區域網路822及通信介面818傳輸用於應用程式之經請求程式碼。舉例而言，一種此類經下載應用程式可提供本文中所描述之技術中之一或多者。接收到之程式碼可在其接收到時由處理器804執行，及/或儲存於儲存裝置810或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統800可獲得呈載波形式之應用程式程式碼。

在本申請案之內容背景中，使用術語『失真』及『失真校正』。『失真』意謂將函數值自一個點重新指派至另一點。例如，假定吾人在失真之前具有函數f(x,y)：函數值f₀經指派至點(x₀,y₀)。在失真之後，相同函數值f₀經指派至不同點(x_0',y_0')。當然，此實例(儘管具有不同函數值及至其他不同點之映射)適用於一或多個影像中之所有相關點。針對所有點(x,y)之映射(x,y)→(x',y')定義失真。為了應用失真校正，假定在正向模型中應用一些失真(x,y)→(x',y')。為了校正失真，藉由應用(x',y')→(x,y)而在計算上使失真反轉。

在經編號條項之後續清單中揭示另外實施例：

1.一種度量衡方法，其包含：獲得第一影像，該第一影像受制於用於擷取該影像之光學系統之一或多個非等暈像差；及藉由執行以下中之一者或兩者以針對至少該一或多個非等暈像差之該效應來非反覆地校正該第一影像：場非等暈校正操作，其在場空間中用於該第一影像，該場空間對應於該光學系統之場平面；及光瞳非等暈校正操作，其在光瞳空間中用於該第一影像，該光瞳空間對應於該光學系統之光瞳平面；其中該一或多個非等暈像差包含可描述為與物件失真及/或光瞳失真組合之卷積之一類非等暈像差。

2.如條項1之方法，其中該執行至少一個非等暈校正操作包含執行以下中之一者或兩者：該場非等暈校正操作，其用以校正第一類非等暈像差之該效應；及該光瞳非等暈校正操作，其用以校正第二類非等暈像差之該效應。

3.如條項2之方法，其中該第一類非等暈像差包含可由該場空間中之失真校正之該等非等暈像差，且該第二類非等暈像差包含可由該光瞳空間中之失真校正之該等非等暈像差。

4.如條項2或3之方法，其包含僅執行該場非等暈校正操作以校正僅該第一類非等暈像差之效應，或僅執行該光瞳非等暈校正操作以校正僅該第二類非等暈像差之效應。

5.如條項2或3之方法，其包含校正該第一類非等暈像差之真子集及該第二類非等暈像差之真子集。

6.如條項5之方法，其中該等真子集藉由將該等非等暈像差之描述近似因式分解成場座標之第一純量函數及光瞳座標之第二純量函數來判定。

7.如條項5或6之方法，其中該第一影像包含複合場表示，且該方法包含：執行該第一影像之正向傅立葉轉換以獲得轉換影像；執行該光瞳非等暈校正操作以校正光瞳空間中之該第二類非等暈像差之該真子集；對場表示執行反向傅立葉轉換；及執行該場非等暈校正操作以校正場空間中之該第一類非等暈像差之該真子集。

8.如條項5或6之方法，其中該方法包含：執行該光瞳非等暈校正操作以校正該第二類非等暈像差之該真子集，及執行該場非等暈校正操作以在單一校正操作中校正該第一類非等暈像差之該真子集。

9.如條項8之方法，其中使用同調量測輻射來獲得該第一影像。

10.如任一前述條項之方法，其中該至少一個非等暈校正操作包含失真操作。

11.如任一前述條項中之方法，其包含隨後執行反覆像差校正程序以校正任何剩餘非等暈像差。

12.如任一前述條項之方法，其進一步包含校正至少一個等暈像差。

13.如條項12之方法，其包含校正可藉由在該場空間中執行至少一個等暈校正操作來校正的第一類等暈像差及/或可藉由在該光瞳空間中執行至少一個等暈校正操作來校正的第二類等暈像差。

14.如條項12或13之方法，其中該至少一個等暈校正操作包含解卷積。

15.如任一前述條項之方法，其中該第一影像包含藉由微影程序形成於基板上之結構之影像。

16.如任一前述條項之方法，其中該光學系統包含具有少於五個透鏡元件之物鏡系統。

17.如條項16之方法，其中該物鏡系統包含少於三個透鏡元件。

18.如條項16或17之方法，其中該物鏡系統包含大於0.7之數值孔徑。

19.一種電腦程式，其包含可操作以當在適合之設備上運行時執行如條項1至15中任一項之方法的程式指令。

20.一種非暫時性電腦程式載體，其包含如條項19之電腦程式。

21.一種處理配置，其包含：如條項20之非暫時性電腦程式載體；及處理器，其可操作以運行包含於該非暫時性電腦程式載體上之該電腦程式。

22.一種度量衡裝置，其可操作以量測基板上之至少一個結構，該度量衡裝置包含：如條項21之處理配置；該處理配置可操作以執行如條項1至15中任一項之方法。

23.如條項22之度量衡裝置，其包含：物鏡系統，其用於收集已由樣本散射之散射輻射；及偵測器，其可操作以偵測來自由該物鏡系統收集之該散射輻射之影像。

24.如條項23之度量衡裝置，其中該物鏡系統包含可忽略的非等暈像差，其不同於可描述為與物件失真及/或光瞳失真組合之卷積的該類非等暈像差中之彼等。

25.如條項23或24之度量衡裝置，其中該物鏡系統包含少於五個透鏡元件。

26.如條項23或24之度量衡裝置，其中該物鏡系統包含少於三個透鏡元件。

27.如條項26之度量衡裝置，其包含兩個透鏡元件，各透鏡元件包含球面表面及非球面表面。

28.如條項27之度量衡裝置，其中該等透鏡元件之該等球面表面為相互面向的。

29.如條項23至28中任一項之度量衡裝置，其中該物鏡系統包含大於0.7之數值孔徑。

30.如條項23至28中任一項之度量衡裝置，其中該物鏡系統包含大於0.8之數值孔徑。

31.一種物鏡系統，其包含：複數個非平面光學元件或透鏡元件，其對少於五個非平面光學元件或透鏡元件進行編號；及可忽略的非等暈像差，其不同於可描述為與物件失真及/或光瞳失真組合之卷積之一類非等暈像差之彼等。

32.如條項31之物鏡系統，其中該物鏡系統包含少於三個非平面光學元件或透鏡元件。

33.如條項32之物鏡系統，其包含兩個透鏡元件，各透鏡元件包含球面表面及非球面表面。

34.如條項33之物鏡系統，其中該等透鏡元件之該等球面表面為相互面向的。

35.如條項31至34中任一項之物鏡系統，其中該物鏡系統包含大於0.7之數值孔徑。

36.如條項31至34中任一項之物鏡系統，其中該物鏡系統包含大於0.8之數值孔徑。

儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影設備之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用。可能之其他應用包括製造整合式光學系統、導引及偵測用於磁疇記憶體之圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。

雖然在本文中可對在檢測或度量衡設備之內容背景中的本發明之實施例進行特定參考，但本發明之實施例可用於其他設備中。本發明之實施例可形成遮罩檢測設備、微影設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化裝置)之物件的任何設備之部分。術語「度量衡設備」亦可指檢測設備或檢測系統。例如，包含本發明之實施例之檢測設備可用於偵測基板之缺陷或基板上之結構之缺陷。在此類實施例中，基板上之結構之所關注特性可關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上之非所需結構之存在。

雖然特定參考「度量衡設備/工具/系統」或「檢測設備/工具/系統」，但此等術語可指相同或類似類型之工具、設備或系統。例如，包含本發明之實施例之檢測或度量衡設備可用於判定基板上或晶圓上之結構之特性。例如，包含本發明之實施例之檢測設備或度量衡設備可用於偵測基板之缺陷或基板上或晶圓上之結構之缺陷。在此類實施例中，基板上之結構之所關注特性可關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上或晶圓上之非所需結構之存在。

儘管上文可特定參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，在內容背景允許之情況下，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。

雖然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裝置之功能性部分的一或多個結構量測所關注屬性。許多裝置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。另外，度量衡目標之間距P可接近於散射計之光學系統的解析度極限或可更小，但可遠大於目標部分C中藉由微影程序製得的典型產品特徵之尺寸。實際上，可使目標結構內之疊對光柵之線及/或空間包括在尺寸上類似於產品特徵之更小結構。

儘管上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述不同之其他方式實踐本發明。以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見的，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。