用于工艺量测的差分目标设计和方法与流程

本申请要求于2016年9月12日提交的ep申请16188370.7的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本公开涉及用于量测的方法和装置，可用于例如通过光刻技术制造器件中，以及涉及使用光刻技术制造器件的方法。

背景技术：

光刻装置是一种将期望的图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。例如，光刻装置可以用在集成电路(ic)的制造中。在那种情况下，可以使用图案形成装置(备选地称为掩模或掩模版)来生成要在ic的单独层上形成的电路图案。这个图案可以转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分、一个或几个裸片)上。图案的转移通常经由成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来实现。通常，单个衬底将包含相继被图案化的相邻的目标部分的网络。

在图案化工艺(即，创建涉及图案化的器件或其它结构(诸如光刻曝光或压印)的工艺，其通常可以包括一个或多个相关的工艺步骤(诸如抗蚀剂的显影、蚀刻等))中，期望确定(例如，测量、使用对图案化工艺的一个或多个方面进行建模的一个或多个模型模拟等)一个或多个感兴趣的参数(诸如结构的临界尺寸(cd)、形成在衬底中或衬底上的相继层之间的套刻误差(即，器件中的两个层的对准精度的量度，例如，测量的1nm的套刻可以描述两个层未对准1nm的情况)、用于曝光结构的焦距、用于曝光结构的辐射剂量等)。

期望确定由图案化工艺创建的结构的这样的一个或多个感兴趣的参数，并且将它们用于与图案化工艺相关的设计、控制和/或监测(例如，用于工艺设计、控制和/或验证)。图案化结构的所确定的一个或多个感兴趣的参数可以用于图案化工艺设计、校正和/或验证、缺陷检测或分类、产量估计和/或工艺控制。

因此，在图案化工艺中，经常需要对所创建的结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。已知用于这种测量的各种工具，包括：通常用于测量临界尺寸(cd)的扫描电子显微镜、以及用于测量焦距、剂量、套刻等的专用工具。

已经开发了用于光刻领域中的各种形式的检查装置(例如，量测装置)。这些器件将辐射束引导到目标上并且测量重定向(例如，散射和/或反射)辐射的一个或多个特性——例如，根据波长变化的在单个反射角处的强度；不同衍射阶的强度(例如，零、+1和/或-1阶)；根据反射角变化的在一个或多个波长处的强度；或者根据反射角变化的偏振——以获得可以根据其确定目标的感兴趣的特性的数据。可以通过各种技术来确定感兴趣的特性：例如，通过(诸如严格耦合波分析或有限元方法)之类的迭代方法来重建目标；库搜索；以及主成分分析。

在一个实施例中，所测量的结构表示为目标。由检查装置(例如，散射仪)使用的目标相对较大(例如，40μmx40μm的周期性结构(例如，光栅))，并且测量光束生成小于周期性结构的斑(即，周期性结构是欠填充的)。这简化了来自目标的感兴趣的参数的数学确定，因为它可以被视为无限的。然而，为了减小目标尺寸(例如，减小到10μmx10μm或更小)，使得它们可以定位在产品特征之中而不是在划线中，已经提出了其中使周期性结构小于测量斑的(即，周期性结构被过填充)量测法。可以使用暗场散射测量来测量这样的目标，其中零阶衍射被阻挡(对应于镜面反射)，并且仅处理更高阶。可以在pct专利申请公开编号wo2009/078708和wo2009/106279中发现暗场量测的示例，其全部内容通过引用并入本文。该技术的进一步发展已经在美国专利申请公开编号us2011-0027704、us2011-0043791以及us2012-0242940中被描述，其各自以其整体并入本文。

使用已知的量测技术，通过在某些条件下测量目标两次，同时旋转目标或改变照射或成像模式以分别获得-1和+1衍射阶强度，来获得套刻测量结果。针对给定光栅比较这些强度提供了光栅中的不对称性的测量。目标的一对堆叠的周期性结构中的不对称性可以被用作套刻误差的指示符。

类似地，焦距敏感的周期性结构的结构不对称性可以产生强度不对称性，其可以被用作离焦的指示器。美国专利申请公开编号us2011-0249247公开了使用来自焦距敏感的不对称目标设计的测量的散射仪信号来测量光刻装置的离焦。该申请的全部内容通过引用并入本文。在这种方法中，使用不对称性信息(可用在-1和+1衍射阶强度之间的差异形式的检查装置光瞳中)来从测量的检查装置信号推断曝光离焦。

技术实现要素：

例如，为了保持图案化工艺的良好产量，期望在其工艺窗口(即，感兴趣的多个工艺参数(例如，曝光剂量和焦距)的空间，在该空间之下将在规范内(例如，在工艺参数的设计值(例如，cd的标称值)的15％、10％、或5％内)产生特征)中控制产品特征的绝对位置。为了实现这个控制，应该具有多个工艺参数中的每个工艺参数的校准的测量的组合。下面的讨论将焦距和剂量视为感兴趣的工艺参数，但是应当理解，工艺参数可以包括焦距和剂量中的一个或两个以及一个或多个其它工艺参数，或者包括除剂量和焦距之外的多个工艺参数。因此，在感兴趣的工艺参数是剂量和焦距的实施例中，应该具有校准的焦距测量(例如，确定产品上的焦距的量测系统)与校准的剂量测量(例如，使用(例如)光学临界尺寸(cd)测量来确定产品上的剂量的量测系统)的组合来独立地映射焦距和剂量值。

有几种测量焦距的技术。例如，可以使用测量曝光装置的产品上的焦距设置的技术，旨在表征、监测和/或改善装置的聚焦性能并且期望地控制产品的产量。为此，在一个实施例中，采用一个或多个专用不对称焦距目标，其允许将焦距信息与其它的工艺信息分离。在一个实施例中，目标包括光栅，其中线/空间具有与检查装置的波长(350-900nm)相当的间距，使得可以在检查系统光瞳的第一衍射阶中检测不对称性。在一个实施例中，目标包括子分辨率特征(例如，其从光栅的线延伸)以在线-空间分布中引入不对称性。在一个实施例中，使用暗场检测方法使得可以使用小目标(例如，10μmx10μm)来监测场内焦距。

从曝光装置、图案形成装置和处理的组合产生的有效曝光剂量通常通过结构的线宽(临界尺寸，cd)来测量。用于这种测量的检查装置包括cd-sem(扫描电子显微镜)和/或散射仪。也就是说，通常从cd测量(例如，光学cd(ocd))推断出有效剂量。在一个实施例中，这涉及检查系统信号的重建以推断用于曝光ocd目标(例如，周期性结构(例如，线/空间)和/或接触孔类型结构)的剂量值。为了实现重建，通常需要大量的数据(例如，层的材料属性(例如，构成目标的单层和多层薄膜的折射率、消光系数等、几何尺寸的标称值、量测数据(例如，sem数据)等))以实现从检查信号到剂量值的重建。

然后，为了实现控制，应当识别适当的工艺窗口(例如，给出总体上无缺陷的图案化的聚焦和剂量条件，例如，在期望的容许度内的图案化)。这可以通过模拟和/或实验验证来进行。

对于焦距敏感的周期性结构，导致检查装置光瞳中的不对称性变化的任何效应将归因于离焦。一种这样的效应是曝光剂量。因此，曝光剂量变化会影响离焦测量。此外，曝光剂量可能难以测量，特别是对于(例如)小的裸片内目标。

进一步，光学焦距测量目标的间距可能不符合用于产品图案的设计规则。因此，期望具有更接近产品间距的间距的量测目标。例如，还期望目标相对较小(例如，小于1515μm²)。

附加地，例如，期望避免堆叠信息和选配方案开发。因此，在一个实施例中，期望在不需要重建的情况下导出剂量信息。

例如，还期望提供量测技术，其可以直接地指示在产品设计中降低关键结构(即，结构倾向于比其它结构(也称为热斑)更多地缺陷)的产量的风险。

在一个实施例中，提供了一种评估图案化工艺的方法，该方法包括：获得第一量测目标的第一测量的结果；获得第二量测目标的第二测量的结果，第二量测目标与第一量测目标具有结构差异，结构差异生成在第一量测目标与第二量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移；以及由计算机系统，基于第一和第二测量的结果，确定与图案化工艺有关的值。

在一个实施例中，提供了一种评估图案化工艺的方法，该方法包括：获得图案目标的测量的结果；由计算机系统，基于图案目标的测量的结果与第一辅助量测目标的测量的结果以及第二辅助量测目标的测量的结果的组合，确定与图案化工艺有关的值，第二辅助量测目标与第一辅助量测目标具有结构差异，结构差异生成在第一与第二辅助量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

在一个实施例中，提供了生成用于评估图案化工艺的量测目标集合的方法，该方法包括：获得图案目标；以及由计算机系统从图案目标生成第一量测目标，第一量测目标与图案目标具有结构差异，结构差异生成在图案目标与第一量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移，使得针对第一量测目标测量的泊桑曲线从针对图案目标测量的泊桑曲线移位。

在一个实施例中，提供了用于评估图案化工艺的量测目标集合，该量测目标集合包括第一量测目标和第二量测目标，第一量测目标与第二量测目标之间的差异生成在第一与第二量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

在一个实施例中，提供了用于测量图案化工艺的参数的量测装置，量测装置可操作以执行本文所述的方法。

在一个实施例中，提供了包括机器可读指令的非瞬态计算机程序产品，机器可读指令用于使处理器执行本文所述的方法。

在一个实施例中，提供了系统，包括：检查装置，被配置为在量测目标上提供辐射束，并且检测由目标重定向的辐射以确定图案化工艺的参数；以及如本文所述的非瞬态计算机程序产品。

在一个实施例中，系统进一步包括光刻装置，光刻装置包括：支撑结构，被配置为保持图案形成装置以调制辐射束；以及投影光学系统，被布置为将经调制的辐射束投影到辐射敏感的衬底上。

下面参考附图详细描述进一步的特征和优点，以及各种实施例的结构和操作。应注意，本发明不限于本文描述的具体实施例。这些实施例仅出于说明性目的而在此呈现。基于本文包含的教导，附加的实施例对于相关领域的技术人员将是明显的。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图描述实施例，其中：

图1描绘了光刻装置的实施例；

图2描绘了光刻单元或簇的实施例；

图3a描绘了检查装置(例如，在这种情况下为暗场散射仪)的示意图，检查装置被配置为使用第一对照射孔测量目标；

图3b示意性地描绘了针对给定的照射方向的目标周期性结构的衍射光谱的细节；

图3c示意性地描绘了第二对照射孔，其在使用图3a的检查装置进行基于衍射的测量中提供另外的照射模式；

图3d示意性地描绘了组合第一和第二对孔的第三对照射孔；

图4描绘了多个周期性结构目标的形式和衬底上的测量斑的轮廓；

图5描绘了在图3的检查装置中获得的图4的目标的图像；

图6是示出了使用图3的检查装置的测量方法的步骤的流程图；

图7a、7b和7c示出了分别对应于图案目标、第一辅助目标以及第二辅助目标的示例泊桑曲线；

图8a和8b绘制了通过分别取图案目标强度与第一辅助目标的差异以及图案目标强度与第二辅助目标的差异而构成的示例量测系统信号；

图9a和9b分别绘制了用于解耦焦距和剂量的示例差分信号；

图10a和10b分别针对线/空间和接触孔目标绘制了基于解耦的焦距和剂量信号的示例工艺窗口标记信号；

图11a描绘了接触孔形式的示例图案目标，图11b描绘了具有由辅助特征的第一布置补充的图案目标的示例第一辅助目标，并且图11c描绘了具有由辅助特征的第二布置补充的图案目标的示例第二辅助目标；

图12a和12b是图8a和图8b的模拟类比；

图13是图10b的模拟类比；

图14是方法的实施例的流程图；

图15a、15b、15c和15d以截面示意性地示出了图案形成装置上的可能的目标形成布置；

图16a以截面示意性地示出了根据实施例的图案形成装置坯料，并且图16b以截面示意性地示出了图案形成装置上的可能的目标形成布置；以及

图17以平面图示意性地示出了图案形成装置上的可能的目标形成布置。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，呈现可以实现实施例的示例环境是有益的。

图1示意性地描绘了光刻装置la。该装置包括：照射光学系统(照射器)il，被配置为调节辐射束b(例如，uv辐射或duv辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)mt，被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)ma并且连接到第一定位器pm，第一定位器pm被配置为根据某些参数精确地定位图案形成装置；衬底台(例如，晶片台)wt，被构造成保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)w并且连接到第二定位器pw，第二定位器pw被配置为根据某些参数精确地定位衬底；以及投影光学系统(例如，折射投影透镜系统)ps，被配置为将由图案形成装置ma赋予辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分c(例如，包括一个或多个裸片)上。

照射光学系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其它类型的光学部件、或其任何组合，用于引导、成形、或控制辐射。

图案形成装置支撑件以取决于图案形成装置的定向、光刻装置的设计以及其它条件(诸如，图案形成装置是否被保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术来保持图案形成装置。例如，图案形成装置支撑件可以是框架或台，其可以根据需要固定或移动。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置处于(例如，相对于投影系统)期望的位置。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案形成装置”同义。

本文使用的术语“图案形成装置”应该广义地解释为指代可用于在辐射束的截面中向辐射束赋予图案的任何器件，以便在衬底的目标部分中产生图案。应当注意，赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的器件中的特定功能层(例如，集成电路)。

图案形成装置可以是透射的或反射的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列、以及可编程lcd面板。掩模在光刻中是众所周知的并且包括如下掩模类型，诸如，二元、交替相移、和衰减相移、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以单独地倾斜以便在不同方向上对入射辐射束进行反射。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。

如这里描绘的，装置是透射型的(例如，采用透射掩模)。备选地，装置可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列、或采用反射掩模)。

光刻装置还可以是如下类型，其中至少一部分衬底可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸液还可以被施加于光刻装置中的其它空间(例如，掩模与投影系统之间)。浸没技术在本领域中是众所周知的，用于增加投影系统的数值孔径。在此使用的术语“浸没”并不意味着(诸如衬底的)结构必须淹没在液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统与衬底之间。

参考图1，照射器il接收来自辐射源so的辐射束。源和光刻装置可以是单独的实体(例如，当源是准分子激光器时)。在这种情况下，源不被认为是光刻装置的一部分，并且辐射束借助于光束传输系统bd(例如，包括合适的定向反射镜和/或扩束器)从源so传递到照射器il。在其它情况下，例如当源是汞灯时，源可以是光刻装置的组成部分。如果需要，源so和照射器il与光束传输系统bd一起可以称为辐射系统。

照射器il可以包括调节器ad，用于调节辐射束的角强度分布。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外径向范围和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，照射器il可以包括各种其它部件，诸如积分器in和聚光器co。照射器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束b入射在图案形成装置(例如，掩模)ma上，并且由图案形成装置图案化，图案形成装置ma被保持在图案形成装置支撑件(例如，掩模台)mt上。在穿过图案形成装置(例如，掩模)ma之后，辐射束b穿过投影光学系统ps，其将光束聚焦到衬底w的目标部分c上，从而将图案的图像投影在目标部分c上。例如，借助于第二定位器pw和位置传感器if(例如，干涉测量装置、线性编码器、2-d编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底台wt，以便将不同的目标部分c定位在辐射束b的路径中。类似地，例如在从掩模库机械获取之后或在扫描期间，第一定位器pm和另一个位置传感器(图1中未明确示出)可以用来相对于辐射束b的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)ma。

可以使用图案形成装置对准标记m1、m2以及衬底对准标记p1、p2来对准图案形成装置(例如，掩模)ma和衬底w。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对准标记)。类似地，在图案形成装置(例如，掩模)ma上提供多于一个裸片的情况下，图案形成装置对准标记可以位于裸片之间。在器件特征中，小的对准标记还可以包括在裸片内，在这种情况下，期望标记尽可能小并且不需要与相邻特征相比的任何不同的成像或工艺条件。在下面进一步描述检测对准标记的对准系统。

在这个示例中的光刻装置la是所谓的双级类型，其具有两个衬底台wta、wtb以及两个站——曝光站和测量站——在它们之间可以交换衬底台。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处曝光时，另一个衬底可以在测量站处加载到另一个衬底台上并且进行各种准备步骤。准备步骤可以包括使用水平传感器ls对衬底的表面控制进行构图，并且使用对准传感器as测量衬底上的对准标记的位置。这使得装置的吞吐量显着增加。

所描绘的装置可以以各种模式使用，例如，包括步进模式或扫描模式。光刻装置的构造和操作对于本领域技术人员来说是公知的，并且不需要进一步描述以理解本发明的实施例。

如图2所示，光刻装置la形成光刻系统(称为光刻单元lc或光刻单元或簇)的部分。光刻单元lc还可以包括在衬底上执行曝光前和曝光后处理的装置。通常，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器sc、用于显影曝光的抗蚀剂的显影机de、激冷板ch和烘烤板bk。衬底处理器或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底，在不同的处理装置之间移动它们，然后将其传送到光刻装置的进料台lb。这些通常统称为轨道的器件受轨道控制单元tcu的控制，轨道控制单元tcu本身由管理控制系统scs控制，管理控制系统scs还经由光刻控制单元lacu控制光刻装置。因此，可以操作不同的装置以最大化吞吐量和处理效率。

图3a中示出了适合在一个实施例中使用的检查装置。图3b中更详细地示出了目标t和用于照射目标的测量辐射的衍射线。示出的检查装置是已知的暗场量测装置。检查装置可以是独立装置或者结合在(例如，在测量站处)光刻装置la或光刻单元lc中。具有贯穿装置的几个分支的光轴由点划线o表示。在这个装置中，由光源11(例如，氙灯)发射的辐射通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统、经由光学元件15被引导到衬底w上。这些透镜以4f布置的双重序列进行布置。例如，可以使用不同的透镜布置，只要它将衬底图像提供到检测器上，并且同时允许访问中间光瞳平面以进行空间频率滤波。因此，可以通过在呈现衬底平面的空间光谱的平面(这里称为(共轭)光瞳平面)中定义空间强度分布来选择辐射入射在衬底上的角度范围。特别地，这可以通过在作为物镜光瞳平面的背投影图像的平面中在透镜12和14之间插入合适形式的孔板13来进行。在所示的示例中，孔板13具有不同的形式，标记为13n和13s，允许选择不同的照射模式。本示例中的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式中，孔板13n从指定的方向提供离轴辐射，仅为了描述，作为“北”。在第二照射模式中，孔板13s用于提供类似的照射，但是从相反的方向，标记为“南”。通过使用不同的孔可以实现其它照射模式。光瞳平面的其余部分理想地是暗的，因为在期望的照射模式之外的任何不必要的辐射将干扰期望的测量信号。

如图3b所示，目标t被放置使得衬底w垂直于物镜16的光轴o。衬底w可以由支撑件(未示出)支撑。从离开轴线o的角度照射在目标t上的测量辐射射线i产生零阶射线(实线0)和无数个更高阶衍射射线(其中在图3b中，只有第一阶显示为点划线+1以及双点划线-1)。应该记住，对于过填充的小目标，这些射线只是覆盖包括量测目标t和其它特征的衬底区域的许多平行射线之一。由于板13中的孔径具有有限的宽度(允许有用的辐射量所需的)，因此入射射线i实际上将占据一定角度范围，并且衍射射线0以及+1/-1将稍微展开。根据小目标的点扩散函数，+1阶和-1阶的每个将在一定角度范围内进一步扩展，而不是如图所示的单个理想射线。注意，可以设计或调整目标的周期性结构间距和照射角度，使得进入物镜的一阶射线与中心光轴紧密对准。图3a和3b中所示的射线被示出为稍微偏离轴线，纯粹是为了使它们在图中更容易区分。

由衬底w上的目标t衍射的至少0阶和+1阶由物镜16收集并且通过光学元件15被引导回。返回到图3a，通过指定标记为北(n)和南(s)的径向相对的孔，示出了第一和第二照射模式两者。当测量辐射的入射射线i来自光轴的北侧时，即当使用孔板13n施加第一照射模式时，标记为+1(n)的+1衍射射线进入物镜16。与此相反，当使用孔板13s施加第二照射模式时，-1衍射射线(标记为-1(s))是进入透镜16的射线。

分束器17将衍射光束分成两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和一阶衍射光束在第一传感器19(例如，ccd或cmos传感器)上形成目标的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶命中传感器上的不同点，因此图像处理可以比较和对比阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可用于聚焦检查设备和/或归一化第一阶光束的强度测量值。光瞳平面图像还可以用于许多测量目的(例如，重建)。根据实施例，用于欠填充目标的光瞳平面图像可以用作剂量和焦距量测的输入。

在第二测量分支中，光学系统20、22在传感器23(例如，ccd或cmos传感器)上形成目标t的图像。在一个实施例中，在第二测量分支中，孔径光阑21设置在与光瞳平面共轭的平面中。孔径光阑21用于阻挡零阶衍射光束，使得形成在传感器23上的目标图像仅由-1阶或+1阶光束形成。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器pu，处理器pu的功能将取决于正在执行的测量的特定类型。应注意，术语“图像”在广义上用于此处。如果仅存在-1阶和+1阶中的一个，则将不形成如此周期性结构特征的图像。

图3中示出的孔板13和场光阑21的特定形式纯粹是示例。在一个实施例中，使用目标的轴上照射并且使用具有离轴孔径的孔径光阑，基本上仅将一个一阶衍射辐射(例如，零阶辐射)传递到传感器。在其它实施例中，代替一阶光束或除了一阶光束之外，可以在测量中使用二阶、三阶和更高阶光束(图3中未示出)。

为了使测量辐射适合于这些不同类型的测量，孔板13可以包括围绕盘形成的多个孔径图案，其旋转以使所需图案就位。应注意，孔板13n或13s仅可以用于测量在一个方向(x或y，取决于设置)上定向的周期性结构。为了测量正交周期结构，可以实施目标旋转90°和270°。图3c和3d中示出了不同的孔板。在上述专利申请公开中描述了这些装置的使用以及装置的许多其它变型和应用。

图4描绘了根据已知实践在衬底上形成的(复合)目标。这个示例中的目标包括紧密地定位在一起的四个周期性结构(例如，光栅)32至35，使得他们都将位于由检查装置的量测辐射照射光束形成的测量斑31内。因此，四个周期性结构全部被同时照射并且同时在传感器19和23上成像。在一个实施例中，目标具有不同的形式。在一个实施例中，目标是除测量之外的非功能性量测目标。在一个实施例中，目标包括一个或多个(器件)产品特征。

在专用于离焦测量的示例中，周期性结构32至35本身是由不对称的光栅形成的焦距敏感光栅，不对称的光栅在(例如，衬底w上形成的半导体器件的)一个或多个层(通常为同一层)中被图案化。针对专用于套刻测量的目标的使用，周期性结构32至35本身是通过使在(例如，在衬底w上形成的半导体器件的)不同层中被图案化的周期性结构重叠形成的复合周期性结构。

如图所示，周期性结构32至35的定向也可以不同，以便在x和y方向上对入射辐射进行衍射。在一个示例中，周期性结构32和34是x轴向周期性结构。周期性结构33和35是y轴向周期性结构。可以在由传感器23捕获的图像中识别这些周期性结构的单独图像。这仅是目标的一个示例。目标可以包括多于或少于4个周期性结构，或仅包括单个周期性结构。

图5示出了可以在传感器23上形成并且由传感器23检测的图像的示例，在图3的装置中使用了图4的目标，使用了来自图3d的孔板13nw或13se。虽然光瞳平面图像传感器19不能分辨不同的各个周期性结构32至35，但是图像传感器23可以这样做。暗矩形表示传感器上的图像的场，其中衬底上的被照射的斑31被成像到对应的区域41中。在区域41之内，矩形区域42-45表示小目标周期性结构32至35的图像。如果目标位于产品区域中，则产品特征还可能在这个图像区域的外围可见。图像处理器和控制系统pu使用模式识别来处理这些图像以识别周期性结构32至35的单独图像42至45。以这种方式，图像不必非常精确地在传感器框架内的特定位置处对准，这大大提高了整个测量装置的吞吐量。然而，如果成像过程受到图像场的不均匀性的影响，则仍然需要精确对准。在一个实施例中，识别出四个位置p1至p4，并且周期性结构尽可能地与这些已知位置对齐。

一旦识别出周期性结构的单独图像，就可以(例如，通过对所识别区域内的所选像素强度值求平均或求和)测量那些单独图像的强度。可以将图像的强度和/或其它属性彼此进行比较。如美国专利申请公开no.us2011-0027704中所示，这些结果可以组合以测量图案化工艺的不同参数(诸如，焦距)，该专利申请通过引用整体并入本文。

图6示出了如何测量感兴趣的工艺参数(例如，焦距)。在步骤s1处，通过光刻装置(诸如，图2的光刻单元)对衬底(例如，半导体晶片)进行一次或多次处理，以创建(例如，包括结构32-35的)目标。在s2处，利用图3的检查装置，例如，仅使用衍射阶中的一个(比如-1或零)来获得目标的至少部分的图像。

在一个实施例中，通过识别目标不对称性来进行量测测量，如通过比较目标周期性结构的+1阶和-1阶暗场图像中的强度所揭示的(其它对应的更高阶的强度可以被比较，例如，+2阶和-2阶)，以获得强度不对称性的测量。在这种情况下，在可选步骤s3处，通过改变照射模式或改变成像模式，或通过在检查装置的视场中将衬底w旋转180°，可以获得使用另一个衍射阶(+1)的周期性结构的第二图像；因此在第二图像中捕获+1衍射辐射。应注意，通过在每个图像中仅包括一阶衍射辐射的一半，这里提到的“图像”不是传统的暗场显微镜图像。目标周期性结构的各个目标特征将无法分辨。每个目标周期性结构将仅由特定强度等级的区域表示。

在步骤s4中，在每个分量目标结构的图像内识别感兴趣的区域(roi)，将根据其来测量强度等级。在针对每个单独目标结构识别roi并测量其强度之后，然后可以确定感兴趣的工艺参数(例如，焦距)。这在步骤s5中通过评估所获得的强度值(例如，针对每个目标结构32-35的零阶、+1阶和/或-1阶)以例如识别它们的强度不对称性(例如，它们的强度的任何差异)来进行(例如，由处理器pu)。术语“差异”不旨在仅指减法。可以以比率形式计算差异。在步骤s6中，使用多个目标结构的评估的强度，可选地与那些目标结构的任何一个或多个已知参数(例如，尺寸)的知识一起，以确定或计算在目标t附近的图案化工艺的一个或多个感兴趣的参数。在本文描述的应用中，可以包括使用两种或更多种不同的测量选配方案的测量。

可以反馈(或向前馈送)感兴趣的工艺参数(例如，套刻、cd、焦距、剂量等)以改善图案化工艺、改善目标、和/或用于改善图6本身的测量和计算过程。

在一个实施例中，提供了一种用于解决例如本文所描述的那些量测技术的一个或多个问题的量测技术。特别地，在一个实施例中，提供了对两个或更多个感兴趣的工艺参数(例如，剂量和离焦两者)敏感的差分目标设计。

在一个实施例中，差分目标设计包括图案目标的图案(例如，产品图案，即，器件产品的图案或基本上类似于器件产品的图案)中的变化，诸如，添加到图案中或在图案的光学接近度的变化中改变的辅助特征，使得感兴趣的一个或多个工艺参数(例如，焦距和剂量)的灵敏度或偏移发生变化。在感兴趣的工艺参数是焦距和剂量的情况下，变化可以是最佳焦点(即，离焦为零的点)的偏移或移位。这导致移位的泊桑曲线，其可以由量测系统的零阶衍射信号来拾取。在一个实施例中，剂量灵敏度可以受到图案中的变化影响；这类似地导致移位的泊桑曲线，其可以通过量测系统的零阶衍射信号来拾取。如下面进一步描述的，在一个实施例中，结果是包括图案目标、第一辅助目标和第二辅助目标的三个或多个目标的集合，其中在至少第一与第二辅助目标之间存在工艺参数的灵敏度或偏移的差异。

在描述技术的细节之前，概述了该技术的一些基本原理。对于一阶近似，针对cd的泊桑曲线可以通过曝光能量(剂量)e和焦距f的函数来参数化，如下所示：

其中a和e0分别是与曝光宽容度和非曝光能量相关的校准常数，f0是最佳焦距点，并且δ与焦距深度有关。根据特征的特性(例如，二维或三维(即，线/空间相对于接触孔(ch)))，在量测系统中测量的零阶衍射强度随着cd的变化而线性地缩放(对于二维特征)或二次方地缩放(对于三维特征)。

在该背景下，可以选择图案目标(例如，包括产品图案)并且将其设置为目标，使得它具有在e0,1的非曝光能量常数处以最佳焦距f0,1为中心的泊桑曲线，并且被校准以使得在特定的剂量e*处，cd等于标称设定值cd*。如上所述并且在下文中更详细地讨论，现在可以使用差分目标设计来实现新的量测技术。在一个实施例中，差分目标设计包括补充前述图案目标的至少两个辅助目标。在一个实施例中，提供两个辅助目标，其被设计以便它们分别以最佳焦距f0,2和f0,3为中心，使得f0,2<f0,1<f0,3同时保持焦距深度(因此δ)对于所有目标都是相等的，并且使得在e*处并且分别在f0,2和f0,3处它们的cd也等于cd*。因此，每个辅助目标具有与另一个辅助目标的最佳焦距偏移，并且每个辅助目标具有与图案目标的最佳焦距偏移。这可以通过改变图案目标的图案以创建辅助目标的第一个并且再次通过改变图案目标的图案来创建辅助目标的第二个来实现。在一个实施例中，那些改变涉及添加或改变图案目标的图案的辅助特征(例如，散射条)和/或对图案目标的图案进行光学接近度改变(例如，添加一个或多个配线、改变宽度等)来制造第一辅助目标，然后再次这样做以创建第二辅助目标。这种图案目标以及第一和第二辅助目标的示例分别在下面的图11a、11b和11c中给出。可以使用图案化工艺的模拟并且调谐第一和第二辅助目标设计以满足标准，来制作第一和第二辅助目标。附加地或备选地，可以执行具有不同辅助目标设计的实验以选择适当的辅助目标设计，或者调谐辅助目标设计，直到获得满足标准的辅助目标。

变化将具有曝光宽容度将稍微不同的附加效应，其可以通过给辅助目标的校准常数a2和a3赋予相对于a1的偏移来建模。通过这种方式，针对模式目标、第一辅助目标、以及第二辅助目标的泊桑曲线可写为：

图7a、7b和7c示出了使用等式(2)至(4)计算的泊桑曲线的示例族，其中cd被绘制为(在灰度中，其中灰色的阴影表示cd的不同的值)相对于沿着水平轴线的焦距(以nm为单位)以及沿着竖直轴线的曝光能量(以相对于最佳焦距处的曝光能量的％为单位)。图7a对应于用于图案目标的等式(2)，图7b对应于用于第一辅助目标的等式(3)，图7c对应于用于第二辅助目标的等式(4)。在图7a、7b和7c的图的每个图的顶部绘制图案目标的图案的±10％cd*的工艺窗口。工艺窗口显示为最大区域的黑色椭圆并且包含±10％的cd*轮廓。在这个示例中，图7b的第一辅助目标相对于图案目标最佳焦距具有-7nm的最佳焦距移位，并且图7c的第二辅助目标相对于图案目标最佳焦距具有+7nm的最佳焦距移位。辅助目标的曝光宽容度相对于图案目标减小了0.8倍。使用这些泊桑族，可以通过评估im∝cdⁿ(其中，对于线/空间目标，n＝1；并且对于接触孔目标，n＝2)来计算零阶衍射量测系统信号(平均光瞳强度)im。

现在，可以从图案目标、第一辅助目标以及第二辅助目标的量测系统信号创建差分信号。差分信号可以定义如下：

δi2＝i1-i2(5)

δi3＝i1–i3(6)

其中i1是图案目标信号，i2是第一辅助目标信号，i3是第二辅助目标信号。

图8a和8b示出了这些差分信号的示例，其中差分信号被绘制为(在灰度中，其中灰色阴影表示任意单位的不同值)相对于沿着水平轴线的焦距(以nm为单位)和沿着竖直轴线的曝光能量(以相对于最佳焦距处的曝光能量的％为单位)。也就是说，图8a绘制了通过获取由等式(5)反映的图案目标强度与第一辅助目标的差异而构成的量测系统信号。图8b绘制了通过获取由等式(6)反映的图案目标强度与第二辅助目标的差异而构成的量测系统信号。将图案目标的图案的±10％cd*的工艺窗口绘制为图8a和8b的图的每个图的顶部上的黑色椭圆。关于图8a和8b，可以看出，在图案目标的图案的工艺窗口内，差分信号具有近似线性演变，其具有针对剂量变化的相同符号以及针对焦距变化的相反符号。

通过这种见解，可以创建这些差分信号的附加组合以在工艺窗口内解耦剂量和焦距漂移。因此，用于解耦焦距sfocus以及用于解耦剂量sdose的差分信号如下：

sfocus＝δi2-δi3(7)

sdose＝δi2+δi3＝2i1-i2-i3(8)

图9a和9b中示出了这些信号的典型识别标志，其中差分信号被绘制为(在灰度中，其中灰色阴影表示任意单位的不同值)相对于沿着水平轴线的焦距(以nm为单位)和沿着竖直轴线的曝光能量(以相对于最佳焦距处的曝光能量的％为单位)。也就是说，图9a绘制了由等式(7)反映的解耦焦距sfocus的差分信号。图9b绘制了由等式(8)反映的解耦剂量sdose的差分信号。将图案目标的图案的±10％cd*的工艺窗口绘制为图9a和9b的图的每个图的顶部上的黑色椭圆。关于图9a和9b，可以看出，在图案目标的图案的工艺窗口内，sfocus的相减信号主要对焦距敏感，而sdose的相加信号主要对剂量波动敏感。因此，图9a和9b示出通过分别减去和加上差分信号δi2和δi3，可以实现将焦距与剂量两者之间的灵敏度解耦为分别主要焦距敏感和剂量敏感信号。

采用差分信号sdose和sfocus的组合，工艺窗口标记(或缺陷概率的监测)，即，每当工艺漂移其可容忍的窗口时，可以对量测系统信号执行阈值处理以提升认知标志。在一个实施例中，组合可以写为：

其中spwf是工艺窗口标记信号。因此，在一个实施例中，工艺窗口标记信号是第一信号(例如，与焦距有关的信号)的平方和第二信号(例如，与剂量有关的信号)的平方的组合的平方根。使用等式(9)的工艺窗口标记信号在图10a和10b中示出了工艺窗口标记的示例。图10a描绘了根据等式(9)的针对示例线/空间图案目标的工艺窗口标记信号的示例图，其中工艺窗口标记信号被绘制为(在灰度中，其中灰色阴影表示任意单位的不同的值)相对于沿着水平轴线的焦距(以nm为单位)以及沿着竖直轴线的曝光能量(以相对于最佳焦距处的曝光能量的％为单位)。图10b描绘了根据等式(9)的针对示例接触孔图案目标的工艺窗口标记信号的示例图。将图案目标的图案的±10％cd*的工艺窗口绘制为图10a和10b的图的每个图的顶部上的实线椭圆。进一步，与工艺窗口最佳匹配的恒定信号水平的轮廓被显示为虚线椭圆。可以看出，spwf信号的拓扑结构被成形使得它具有最小值，等值线在很大程度上遵循图案目标的工艺窗口。因此，工艺窗口标记信号提供了对曝光的产品目标图案的工艺条件的良好测量。因此，在一个实施例中，工艺窗口标记信号可以是通过确定测量的图案目标的工艺窗口标记信号的值是否落在针对图案目标确定的工艺窗口内部或外部，来识别图案目标是否有缺陷的有用手段。

虽然如上所述的一般原理适用于由等式(1)所解释的焦距和/或剂量漂移导致的cd中的理想变化，但是当使用图案化工艺模拟和量测系统模型(例如，使用琼斯理论的光学量测系统的光瞳模型)时，这个量测技术也是可行的。

接触孔图案目标被用于模拟。图11a描绘了接触孔1100形式的这种图案目标的示例。例如，如图11a所示的，模拟的图案目标可以是在衰减相移掩模的300nmx300nm单位单元中的单个50nm圆形接触孔。图11b描绘了示例第一辅助目标，其中图案目标1100由辅助特征1110的第一布置在尺寸上偏置并且补充，辅助特征1110实现最佳焦距相对于图案目标的移位。图11b描绘了示例第二辅助目标，其中图案目标1100由辅助特征1120的第二布置在尺寸上偏置并且补充，辅助特征1120实现最佳焦距相对于图案目标的移位。如上所述，对于第一和第二辅助目标，最佳焦距的移位是不同的。辅助特征引入最佳焦距的相对移位(例如，在2-20nm之间、在5-15nm之间或大约10nm)，同时偏置量和辅助特征的位置和尺寸被布置(例如，优化)，使得衬底(例如，cd)上的抗蚀剂尺寸在产品特征的剂量e*处大致相等，如上所述。

图12a和12b是图8a和8b的模拟类比。特别地，图12a描绘了通过获取图11a的图案目标的强度与图11b的第一辅助目标的强度的差异而组成的模拟量测信号(例如，光瞳平面中的平均强度)。图12b描绘了通过获取图11a的图案目标的强度与图11c的第二辅助目标的强度的差异而组成的模拟量测信号(例如，光瞳平面中的平均强度)。差分信号被绘制为(在灰度中，其中灰色阴影表示任意单位的不同值)相对于沿着水平轴线的焦距(以nm为单位)以及沿着竖直轴线的曝光能量(与最佳焦距处的曝光能量成比例)。对角实线仅仅是标记，示出了如图8a和8b中更好地看到的阴影的总体斜率。图案目标的图案的±10％cd*的工艺窗口被绘制为图12a和12b的图的顶部的椭圆。可以看出，图12a和12b有利地与图8a和8b相比。

图13是图10b的模拟类比。也就是说，图13描绘了针对图11a、11b和11c的三个目标使用等式(9)的工艺窗口标记信号的图的实施例，其中工艺窗口标记信号被绘制为(在灰度中，其中灰色阴影表示任意单位的不同值)相对于沿着水平轴线的焦距(以nm为单位)以及沿着竖直轴线的曝光能量(与最佳焦距处的曝光能量成比例)。图案目标的图案的±10％cd*的工艺窗口在图13的图表的顶部上以实线绘制为实线椭圆。进一步，与工艺窗口最佳匹配的恒定信号水平的轮廓显示为虚线椭圆。可以看出，图13有利地与图10b相比。

因此，从图12a、12b和13可以清楚地看出，辅助特征的添加是设计具有最佳焦距移位的目标集合的有效方式，该移位实现从工艺漂移解耦剂量和焦距的变化。进一步，如图13所示，来自目标的信号可以以如下方式组合，即可以在量测信号上定义阈值，阈值允许标记工艺窗口中的漂移。

现在参考图14，描述了评估图案化工艺的方法。在1400处，设计用于评估图案化工艺的量测目标集合。该量测目标集合包括：图案量测目标、第一辅助量测目标以及第二辅助量测目标。如上所述，第一和第二辅助目标被设计成生成在第一与第二辅助量测目标之间的、工艺参数(例如，焦距和/或剂量)的灵敏度差异和/或偏移。在一个实施例中，第一和第二辅助量测目标的每个量测目标生成相对于图案目标的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

在1410处，执行校准工艺，通过校准工艺在工艺参数的不同值以及一个或多个其它工艺参数的不同值处在图案化工艺中产生该量测目标集合。在一个实施例中，该量测目标集合在一系列剂量值和一系列焦距值处曝光。然后(例如，使用本文所述的测量装置)测量多组量测目标。在一个实施例中，测量产生可以使用等式(5)-(8)处理的强度值，以生成图9a和9b中绘制的数据集。然后可以针对该数据集确定工艺窗口(如图9a和9b所示)。

在1420处，可选地，可以根据测量生成工艺窗口标记信号(诸如等式(9)的信号)。可以使用等式(9)生成如图10a和10b中绘制的针对工艺窗口标记的数据集。然后可以针对工艺窗口标记数据集确定工艺窗口(如图10a和10b所示)。

在1430处，在图案化工艺中产生图案量测目标或量测目标集合，作为产生产品图案的一部分。例如，图案量测目标或量测目标集合是作为器件的批量制造的一部分而产生的。然后例如使用本文所述的测量装置测量图案量测目标或量测目标集合。在仅产生或测量图案量测目标的实施例中，先前(例如，在设置批量衬底时)测量对应的辅助目标，使得它们的测量被有效地存储为“虚拟”参考。因此，在一个实施例中，可以仅通过图案量测目标的测量来估计图案量测目标与工艺窗口的关系(即，不必测量第一和/或第二辅助目标)。

在一个实施例中，测量产生可以使用等式(5)-(8)处理的强度值。然后，例如，可以将从等式(7)确定的值与如图9a中绘制的校准数据进行比较，以确定例如焦距是否在图9a的工艺窗口内。类似地，例如，可以将从等式(8)确定的值与如图9b中绘制的校准数据进行比较，以确定例如剂量是否在图9b的工艺窗口内。如果值在工艺窗口内，则可以认为图案化工艺在工艺窗口内操作并因此正确地操作。如果值在工艺窗口之外，则图案化工艺可能无法正常地操作。可选地，可以根据测量产生工艺窗口标记信号(诸如，等式(9)的信号)。然后，例如，可以将根据等式(9)确定的值与如图10a或图10b中绘制的校准数据进行比较，以确定例如工艺窗口标记信号是否在图10a或10b的工艺窗口内。如果工艺窗口标记信号的值在工艺窗口内，则可以认为图案化工艺在工艺窗口内操作并因此正确地操作。如果工艺窗口标记信号的值在工艺窗口之外，则图案化工艺可能未正常地操作。

在1440处，基于来自1430的结果获取一个或多个动作。例如，结果可以被用作控制量测、设计和/或生产工艺的基础。例如，结果可以被用于预测器件制造中的缺陷，并且如果图案目标是预期为工艺窗口限制特征(有时称为热斑)的器件图案，则结果可以特别有效。作为另一个示例，结果可用于随时间或从运行到运行来控制或修改图案化工艺。例如，结果可用于修改图案化工艺的一个或多个参数(例如，光刻装置、轨道设备、蚀刻工具的一个或多个设置，图案化工艺的一个或多个设计参数等)，目的是在工艺窗口内引入或维护工艺。作为另一个示例，结果可以识别图案化工艺的焦距和/或剂量中的漂移，以标记图案化工艺是否在用于图案化工艺的工艺窗口之外漂移，然后采取适当的补救措施。在另一个示例中，结果可以实现图案化工艺工具匹配，使得它们基本上相同地执行(但不一定在它们各自的最佳状态处)。例如，假设它们的工艺窗口相同，通过使用具有从光刻装置a到光刻装置b的偏移的标称焦距/剂量，可以匹配使用相同量测系统的光刻装置a和光刻装置b。然后，可以给出光刻装置a和光刻装置b之间的性能差异的指示，然后如果差异超过阈值则可以进行适当的校正，以执行光刻装置a和/或光刻装置b上的图案化工艺，以便使它们的性能匹配在阈值内。这些各种检查、修改和校正可以自动进行。

在另一个示例中，使用结果(以及可能可用的其它信息)来更新量测工艺(例如，改变诸如测量光束波长或偏振的量测选配方案、改变图案目标和/或第一辅助目标和/或第二辅助目标等)。然后，更新的量测工艺可用于图案化工艺的重新测量。在另一个示例中，结果可以实现量测工具匹配，使得它们基本上相等地执行(但不一定在它们各自的最佳状态处)。例如，可以基于结果来匹配使用相同光刻装置的量测系统a和量测系统b，其中利用量测系统a进行一组测量并且利用量测系统b进行一组测量。例如，假设相同的工艺窗口，针对利用量测系统a测量的量测目标，可以将标称焦距/剂量偏移提供给由量测系统b测量的那些。然后结果可以给出量测系统a和量测系统b之间的性能差异的指示，然后如果差异超过阈值，则可以对量测系统a和/或量测系统b上的测量进行适当的校正(例如，改变量测选配方案、改变一个或多个设置参数等)，以使它们的性能匹配在阈值内。这些各种检查、修改和校正可以自动进行。

虽然上面讨论的多个量测目标之间的图案化工艺的工艺参数的泊桑曲线中的移位以及灵敏度差异和/或偏移的讨论专注于使用辅助特征这样做，但是可以通过多种方式引入移位、差异或偏移。例如，在附加的或备选的实施例中，用于印刷目标的光刻装置可以具有有意的、受控的像散(例如，以引入最佳焦距偏移)。可以经由包括在投影系统内的一个或多个操纵器将像散引入到投影光学系统。投影系统操纵器可以实现足够大的像散偏移，以创建移位、差异或偏移，而没有不希望的波前效应。在一个实施例中，像散可以在水平与竖直特征之间引入移位、差异或偏移(例如，最佳焦距偏移)。为了利用这个，第一和第二目标可以分别包括水平光栅和竖直光栅(反之亦然)。

在附加的或备选的实施例中，通过实现针对可用目标的图案形成装置特征的高度差异，可以获得类似的效应。例如，可以在正常的图案形成装置水平处提供一个目标，并且可以在(期望地相邻)蚀刻位置处提供另一个目标。

图15a-15d示出了这方面的图案形成装置的多个目标形成布置。图15a以截面示出了可用于印刷其中一个目标的目标形成布置。在这个示例中，图案形成装置上的目标形成布置包括在透明图案形成装置衬底810上的辐射阻挡结构800。图案形成装置可以是任何结构或材料。例如，透明图案形成装置衬底810可以包括石英，并且辐射阻挡结构800可以包括铬、硅化钼(任何不透明度)或氮化钽硼。

提出将这个目标与图15b、15c或15d的目标形成布置中的一个布置一起使用。然而，可以使用图15中所示的任何目标形成布置的任何组合，只要它们导致移位、差异或偏移。

图15b示出了透明图案形成装置衬底810，其在目标形成布置的区域中，在添加辐射阻挡结构800之前已经被蚀刻到深度d。这种布置提供了简单的目标形成布置，但是由于在“掩模车间”中无法做到这一点，制造变得复杂。图15c示出了类似于图15a的目标形成布置，但是其中图案形成装置衬底810在辐射阻挡结构800的沉积之后已被蚀刻到深度d。图15d示出了目标形成布置，其中辐射阻挡结构800覆盖有附加的金属(例如，铬)盖820。在上述蚀刻的示例中，深度d可以是(例如)0.1μm或更大，更具体地在0.1μm至5μm或0.5μm至5μm以及(例如)0.5μm至3μm的区域中。在一个实施例中，深度d可以在1μm的区域中。

图16a和16b示出了用于实现移位、差异或偏移的进一步目标形成布置的方面。这个布置适合(作为示例)用于omog(玻璃上的不透明硅化钼mosi)以及用于attpsm(衰减相移掩模)图案形成装置类型。特别地，attpsm图案形成装置的趋势是针对铬厚度的降低。这将降低上述图15d实施例的铬顶部效应。图案形成装置生产包括在坯料上沉积一个(或多个)额外的吸收体叠层；其中坯料包括图案形成装置衬底，在衬底上沉积单个吸收体叠层。吸收体叠层可以包括顶部有金属层(例如，铬层)的不透明层(例如，硅化钼层)。图16a示出了这种图案形成装置坯料。它包括顶部有两个吸收体叠层的图案形成装置衬底910。第一吸收体叠层包括第一层920a(例如，硅化钼层)和第二层920b(例如，铬层)。第二吸收体叠层还包括两层：第三层920c(例如，硅化钼层)和第四层920d(例如，铬层)。

图16b示出了最终目标形成布置。它示出了第一目标形成布置930和第二目标形成布置940。第一目标形成布置930包括阻挡结构900的单个不透明层(例如，由第一层材料920a形成)。第二目标形成布置940包括阻挡结构950，每个阻挡结构950具有三层：第一层950a、第二层950b以及第三层950c，分别由第一层材料920a、第二层材料920b和第三层材料920c形成。第四次材料920d被完全移除。

用于制造这种图案形成装置的工艺可以包括以下步骤：1)在坯料上沉积一个或多个额外的吸收体叠层(这可以由坯料的提供者执行)；2)将目标层(包括目标形成布置930、940)蚀刻穿过两个叠层到衬底910的深度；3)移除用于第一目标形成布置及其对应的层的额外叠层。这个层包含产品和第一目标形成布置，但是不包含第二或更多目标形成布置。在这个步骤期间，抗蚀剂覆盖第二或更多目标形成布置；以及4)以常规方式蚀刻参考层。在这个步骤期间，抗蚀剂覆盖第二或更多目标形成布置。

获得在它们之间具有移位、差异或偏移的目标的进一步的方法包括提供第一目标和第二目标，第一目标包括具有焦距不敏感侧壁角(swa)的线-空间目标，使得第一目标的各个结构的swa对焦距不敏感，并且第二目标具有对焦距敏感的swa。第二目标可以包括分段线，分段是关于光刻装置的子分辨率。图17示出了用于生产这种第一和第二目标的图案形成装置的目标形成布置。第一目标形成布置1000(部分示出)包括具有结构1010的线-空间布置，结构1010在衬底上生产具有对焦距不敏感的swa的对应的目标结构。在一个实施例中，swa很小(即，接近竖直)。第二目标形成布置1020(部分示出)包括具有分段线结构1030的线-空间布置。分段线结构1030包括高分辨率子结构1040。第二目标形成布置1020使得暴露在衬底上的所得目标具有依赖焦距的swa。

第一目标形成布置1000和第二目标形成布置1020各自具有利用焦距的目标参数响应，其描述具有最佳焦距偏移的泊桑曲线。这个最佳焦距偏移是目标的其中仅一个目标的依赖焦距的swa的结果。swa随焦距线性变化，导致泊桑峰值中的移位。

借助于图案形成装置的结构(而不是经由投影系统中的像散)引入移位、差异或偏移的优点是这允许产品上和产品外两者的参数监测。在投影系统中具有像散意味着这种方法可能仅用于产品外监测。

因此，在一个实施例中，提供了对剂量和焦距两者都敏感的差分目标设计。因此，在一个实施例中，提供了单个量测方法中的焦距和剂量推断的组合。在一个实施例中，差分目标设计通过向例如用于衰减相移掩模的图案添加一个或多个辅助特征或光学邻近效应校正来提供泊桑曲线中的有意的移位(例如，最佳焦距移位)。一个或多个辅助特征和/或光学邻近效应校正用于引起焦距和/或剂量的灵敏度变化或偏移。在一个实施例中，图案是器件图案的产品图案。然后，例如，使用差分目标设计的测量结果，可以确定图案化工艺的一个或多个参数是否在针对图案化工艺的工艺窗口之外漂移。然后可以基于测量的结果采取适当的动作(例如，工艺控制、工艺重新设计等)。

在一个实施例中，提供了评估图案化工艺的方法，该方法包括：获得第一量测目标的第一测量的结果；获得第二量测目标的第二测量的结果，第二量测目标与第一量测目标具有结构差异，结构差异生成在第一量测目标与第二量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移；以及由计算机系统，基于第一和第二测量的结果，确定与图案化工艺有关的值。

在一个实施例中，所述确定导出第一信号和第二信号作为所述值，所述第一信号表示从另一个工艺参数的变化有效地解耦的所述工艺参数，所述第二信号表示从所述工艺参数的变化有效地解耦的所述另一工艺参数。在一个实施例中，确定进一步包括基于第一和第二信号导出工艺窗口标记信号。在一个实施例中，方法进一步包括将确定的值与工艺窗口阈值进行比较，以确定图案化工艺是否正确地操作。在一个实施例中，基于第一与第二测量的结果之间的差异确定与图案化工艺有关的值。在一个实施例中，第一和第二量测目标生成相对于第三量测目标的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。在一个实施例中，确定进一步基于第三量测目标的第三测量的结果。在一个实施例中，确定基于第一、第二和第三测量的结果的组合。在一个实施例中，测量结果包括来自光学量测系统的强度和/或椭圆率信号值或者从来自光学量测系统的强度和/或椭圆率信号导出。在一个实施例中，测量结果包括来自基于衍射的量测系统的信号值或者从来自基于衍射的量测系统的信号值导出。在一个实施例中，工艺参数包括图案化工艺的图案化步骤的焦距或剂量。在一个实施例中，结构差异是使用图案形成装置上的光学邻近校正来创建的和/或结构差异是图案形成装置上的辅助特征。在一个实施例中，第一量测目标和第二量测目标是基于器件的图案的公共产品图案或用于形成器件的图案的公共产品图案。

在一个实施例中，提供了评估图案化工艺的方法，方法包括：获得图案目标的测量的结果；由计算机系统，基于图案目标的测量的结果与第一辅助量测目标的测量的结果以及第二辅助量测目标的测量的结果的组合，确定与图案化工艺有关的值，第二辅助量测目标与第一辅助量测目标具有结构差异，结构差异生成在第一与第二辅助量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

在一个实施例中，确定与所述图案画画工艺有关的值导出第一信号和第二信号作为所述值，所述第一信号表示从另一个工艺参数的变化有效地解耦的所述工艺参数，所述第二信号表示从所述工艺参数的变化有效地解耦的所述另一工艺参数。在一个实施例中，确定与图案化工艺有关的值进一步包括基于第一和第二信号导出工艺窗口标记信号。在一个实施例中，方法进一步包括将确定的值与工艺窗口阈值进行比较，以确定图案化工艺是否正确地操作。在一个实施例中，测量结果包括来自光学量测系统的强度和/或椭圆率信号值或者从来自光学量测系统的强度和/或椭圆率信号导出。在一个实施例中，测量结果包括来自基于衍射的量测系统的信号值或者从来自基于衍射的量测系统的信号值导出。在一个实施例中，工艺参数包括图案化工艺的图案化步骤的焦距或剂量。在一个实施例中，结构差异是使用图案形成装置上的光学邻近校正来创建的和/或结构差异是图案形成装置上的辅助特征。在一个实施例中，第一辅助目标和第二辅助目标基于图案目标。在一个实施例中，图案目标是器件的图案或用于形成器件的图案。

在一个实施例中，提供了生成用于评估图案化工艺的量测目标集合的方法，方法包括：获得图案目标；以及由计算机系统从图案目标生成第一量测目标，第一量测目标与图案目标具有结构差异，结构差异生成在图案目标与第一量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移，使得针对第一量测目标测量的泊桑曲线从针对图案目标测量的泊桑曲线移位。

在一个实施例中，方法进一步包括：由计算机系统生成第二量测目标，第二量测目标与图案目标和第一量测目标具有结构差异，结构差异生成在第二量测目标与图案目标和第一量测目标两者之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移，使得针对第二量测目标测量的泊桑曲线从针对图案目标和第一量测目标测量的泊桑曲线分别移位。在一个实施例中，方法进一步包括：获得图案目标的第一测量的结果；获得第二量测目标的第二测量的结果；以及基于第一和第二测量的结果，确定与图案化工艺有关的值。在一个实施例中，工艺参数包括图案化工艺的图案化步骤的焦距或剂量。在一个实施例中，图案目标是器件的图案或用于形成器件的图案。在一个实施例中，工艺参数是图案化工艺的图案化步骤的焦距，并且其中第一量测目标具有与用于图案目标的最佳焦距不同的最佳焦距，而图案目标和第一量测目标具有基本相等的焦距深度，并且在基本相等的剂量处，在其最佳焦距处的第一量测目标和在其最佳焦距处的图案目标具有基本相等的临界尺寸。

在一个实施例中，提供了用于评估图案化工艺的量测目标集合，量测目标集合包括第一量测目标和第二量测目标，第一量测目标与第二量测目标之间的差异生成在第一与第二量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

在一个实施例中，第一和第二量测目标生成相对于第三量测目标的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。在一个实施例中，第一量测目标和第二量测目标基于器件图案的公共产品图案。在一个实施例中，差异是使用光学邻近校正和/或图案形成装置上使用光学邻近校正的辅助特征来生成的和/或是图案形成装置上的辅助特征。在一个实施例中，工艺参数包括图案化工艺的图案化步骤的焦距或剂量。

虽然已经主要地在焦距和剂量测量方面描述了在本文中描述的量测目标的实施例，但是在本文中描述的量测目标的实施例可用于测量一个或多个附加的或备选的图案化工艺参数。进一步，虽然已经主要地在强度测量方面描述了实施例，但是可以使用一个或多个其它光学参数(诸如，椭圆率)。

上述目标结构可以是用于测量的目的而专门设计和形成的量测目标。但是，有利地，图案目标可以是在衬底上形成的器件的功能部分。在此使用的术语“目标”、目标的“光栅”或目标的“周期性结构”不要求已经专门针对正在执行的测量提供适用的结构。

与在衬底和图案形成装置上实现的目标的物理结构相关联，实施例可以包括计算机程序，计算机程序包含：机器可读指令的一个或多个序列和/或描述目标设计的功能数据；描述设计用于衬底的目标的方法；描述在衬底上生产目标的方法；描述在衬底上测量目标的方法和/或描述分析测量的方法以获得关于图案化工艺的信息。例如，计算机程序可以在图3的装置中的单元pu和/或图2的控制单元lacu内执行。还可以提供具有这样的计算机程序存储在其中的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。在现有的检查装置(例如，图3中所示的类型)已经在生产和/或使用中的情况下，可以通过提供更新的计算机程序产品来实现实施例，更新的计算机程序产品用于使处理器执行本文描述的一个或多个方法。程序可以可选地被布置成控制光学系统、衬底支撑件等，以执行在合适的多个目标上测量图案化工艺的参数的方法。程序可以更新光刻和/或用于另外的衬底的测量的量测选配方案。程序可以被布置成(直接地或间接地)控制用于另外的衬底的图案化和处理的光刻装置。

进一步，本文已经描述了关于在基于衍射的量测系统中的使用的实施例。然而，本文的实施例可以在需要时进行适当修改，以应用于基于图像的量测。

本文使用的术语“优化”意味着调整装置或工艺(例如，光刻装置或光学光刻工艺步骤)，使得图案化和/或器件制造结果和/或(例如，光刻术的)工艺具有一个或多个所需的特性，诸如在衬底上设计布局的投影的更高精度、更大的工艺窗口等。

本发明的实施例可以采取计算机程序的形式，计算机程序包含描述本文公开的方法的机器可读指令的一个或多个序列，或者具有这样的计算机程序存储在其中的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。进一步，计算机可读指令可以体现在两个或更多个计算机程序中。两个或更多个计算机程序可以存储在一个或多个不同的存储器和/或数据存储介质上。

本文公开的一个或多个方面可以植入控制系统中。当位于装置的至少一个部件内的一个或多个计算机处理器读取一个或多个计算机程序时，本文描述的任何控制系统可以各自或组合地可操作。控制系统可以各自或组合地具有用于接收、处理和发送信号的任何合适的配置。一个或多个处理器被配置为与至少一个控制系统通信。例如，每个控制系统可以包括一个或多个处理器，用于执行包括用于上述方法的机器可读指令的计算机程序。控制系统可以包括用于存储这样的计算机程序的数据存储介质，和/或用于接收这样的介质的硬件。因此，控制系统可以根据一个或多个计算机程序的机器可读指令操作。

可以使用以下子句进一步描述实施例：

1.评估图案化工艺的方法，方法包括：

获得第一量测目标的第一测量的结果；

获得第二量测目标的第二测量的结果，第二量测目标与第一量测目标具有结构差异，结构差异生成在第一与第二量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移；以及

由计算机系统，基于第一和第二测量的结果，确定与图案化工艺有关的值。

2.根据子句1的方法，其中所述确定导出第一信号和第二信号作为所述值，所述第一信号表示从另一个工艺参数的变化有效地解耦的所述工艺参数，所述第二信号表示从所述工艺参数的变化有效地解耦的所述另一工艺参数。

3.根据子句2的方法，其中确定进一步包括基于第一和第二信号导出工艺窗口标记信号。

4.根据子句1至3中的任一子句的方法，进一步包括将所确定的值与工艺窗口阈值进行比较，以确定图案化工艺是否正确地操作。

5.根据子句1至4中的任一子句的方法，其中基于第一与第二测量的结果之间的差异确定与图案化工艺有关的值。

6.根据子句1至5中的任一子句的方法，其中第一和第二量测目标生成相对于第三量测目标的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

7.根据子句6的方法，其中确定进一步基于第三量测目标的第三测量的结果。

8.根据子句7的方法，其中确定基于第一、第二和第三测量的结果的组合。

9.根据子句1至8中的任一子句的方法，其中测量结果包括来自光学量测系统的强度和/或椭圆率信号值或者从来自光学量测系统的强度和/或椭圆率信号导出。

10.根据子句1至9中的任一子句的方法，其中测量结果包括来自基于衍射的量测系统的信号值或者从来自基于衍射的量测系统的信号值导出。

11.根据子句1至10中的任一子句的方法，其中工艺参数包括图案化工艺的图案化步骤的焦距或剂量。

12.根据子句1至11中的任一子句的方法，其中结构差异是使用图案形成装置上的光学邻近校正来创建的和/或结构差异是图案形成装置上的辅助特征。

13.根据子句1至12中的任一子句的方法，其中第一量测目标和第二量测目标是基于器件的图案的公共产品图案或用于形成器件的图案的公共产品图案。

14.评估图案化工艺的方法，方法包括：

获得图案目标的测量的结果；

由计算机系统，基于图案目标的测量的结果与第一辅助量测目标的测量的结果以及第二辅助量测目标的测量的结果的组合，确定与图案化工艺有关的值，第二辅助量测目标与第一辅助量测目标具有结构差异，结构差异生成在第一与第二辅助量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

15.根据子句14的方法，其中确定与所述图案画画工艺有关的值导出第一信号和第二信号作为所述值，所述第一信号表示从另一个工艺参数的变化有效地解耦的所述工艺参数，所述第二信号表示从所述工艺参数的变化有效地解耦的所述另一工艺参数。

16.根据子句15的方法，其中确定与图案化工艺有关的值进一步包括基于第一和第二信号导出工艺窗口标记信号。

17.根据子句14至16中的任一子句的方法，进一步包括将所确定的值与工艺窗口阈值进行比较，以确定图案化工艺是否正确地操作。

18.根据子句14至17中的任一子句的方法，其中测量结果包括来自光学量测系统的强度和/或椭圆率信号值或者从来自光学量测系统的强度和/或椭圆率信号导出。

19.根据子句14至18中的任一子句的方法，其中测量结果包括来自基于衍射的量测系统的信号值或者从来自基于衍射的量测系统的信号值导出。

20.根据子句14至19中的任一子句的方法，其中工艺参数包括图案化工艺的图案化步骤的焦距或剂量。

21.根据子句14至20中的任一子句的方法，其中结构差异是使用图案形成装置上的光学邻近校正来创建的和/或结构差异是图案形成装置上的辅助特征。

22.根据子句14至21中的任一子句的方法，其中第一辅助目标和第二辅助目标基于图案目标。

23.根据子句14至22中的任一子句的方法，其中图案目标是器件的图案或用于形成器件的图案。

24.一种生成用于评估图案化工艺的量测目标集合的方法，方法包括：

获得图案目标；以及

由计算机系统从图案目标生成第一量测目标，第一量测目标与图案目标具有结构差异，结构差异生成在图案目标与第一量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移，使得针对第一量测目标测量的泊桑曲线从针对图案目标测量的泊桑曲线移位。

25.根据子句24的方法，进一步包括：由计算机系统生成第二量测目标，第二量测目标与图案目标和第一量测目标具有结构差异，结构差异生成在第二量测目标与图案目标和第一量测目标两者之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移，使得针对第二量测目标测量的泊桑曲线从针对图案目标和第一量测目标测量的泊桑曲线分别移位。

26.根据子句24或子句25的方法，进一步包括：

获得图案目标的第一测量的结果；

获得第二量测目标的第二测量的结果；以及

基于第一和第二测量的结果，确定与图案化工艺有关的值。

27.根据子句24至26中的任一子句的方法，其中工艺参数包括图案化工艺的图案化步骤的焦距或剂量。

28.根据子句24至27中的任一子句的方法，其中图案目标是器件的图案或用于形成器件的图案。

29.根据子句24至28中的任一子句的方法，其中工艺参数是图案化工艺的图案化步骤的焦距，并且其中第一量测目标具有与用于图案目标的最佳焦距不同的最佳焦距，而图案目标和第一量测目标具有基本相等的焦距深度，并且在基本相等的剂量处，在其最佳焦距处的第一量测目标和在其最佳焦距处的图案目标具有基本相等的临界尺寸。

30.用于评估图案化工艺的量测目标集合，量测目标集合包括第一量测目标和第二量测目标，第一量测目标与第二量测目标之间的差异生成在第一与第二量测目标之间的、图案化工艺的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

31.根据子句30的量测目标集合，其中第一和第二量测目标生成相对于第三量测目标的工艺参数的灵敏度差异和/或偏移。

32.根据子句30或子句31的量测目标集合，其中第一量测目标和第二量测目标基于器件图案的公共产品图案。

33.根据子句30至32中的任一子句的量测目标集合，其中差异是使用光学邻近校正和/或图案形成装置上使用光学邻近校正的辅助特征来生成的和/或是图案形成装置上的辅助特。

34.根据子句30至33中的任一子句的量测目标集合，其中工艺参数包括图案化工艺的图案化步骤的焦距或剂量。

35.一种用于测量图案化工艺的参数的量测装置，量测装置被可操作以执行根据子句1至29中的任一子句的方法。

36.一种非瞬态计算机程序产品，包括用于使处理器引起执行根据子句1至29中的任一子句的方法的机器可读指令。

37.一种系统，包括：检查装置，被配置为在量测目标上提供辐射束并检测由目标重定向的辐射，以确定图案化工艺的参数；以及根据子句36的非瞬态计算机程序产品。

38.根据子句37的系统，进一步包括：光刻装置，其包括被配置为保持用于调制辐射束的图案形成装置的支撑结构；以及投影光学系统，被布置为将经调制的辐射束投影到辐射敏感的衬底上。

尽管以上可能已经在光学光刻的背景下对实施例的使用进行了具体参考，但是应当理解，本发明的实施例可以用于其它应用(例如，压印光刻)，并且在上下文允许的情况下，不限于光学光刻系统。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上创建的图案。可以将图案形成装置的形貌压入提供给衬底的抗蚀剂层中，由此通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化后，将图案形成装置移出抗蚀剂，在其中留下图案。

本文使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括：紫外线(uv)辐射(例如，具有或大约具有365、355、248、193、157或126nm的波长)、极紫外(euv)辐射(例如，具有在5-20nm的范围中的波长)和软x射线(例如，具有大约1nm的波长)、以及粒子束(诸如，离子束或电子束)。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学部件中的任何一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。

具体实施例的前述描述揭示了本发明的实施例的一般性质，使得其他人可以通过应用本领域技术范围内的知识，在不脱离本发明的一般概念的情况下，容易地修改和/或改编用于各种应用的这样的特定实施例，而无需过多的实验。因此，基于本文给出的教导和指导，这样的改编和修改旨在落在所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应理解，本文的措辞或术语是出于说明的目的而非限制，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。

本发明的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而应仅根据所附权利要求及其等同物来限定。