用于测量光刻设备的聚焦性能的方法、图案形成装置和设备、以及器件制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月20日提交的欧洲申请18207326.2的优先权，所述申请的全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及可用于例如在由光刻技术进行器件制造中执行量测的检查设备以及方法。本发明还涉及用于在光刻过程中监测聚焦参数的这样的方法。

背景技术：

光刻设备是将所需图案施加至衬底上(通常施加至所述衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ic)的制造中。在该情况下，图案形成装置(其替代地被称作掩模或掩模版)可以用于产生待形成在ic的单层上的电路图案。可以将此图案转印至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。通常经由成像到设置于所述衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。通常，单个衬底将包含依次形成图案的相邻的目标部分的网络。

在光刻过程中，需要频繁地进行所产生的结构的测量，例如以进行过程控制以及验证。用于进行这些测量的各种工具是已知的，包括常常用于测量临界尺寸(cd)的扫描电子显微镜，以及用于测量重叠(器件中两个层的对准的准确度)的专用工具。近来，已开发出供光刻领域中使用的各种形式的散射仪。这些装置将辐射束引导至目标上并且测量散射辐射的一个或更多个属性-例如根据波长而变化的在单个反射角下的强度；根据反射角而变化的在一个或更多个波长下的强度；或根据反射角而变化的偏振-以获得可以根据其确定目标的感兴趣的属性的衍射“光谱”。

已知散射仪的示例包括us2006033921a1以及us2010201963a1中所描述的类型的角分辨散射仪。由这样的散射仪使用的目标是相对较大的(例如40微米乘以40微米)光栅，并且测量束产生小于光栅的斑(即，光栅填充不足或欠填充)。使用衍射阶的暗场成像进行的基于衍射的重叠量测使得能够对较小目标的重叠以及其它参数进行测量。这些目标可以小于照射斑并且可以由衬底上的产品结构环绕。可以利用图像平面中的暗场检测将来自环境产品结构的强度与来自重叠目标的强度有效地分离。

可以在国际专利申请us20100328655a1和us2011069292a1中找到暗场成像量测的示例，所述申请的全部内容通过引用并入本文。已公布的专利公开出版物us20110027704a、us20110043791a、us2011102753a1、us20120044470a、us20120123581a、us20130258310a、us20130271740a以及w02013178422a1中已描述了所述技术的进一步开发。这些目标可以小于照射斑并且可以由晶片上的产品结构环绕。可以使用复合光栅目标在一个图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本发明中。

需要监测的光刻过程的一个重要参数是聚焦。需要将不断增加数目的电子部件集成在ic中。为了实现这种集成，有必要减小部件的大小并且因此增加投影系统的分辨率，使得可以将越来越小的细节或线宽投影于衬底的目标部分上。随着光刻中的临界尺寸(cd)缩小，横跨衬底以及在衬底之间的聚焦的一致性变得越来越重要。cd是这样的一个或更多个特征(诸如晶体管的栅极宽度)的尺寸：所述特征的变化将造成所述特征的物理属性的不期望的变化。

传统地，最佳设定是通过“提前发送晶片”来确定的，即，在生产运行之前曝光、显影和测量的衬底。在提前发送晶片中，在所谓的聚焦能量矩阵(fem)中曝光测试结构，并且从那些测试结构的检查来确定最佳聚焦和能量(曝光剂量)设定。近年来，聚焦量测目标被包括在生产设计中用以允许对聚焦性能的连续监测。这些量测目标应允许对聚焦的快速测量，以允许大容量制造中的快速性能测量。理想地，量测目标应足够小，使得它们可以被放置在产品特征中，而没有空间的不当损失。

当前的测试结构设计以及聚焦测量方法具有若干缺点。已知聚焦量测目标需要具有大间距的子分辨率特征和/或光栅结构。这些结构可能违反光刻设备的用户的设计规则。可以使用在可见光辐射波长下工作的高速检查设备(诸如散射仪)来有效地测量光栅结构的不对称性。已知的聚焦测量技术利用以下事实：聚焦灵敏度的不对称性可以通过限定所述目标结构的图案形成装置上的图案的特殊设计而引入至印制在抗蚀剂层中的结构中。对于euv光刻，在使用波长小于20纳米(例如13.5纳米)的辐射来执行印制的情况下，子分辨率特征的产生变得更加困难。对于euv光刻，抗蚀剂厚度以及因此目标结构的厚度较小。这减弱了衍射效率，并且因此减弱可以用于聚焦量测的信号强度。

出于这些原因，通常，需要开发用于在光刻过程中(尤其在euv光刻中)进行聚焦性能的测量，而并且用于基于投影的光刻的新技术。

技术实现要素：

本发明旨在提供测量聚焦性能的替代方法。在一些方面中，本发明旨在提供可适应于新环境的方法，诸如euv光刻术。在一些方面中，本发明旨在避免对于待限定于图案形成装置中的子分辨率特征的需求。

在本发明的第一方面中，本发明人已认识到，可以设计出在不使用子分辨率特征的情况下提供依赖于聚焦的不对称性信号的替代目标设计。

本发明在第一方面中提供一种测量光刻设备的聚焦性能的方法，所述方法包括：(a)获得与衬底上的所印制的聚焦量测图案中的第一周期性阵列的衍射光谱的相反部分之间的所测量的不对称性相关的测量数据；和(b)至少部分地基于被包括在测量数据内的所述不对称性来导出聚焦性能的测量结果，其中所述第一周期性阵列包括不具有特征的间隔区和具有至少一个第一特征和至少一个第二特征的图案区的重复布置，所述至少一个第一特征包括从主体突出的子特征；以及其中所述第一特征和第二特征足够接近以在测量步骤中被测量时被有效地检测为单个特征。

本发明在第二方面中提供一种用于光刻设备中的图案形成装置，所述图案形成装置包括用以限定一个或更多个器件图案和一个或更多个量测图案的特征的反射部分以及非反射部分，所述量测图案包括至少一个聚焦量测图案，所述聚焦量测图案至少包括特征的第一周期性阵列，所述第一周期性阵列包括特征的重复布置，所述特征的重复布置被布置成用以限定不具有特征的间隔区和具有至少一个第一特征和至少一个第二特征的图案区，所述至少一个第一特征包括从主体突出的子特征；并且其中所述第一特征和第二特征足够接近以在基于量测动作的散射测量期间被有效地检测为单个特征，以测量形成在衬底上的所述第一周期性阵列的衍射光谱的相反部分之间的不对称性。

本发明另外还提供一种光刻系统，所述光刻系统包括光刻设备，所述光刻设备包括：

照射光学系统，所述照射光学系统布置成照射反射式图案形成装置；

投影光学系统，所述投影光学系统布置成将所述图案形成装置的图像投影至衬底上；以及

根据如上文所阐述的本发明的第一方面的量测设备，

其中所述光刻设备布置成当将图案施加至其它衬底时使用由所述量测设备得出的聚焦性能的测量。

本发明另外还提供用于实施根据如上文所阐述的本发明的各种方面的方法以及设备的计算机程序产品。

本发明另外还提供一种使用根据如上文所阐述的本发明的所述第一方面或所述第二方面的方法来制造器件的方法。

下文参考随附附图详细地描述本发明的另外的特征以及优点，以及本发明的各种实施例的结构以及操作。应注意，本发明不限于本文中所描述的特定实施例。本发明中仅出于说明性目的而呈现这样的实施例。基于本文中包含的教导，额外的实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

现在将参考随附的示意性附图而仅通过举例的方式来描述本发明的实施例，在所述附图中，对应的附图标记指示对应部分，并且在所述附图中；

图1描绘具有反射式图案形成装置的光刻设备；

图2描绘光刻单元或簇，在光刻单元或簇中，光刻设备以及量测设备可以用于执行根据本发明的方法；

图3a和图3b示意性地图示被调适以执行角分辨散射测量以及暗场成像检测方法的检查设备；

图4示出先前描述的示例聚焦量测图案；

图5图示在本发明的一个实施例中使用反射型图案形成装置在衬底上形成聚焦量测目标；

图6a、图6b、图6c示意性地示出用于在本发明的实施例中使用的聚焦量测图案的示例；

图7a、图7b、图7c、图7d、图7e、图7f示意性地示出用于在本发明的实施例中使用的聚焦量测图案的另外的示例；

图8a和图8b图示了在图5(a)中示出的聚焦量测目标图案的两种互补变型；

图9示出包括图8(a)和8(b)中所示类型的聚焦量测图案的互补变型的复合聚焦量测目标的形成；

图10示出图9的目标的量测聚焦图案的暗场图像，所述暗场图像是使用图3的设备获得的；以及

图11是根据本发明的实施例的监测聚焦的方法的流程图。

具体实施方式

在详细地描述本发明的实施例之前，呈现可供实施本发明的实施例的示例环境是有指导性的。

图1示意性地描绘根据本发明的一个实施例的包括源模块so的光刻设备100。所述设备包括：

-照射系统(照射器)il，所述照射系统配置成调节辐射束b(例如euv辐射)；

-支撑结构(例如掩模台)mt，所述支撑结构构造成支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)ma并且连接至配置成准确地定位所述图案形成装置的第一定位装置pm；

-衬底台(例如晶片台)wt，所述衬底台构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)w，并且连接至配置成准确地定位所述衬底的第二定位装置pw；以及

-投影系统(例如反射式投影系统)ps，所述投影系统配置成将由图案形成装置ma赋予至辐射束b的图案投影至所述衬底w的目标部分c(例如包括一个或更多个管芯)上。

照射系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射式、反射式、磁性式、电磁式、静电式或其它类型的光学部件或其任何组合。

支撑结构mt以取决于所述图案形成装置的方向、所述光刻设备的设计、以及其它条件(诸如例如所述图案形成装置是否被保持于真空环境中)的方式来保持所述图案形成装置ma。所述支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术来保持所述图案形成装置。支撑结构可以是例如框架或台，其可以根据需要而是固定的或可移动的。支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投影系统处于所需位置。

术语“图案形成装置”应被广泛地解释为是指能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上产生图案的任何装置。被赋予至辐射束的图案可对应于在目标部分中产生的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。

通常，光刻中所使用的图案形成装置可以是透射式或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列、和可编程lcd面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、和衰减型相移掩模类型，以及各种混合式掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例使用小反射镜的矩阵布置，所述小反射镜中的每个小反射镜可单独地倾斜，以便使入射辐射束在不同方向上反射。已倾斜的反射镜将图案赋予由反射镜矩阵反射的辐射束中。

类似于照射系统，投影系统可以包括任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件，或其任何组合，如对于所使用的曝光辐射或者对于诸如真空的使用之类的其它因素所适合的。可能需要将真空用于euv辐射，因为其它气体可能吸收过多辐射。因此，可以借助于真空壁和真空泵将真空环境提供至整个束路径。

如此处所描绘的，所述设备属于反射型(例如使用反射式掩模)。本公开的聚焦量测技术已被开发成特别地用于与反射式图案形成装置(掩模版)一起使用，其中照射不是在与图案形成装置表面的平面垂直的方向上，而是略微呈倾斜角。原则上，如果出于一些原因，照射引入不对称性，则相同的技术可以适用于透射式图案形成装置。常规地，掩模版的照射被设计为对称的，但在反射掩模版的情况下，这通常不可能。

本公开的某些实施例使用反射式图案形成装置来利用所述投影系统中的不对称性。其它实施例适用于任何种类的投影系统。

所述光刻设备可以是具有两个(双平台)或多于两个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这些“多平台”机器中，可以并行地使用额外的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤，同时将一个或更多个其它台用于曝光。

参考图1，照射器il接收来自源模块so的极紫外线辐射束。用于产生euv光的方法包括但不一定限于将具有在euv范围内的一个或更多个发射谱线的至少一种元素(例如氙气、锂或锡)的材料转换成等离子体状态。在一种这样的方法(常常被称为激光产生的等离子体“lpp”)中，可以通过利用激光束来辐射燃料(诸如，具有所需谱线发射元素的材料的小滴、流或簇)而产生所需等离子体。源模块so可以是包括激光器(图1中未示出)的euv辐射系统的部分，所述激光器用于提供激发燃料的激光束。得到的等离子体发射输出辐射，例如euv辐射，所述辐射是使用设置于源模块中的辐射收集器来收集的。例如，当使用co2激光器以提供用于燃料激发的激光束时，激光器与源模块可以是分立的实体。

在这些情况下，不认为激光器形成光刻设备的部分，并且辐射束是借助于包括例如合适定向反射镜和/或扩束器的束传递系统而从激光器传递至源模块。在其它情况下，例如，当源为放电产生等离子体euv产生器(常常被称为dpp源)时，源可以是源模块的组成部分。

照射器il可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器。通常，可调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称作σ-外部和σ-内部)。另外，照射器il可以包括各种其它部件，诸如琢面场反射镜器件和琢面光瞳反射镜器件。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有所需均一性和强度分布。

辐射束b入射在被保持于所述支撑结构(例如掩模台)mt上的图案形成装置(例如掩模)ma上，并且由所述图案形成装置图案化。在从图案形成装置(例如掩模)ma反射之后，辐射束b传递通过投影系统ps，投影系统ps将束聚焦至衬底w的目标部分c上。借助于第二定位装置pw以及位置传感器ps2(例如干涉器件、线性编码器或电容式传感器)，可以准确地移动衬底台wt，例如以便使不同目标部分c定位于辐射束b的路径中。类似地，第一定位装置pm以及另一位置传感器ps1可以用于相对于辐射束b的路径准确地定位所述图案形成装置(例如掩模)ma。可以使用掩模对准标记ml、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以及衬底w。

所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一种模式：

1.在步进模式中，在将被赋予至辐射束的整个图案一次性投影至目标部分c上的同时，使支撑结构(例如掩模台)mt以及衬底台wt保持基本上静止(即，单次静态曝光)。接着，使衬底台wt在x和/或y方向上移位，使得可以曝光不同目标部分c。

2.在扫描模式中，在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分c上的同时，同步地扫描支撑结构(例如掩模台)mt和衬底台wt(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统ps的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台wt相对于支撑结构(例如掩模台)mt的速度和方向。

3.在另一模式中，在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分c上的同时，使支撑结构(例如掩模台)mt保持基本上静止，从而保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描所述衬底台wt。在此模式中，通常使用脉冲式辐射源，并且在衬底台wt的每个移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要而更新可编程图案形成装置。此操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(诸如上文提及的类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术。

也可以使用上文所描述的使用模式的组合和/或变化，或完全不同的使用模式。

将理解，所述光刻设备在图1中以高度示意性形式表示，但所述形式为本公开所必要的全部形式。

如图2中所示，光刻设备la形成光刻单元lc(有时也被称作光刻元(lithocell)或簇)的部分，光刻单元lc也包括用于对衬底执行曝光前过程和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器sc、用于显影经曝光的抗蚀剂的显影器de、激冷板ch以及焙烤板bk。衬底处理装置或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底、在不同过程设备之间移动衬底，并且接着将衬底传递至光刻设备的进料台lb。常常被统称为轨道或涂覆显影系统(track)的这些器件是在轨道控制单元tcu的控制下，轨道控制单元tcu自身受到管理控制系统scs控制，管理控制系统scs也经由光刻控制单元lacu来控制光刻设备。因此，不同设备可以被操作以最大化生产量和处理效率。

为了正确地并且一致地曝光由所述光刻设备曝光的衬底，需要检查被曝光的衬底来测量属性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(cd)等。因此，定位有光刻单元lc的制造设施也包括量测系统met，量测系统met接收已在光刻单元中处理的衬底w中的一些或全部。将量测结果直接或间接地提供至管理控制系统scs。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光进行调整，尤其是在如果可以足够迅速地且快速地完成检查以使得同一批次的其它衬底仍待曝光的情况下。另外，已经曝光的衬底可以被剥离并返工以改善良率，或被丢弃，由此避免对已知有缺陷的衬底执行进一步处理。在衬底的仅一些目标部分有缺陷的情况下，可仅对良好的那些目标部分执行进一步曝光。

在量测系统met内，检查设备用于确定衬底的属性，并且具体地说，确定不同衬底或同一衬底的不同层的属性如何在不同层间变化。检查设备可以被集成至光刻设备la或光刻单元lc中，或可以是单独的装置。为了能实现最快速的测量，需要使检查设备紧接在曝光之后测量已曝光的抗蚀剂层中的属性。然而，抗蚀剂中的潜像具有极低对比度-在已曝光至辐射的抗蚀剂的部分与尚未曝光至辐射的抗蚀剂的部分之间仅存在极小折射率差-并且并非所有检查设备都具有足够的灵敏度以对潜像进行有用测量。因此，可以在曝光后焙烤步骤(peb)之后进行测量，曝光后焙烤步骤(peb)通常为对已曝光的衬底进行的第一步骤并且增加在抗蚀剂的经曝光的部分与未经曝光的部分之间的对比度。在此阶段，抗蚀剂中的图像可以被称作半潜图像(semi-latent)。也有可能对经显影的抗蚀剂图像进行测量-此时，抗蚀剂的已曝光的部分或未经曝光的部分已被移除-或在诸如蚀刻的图案转印步骤之后进行经显影的抗蚀剂图像的测量。后一种可能性限制了将有缺陷的衬底返工的可能性，但仍可提供有用的信息。

图3(a)示意性地示出实施所谓的暗场成像量测的检查设备的关键元件。所述设备可以是单独的设备，或被并入例如测量站处的光刻设备la中或并入光刻单元lc中。由虚线o表示具有遍及所述设备的若干支路的光轴。图3(b)中更详细地图示了目标光栅结构t和衍射射线。

如现有技术中所引用的在先申请中所描述的，图3(a)的暗场成像设备可以是可以用于代替光谱散射仪或除光谱散射仪之外的多用途角分辨散射仪的部件。在这种类型的检查设备中，由辐射源11发射的辐射被照射系统12调节。例如，照射系统12可以包括准直透镜系统、滤色器、偏振器和孔阑器件13。经调节的辐射沿循照射路径ip，在照射路径ip中，经调节的辐射是由部分反射表面15反射的并且经由显微镜物镜16聚焦至衬底w上的斑s中。量测目标t可以形成在衬底w上。透镜16具有高数值孔径(na)，优选地为至少0.9并且更优选地为至少0.95。可以根据需要使用浸没流体以获得大于1的数值孔径。

在此示例中，物镜16也用于收集已由目标散射的辐射。示意性地，示出用于这种返回辐射的收集路径cp。多用途散射仪可以在收集路径中具有两个或更多个测量支路。图示为光瞳成像支路的示例包括光瞳成像光学系统18以及光瞳图像传感器19。也示出成像支路，下文将更详细地描述所述成像支路。另外，其它光学系统及支路将被包括在实际设备中，例如用以收集参考辐射以用于强度归一化、用于对捕获目标的粗略成像、用于聚焦，等等。可以在上文所提及的在先公开出版物中发现这些光学系统以及支路的细节。

在量测目标t设置于衬底w上的情况下，这可以是1-d光栅，其被印制使得在显影之后，栅条是由实体抗蚀剂线形成。目标可以是2-d光栅，其被印制以使得在显影之后，光栅是由抗蚀剂中的实体抗蚀剂导柱(pillar)或通孔形成。栅条、导柱或通孔可替代地被蚀刻至衬底中。这些光栅中的每个光栅是可以使用检查设备来对其属性进行研究的目标结构的示例。

照射系统12的各种部件可以是可调整的，以在同一设备内实施不同的量测“选配方案”。除了选择波长(颜色)和偏振作为照射辐射的特性之外，照射系统12也可以被调整以实施不同的照射轮廓。孔阑器件13的平面与物镜16的光瞳平面以及光瞳图像检测器19的平面共轭。因此，由孔阑器件13限定的照射轮廓限定了以斑s入射于衬底w上的光的角度分布。为了实施不同照射轮廓，孔阑器件13可设置于照射路径中。孔阑器件可以包括安装于可移动滑动件或轮上的不同孔阑。其可替代地包括可编程空间光调制器。作为另一替代方案，光纤可以设置于照射光瞳平面中的不同部位处，并且可选择性地用于在它们的相应部位处传递光或不传递光。这些变型都在上文所引用的文件中加以论述并例示。

在第一示例照射模式中，使用孔阑13n并且提供射线30a，使得入射角如在图3(b)中的“i”处所示。由目标t反射的零阶射线的路径被标注为“0”(不与光轴“o”混淆)。在第二照射模式中，使用孔阑13s，使得可以提供射线30b，在此情况下，相较于第一模式，入射角与反射角将交换。在图3(a)中，第一示例照射模式和第二示例照射模式的零阶射线分别被标注为0(13n)和0(13s)。这些照射模式两者都将被识别为离轴照射模式。可出于不同目的而实施许多不同照射模式，包括轴上照射模式。

如图3(b)中更详细地示出，作为目标结构的示例的目标光栅t被放置成使得衬底w垂直于物镜16的光轴o。在离轴照射轮廓的情况下，与轴线o偏离一角度照射于光栅t上的照射射线i产生零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线+1以及双点划线-1)。应记住，利用填充过度的小目标光栅，这些射线仅为覆盖包括量测目标光栅t以及其它特征的衬底的区域的许多平行射线中的一条射线。由于照射射线30a的束具有有限的宽度(允许有用量的光所必需的)，因此入射射线i事实上将占据一角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将略微散开。根据小目标的点扩散函数(pointsspreadfunction)，每个阶+1以及-1将遍及角度范围而进一步散布，而不是如所示出的单条理想射线。

在用于暗场成像的收集路径的支路中，成像光学系统20在传感器23(例如ccd或cmos传感器)上形成衬底w上的目标的图像t’。孔径光阑21设置于所述收集路径cp的成像支路中的平面中，所述平面与物镜16的光瞳平面共轭。孔径光阑20也可以被称为光瞳光阑。孔径光阑21可采取不同形式，正如照射孔阑可以采取不同形式一样。与透镜16的有效孔阑组合的孔径光阑21确定了使用散射辐射的何部分会在传感器23上产生图像。通常，孔径光阑21用于阻挡零阶衍射束，使得形成在传感器23上的目标的图像仅从一阶束形成。在两个一阶束被组合以形成图像的示例中，所述图像将会是所谓的暗场图像，其等效于暗场显微法。作为孔径光阑21的示例，可以使用仅允许通过轴上辐射的孔阑21a。在使用与孔阑21a组合的离轴照射的情况下，一次仅成像所述一阶之一。

由传感器23捕获的图像被输出至图像处理器以及控制器pu，图像处理器以及控制器pu的功能将取决于正被执行的测量的特定类型。出于本目的，执行对所述目标结构的不对称性的测量。不对称性测量结果可以与所述目标结构的知识相组合以获得用于形成所述目标结构的光刻过程的性能参数的测量结果。可以这种方式测量的性能参数包括例如重叠、聚焦以及剂量。提供目标的专门设计以允许经由同一基本不对称性测量方法进行不同性能参数的这些测量。

再次参考图3(b)和具有射线30a的第一示例照射模式，来自目标光栅的+1阶衍射射线将进入物镜16并且对在传感器23处所记录的图像做出贡献。当使用第二照射模式时，射线30b以与射线30b相对的角度入射，并且因此-1阶衍射射线进入物镜并且对图像做出贡献。当使用离轴照射时，孔径光阑21a阻挡零阶辐射。如在在先出版物中所描述的，照射模式可以利用在x以及y方向上的离轴照射来限定。

通过比较在这些不同照射模式下的所述目标光栅的图像，可以获得不对称性测量结果。可替代地，可以通过保持同一照射模式但旋转所述目标来获得不对称性测量结果。虽然示出离轴照射，但可以替代地使用所述目标的轴上照射，并且可以使用经修改的离轴孔阑21以将实质上仅一个一阶衍射光传递至传感器。在另一示例中，一对离轴棱镜21b与轴上照射模式组合使用。这些棱镜具有这样的效果：将+1阶以及-1阶转向至传感器23上的不同部位使得它们可以被检测和比较，而不需要两个循序的图像捕获步骤。上文提及的已公布的专利申请us2011102753a1中披露此技术，所述专利申请的内容通过引用并入本文。代替一阶束或除了一阶束之外，也可以将二阶、三阶以及更高阶的束(图3中未示出)用于测量中。作为另外的变型，可使离轴照射模式保持恒定，而使目标自身在物镜16下方旋转180度以使用相反的衍射阶来捕获图像。

在以下公开中，将说明用于对在反射类型的图案形成装置上使用倾斜照射的光刻过程的聚焦性能进行测量的技术。本发明人认为本文并没有排除duv扫描器(透射型掩膜版)，至少不应该将其排除在外。这些技术可尤其应用于euv光刻中，在此情况下需要近真空环境中的反射光学器件。在印制产品特征的同时，将在衬底上印制包括某些聚焦量测图案的量测目标。将使用例如图3的设备中的基于衍射的技术来测量这些印制图案的不对称性。为了允许使用小目标，将假定将使用所述设备的暗场成像支路来执行这些不对称性测量。然而，也可以使用光瞳成像支路来对不对称性进行基于衍射的测量。当然，图3中所示的设备仅是可以用于测量不对称性的检查设备和方法的一个示例。

在duv波长范围内工作的光刻设备的情境中，已成功地设计并使用了用于基于衍射的聚焦(dbf)测量的目标。通过将子分段特征包括在所述掩模版上的光栅图案中来产生已知类型的dbf目标。在更多的实体特征旁边，这些特征具有低于所述光刻设备的成像分辨率的尺寸。因此，它们不作为单独的特征而印制在所述衬底上的所述抗蚀剂层中，但它们以对聚焦误差敏感的方式影响所述实体特征的印制。具体地，这些特征的存在针对于所述dbf量测目标内的光栅中的每条线产生不对称的抗蚀剂轮廓，其中不对称性的程度取决于聚焦。因此，诸如图3检查设备的量测工具可以从形成在所述衬底上的目标测量出不对称性的程度，并且将此平移至扫描仪聚焦中。

令人遗憾的是，已知的dbf量测目标设计不适合用于所有情形。在euv光刻中，抗蚀剂膜厚度显著低于用于duv浸没光刻中的抗蚀剂膜厚度，从而导致低衍射效率并且难以从散射仪中的衍射辐射提取准确的不对称性信息。另外，由于所述成像系统的分辨率在euv光刻中固有地较高，因此具有低于duv浸没光刻术的印制分辨率的尺寸的特征变成可以通过euv光刻印制的“实体”特征。将类似的子分辨率特征提供在euv掩模版上是非常不实际的，和/或可能违反半导体制造商的“设计规则”。这样的规则通常被建立作为用于限制特征设计的方式，以确保印制特征符合它们的过程要求。在任何情况下，超出所述设计规则以外进行工作使得难以对过程在dbf目标上的执行进行仿真，从而最佳目标设计和聚焦测量的校准变成试错问题。符合设计规则的需要适用于duv光刻术中的dbf目标，而不仅仅适用于euv光刻术。

所述聚焦(dbf)量测目标应具有作为目标散焦的函数的(或随目标散焦而变化的)唯一的并且优选地单调的不对称性信号。在这种情境下，不对称性信号可以描述相反的较高衍射阶(例如，+1和-1衍射阶)中的差异(例如，强度和/或相位差)。精度和灵敏度较高也是重要的。其它考虑因素包括最小化剂量和其它串扰效应(例如，从处理效应所得到的)，并且检查工具之间的工具与工具匹配应是良好的。

已经观察到，针对目标的良好原理是基于二者之间具备焦点移位的两个泊桑(bossung)状信号之间的差分的原理。大多数当前技术将产生单一的泊桑，并且最佳聚焦周围的灵敏度为零并且没有正负号信息。

图4图示了用于解决所提出的问题的先前的示例，如在欧洲专利申请号17177774.1中描述的。图4孤立地示出了聚焦量测图案的一小部分。这种图案的重复单元包括沿周期性方向彼此间隔开的一个第一特征422和一个第二特征424。在这个示例中，周期性方向可以是所述图案形成装置和衬底的x方向。每个第一特征422包括栅条或其它特征，每个422栅条或其它特征各自具有最小尺寸w1，所述最小尺寸w1接近但不小于印制步骤的分辨率极限。这个值w1可以在周期性方向上例如小于50纳米。介于每个第一特征422和与其仅次于最接近的相邻的第二特征424之间的第二间隔具有尺寸w2’并且类似于第二特征424自身的尺寸w2。因此，将看到，包括薄的第一特征以及较厚的第二特征的图案t实际上以正和负两种形式存在。设置这些尺寸w1、w1’以及大得多的周期p，应了解，尺寸w2以及w2’比第一特征422的最小尺寸w1大得多，并且因此比所述印制步骤的所述分辨率极限大得多。尺寸w2以及w2’可以各自例如为超过尺寸w1的四倍、超过尺寸w1的五倍、六倍、八倍或十倍。周期性阵列中的每个第二特征还包括子特征426，所述子特征在横向于所述周期性的方向的方向上的最小尺寸接近于但不小于所述印制步骤的分辨率极限。在此示例中，所述子特征是从第一特征的主体428不对称地突起的线。这些突起的线或指状物的长度被标注为w3。每个第二特征424的主体428限定第二特征在周期性的方向上的最小尺寸w4。因此，在此表示法中，第二特征424的最大尺寸w2等于w3+w4。子特征在横向方向上的最小尺寸被标注为w5。

应理解，仅所述子特征426与所述第一特征422之间的间隙通过聚焦来改变。并且此外，这种变化是线性的或至少单调的，从而当目标被测量时导致单调的不对称性信号。因此假定这个间隙取决于由所述子特征的端部所限定的第一边缘与由所述第一特征422限定的第二边缘之间的不同的泊桑行为。所述第一边缘在散焦的情况下有效地撤回(子特征426的长度变得较小)而所述第二边缘的位置仍保持相对地稳定。有效的泊桑偏移还可以源自物理高度差：所述子特征426在比所述第一特征422更低的抗蚀剂高度处被有效地采样。

然而，本发明人相信，相对于图4的目标设计，聚焦的灵敏度可以被改进。较好的聚焦灵敏度意味着较强的不对称性信号和改善的聚焦测量。

图5图示了根据本公开的对光刻设备的聚焦性能进行测量的方法的原理。在所披露的方法中，所述光刻设备用于将至少一个聚焦量测图案t印制在衬底w上。印制的聚焦量测图案t包括在至少一个方向上是周期性的特征的阵列。出于此示例的目的，聚焦量测图案t在y方向上是周期性的，y方向对应于所述光刻设备的扫描方向。在所描述类型的光刻设备中，在y-z平面内，照射方向呈一倾斜角。使聚焦量测图案t在y方向上是周期性的。通过例如使用上文所描述的类型的检查设备来测量印制的聚焦量测图案的不对称性，可以导出聚焦性能的测量结果。

图案形成装置ma包括用于限定一个或更多个器件图案以及一个或更多个量测图案的特征的反射部分和非反射部分。作为本公开的感兴趣的一种类型量测图案，待形成于所述衬底w上的聚焦量测图案t是由形成在所述反射式图案形成装置ma上的对应的图案t”限定的。在502处示出了所述掩模版的部分的放大细节。通过利用以倾斜角θ入射的euv辐射504辐射照射所述掩模版，在图1的所述光刻设备中执行将此图案转印至衬底w上的抗蚀剂层上的印制操作，倾斜角θ可以例如在5°至10°的范围内。承载所述量测目标图案(以及待印制在所述衬底上的所有产品特征)的信息的反射辐射506进入所述投影系统ps。所述掩模版的基底为反射结构508，反射结构508通常为多层结构，其被调适以反射在所述光刻设备中所使用的辐射的波长。euv辐射通常比20纳米更短。例如，大致13.5纳米的波长用在基于锡等离子体辐射源的当前实施方式中。

在所述反射结构508的顶部上，设置辐射吸收结构510，辐射吸收结构510可以包括euv吸收材料层，并且可选地包括保护罩盖层。根据需要被印制在所述衬底上的抗蚀剂材料中的图案，选择性地移除结构510以便留下反射部分512，其中非反射部分由辐射吸收结构514限定。取决于所使用的抗蚀剂材料的类型，经显影的图案可以具有对应于反射部分的抗蚀剂特征(负性抗蚀剂)或对应于非反射部分的抗蚀剂特征(正性抗蚀剂)。对于本说明，除非另外陈述，否则将假定正性抗蚀剂过程。本公开的教导可易于由本领域技术人员针对任一类型的过程进行调适。

聚焦量测图案t包括在周期性的方向上具有长度l的光栅图案。在此示例中，周期性的方向为y方向，如所提及的。对所述结构的周期p加标记，并且示出所述图案的包括重复单元600中的一个重复单元的放大部分。在此示例中，每个重复单元包括具有间隔区610的图案区605的周期性重复。本领域技术人员将理解，典型光刻设备的投影系统ps将在印制来自所述图案形成装置ma的图案至所述衬底w上时应用预定缩小率因子。因此，在以下示例中给出的特征的尺寸将被理解为是指印制在衬底上的特征的大小，并且诸如掩模版502的图案形成装置上的对应特征的大小可实体地大若干倍。在以下描述中，此比例因子应被认为理所当然的，并且将不会再次提及。类似地，除非情境另外要求，否则所述量测图案t的特征的尺寸被陈述为在所述图案从所述图案形成装置完美地转移至抗蚀剂的情况下将会具有的尺寸。如应了解的，聚焦量测方法的基础为：当存在非零聚焦误差时，特征将不会被完美地印制。

印制步骤中所使用的辐射(例如euv辐射)的波长比通常用于测量图3的所述检查设备的不对称性的辐射的波长短得多。euv辐射可以被定义为在0.1纳米至100纳米的范围内的辐射，而印制步骤中所使用的辐射的波长可以例如小于20纳米。在一些实施例中，所述检查设备可以使用处于在200纳米至2000纳米的范围内的一个或更多个波长的可见光或红外线辐射。在这样的情况下，印制步骤中所使用的辐射的波长可比测量不对称性时所使用的辐射的波长短十倍或更多倍。在其它示例中，测量辐射的波长可短于200纳米，例如在150纳米至400纳米或甚至100纳米至200纳米的范围内。

无论用何种辐射波长进行图案的印制及其测量，聚焦量测图案都包含具有被调适以适合这些条件的一系列属性的特征。包括在所述图案区605内的特征的尺寸被设计成其尺寸类似于作为产品图案的部分被印制的最小特征的尺寸。如果不是这样，则聚焦灵敏度将会是显著较低的，从而导致较低的精度。此外，使用所述聚焦量测图案t而测量的这种聚焦性能可能无法准确地表示感兴趣实际产品特征中的聚焦性能。

另一方面，鉴于所述检查设备中所使用的较长的波长(即使允许可以应用使用较短波长的所述检查设备的事实)，这些单独的第一特征太小以致于不能被检查设备直接地分辨。通过将多组第一特征布置在具有与所述检查设备波长相当的总周期p的光栅图案中，则所述图案的整个衍射光谱变得可以在所述检查设备中分辨，并且可以推断较小特征的属性。所述光栅图案的周期p可以例如为350纳米或450纳米或600纳米。所述光栅图案的总长度l可以是例如5微米。这样的大小允许在划道内或甚至在器件区域中包括所述图案，但仍使用图3的所述检查设备的暗场成像支路来分辨。(如果使用所述光瞳成像支路来进行测量，则通常需要例如l为30微米或40微米的较大目标，使得照射斑s可以被完全放置在所述光栅内)。特征和光栅的相对大小、以及每个光栅中的特征的数目并非旨在按比例示出于此处图中的任一幅图中。

图6示出根据实施例的各种聚焦量测图案。将理解，这些图示纯粹是示例性的并且当然可以基于本文中所披露的原理来设想其它示例。在所有示例中，仅示出包括具有周期p的重复单元的图案的一小段。

图6(a)孤立地示出与图5中的示例所使用的相同的聚焦量测图案的一小部分。这种类型的图案可以被用于使用反射型图案形成装置ma、或常规的透射过程来测量euv光刻过程的聚焦性能。

目标设计包括周期性图案600，所述周期性图案600包括图案区605和间隔区610的重复实例。所述图案区包括第一特征615(以下被称为梳状特征615)和至少一个第二特征620(以下被称为线特征620)的至少一次迭代。梳状特征615包括子特征625，在这个示例中所述子特征625是从所述第一特征的主体630不对称地突出的线。这些突出的线或指状物的长度被标记为w7。在图6(a)中，周期性图案600的每个图案区605具有梳状特征615和线特征620的一次重复(即每个图案区有两个)，在图6(b)中周期性图600’的每个图案区605仅具有一个梳状特征615和一个线特征620，并且在图6(c)中，周期性图案600的每个图案区605”具有梳状特征615和线特征620的两次重复。对于每次重复(成对的第一特征和第二特征)，所述梳状特征615的指状物625与至少一个线特征620相邻(即，面向)。注意，这与图4的布置形成对比。

如先前论述的，对所述目标(当形成在衬底上并且被测量时)的聚焦测量响应应该包括两个偏移的泊桑曲线。在所提出的目标设计中，第一泊桑响应可以由指状物625的聚焦响应引起，并且第二泊桑响应可以由所述线特征620引起。这些第一泊桑曲线和第二泊桑曲线的峰值的相对偏移可以导致以下事实：所述指状物625在抗蚀剂中的较低的高度(z方向)处被有效地采样。额外的不对称性机制可以基于所述指状物625的侧壁角。

据信，由所述图案区605和间隔区610所限定的约1:1的线-间隔比率(即，所述图案区605和间隔区610的比率)可以产生最大信号(不对称性)强度。在测量期间这种线-空间周期性间距由所述量测装置(散射仪)检测；梳状特征615的所述子特征625和主体630被散射仪有效地视为粗线。还据信，重复接近分辨率的特征或处于分辨率情况下的特征将使得提供了取决于焦点的信号的区域发生倍增，且因而使所述信号倍增。图6(a)的示例具有大约1:1的有效的线-间隔比率(即，w1大约等于w2)，以及靠近分辨率的特征的重复。因此，这在信号强度方面可以是较好的布置。然而，还预期图6(b)和图6(c)的示例将提供能够接受的性能。例如，所述图案区605和间隔区610的宽度可以相差至多100％、至多50％、至多20％或至多10％。替代地或另外，在线-间隔比率(所述图案区605与间隔区610之间的比率)方面，这些线-间隔比率中的最大的比率与这些线-间隔比率中的最小的比率的比率(即，最大：最小比率)应例如小于3:1、小于2:1或小于3:2。

可以调整所述聚焦量测图案的若干参数，作为用于最佳聚焦量测图案的设计过程的部分。针对产品的每个过程和每个层，最佳聚焦量测可能不同，尤其在所述光刻设备的操作参数可以针对每个层定制的情况下。尺寸w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7、w8、w9、间距p、以及梳状特征615的指状物间距pt全都可以(在各目标之间和/或甚至在一目标内)变化。例如，间距p可以介于300nm与800nm之间或介于300nm与600nm之间；例如，周期或间距p可以是350nm、450nm或600nm。可以用任何合适的格式来表达设计参数。比率(诸如刚刚给出的比率)可以方便地用于表达特征的相对尺寸，而绝对尺寸可以被直接地表达，或由相对于指定分辨率极限和/或相对于周期p的比率来表达。在图示的示例中，在450nm或600nm的周期p的情况下，线宽w3、w4和w8(分别针对梳状特征的所述主体、所述线特征、和所述指状物)以及间隔w5、w6、w9(所述梳状特征之间的间隔、所述线特征之间的间隔、以及每个指状物之间的间隔)全都可以具有相同的尺寸；例如大约介于20nm与40nm之间，例如22nm或30nm。所述尺寸w7(所述指状物625的长度)可以大约为所述线宽的两倍，例如，大约介于40nm与80nm之间，例如，44nm或60nm。

通常，如果特征之间的间隔为特征自身的五倍或六倍的尺寸，则成像技术领域技术人员将考虑有效地将特征彼此隔离。这里，每个图案区内的每个梳状特征与每个线特征之间的最大间距不大于用于印制所述目标的所述光刻设备的分辨率极限的两倍。例如，这个间距可以不大于100nm、不大于80nm、不大于60nm、不大于40nm、不大于30nm或不大于20nm。因而，在这个示例中，每个图案区605的特征615、620彼此不隔离，但是每个图案区605与其相邻的图案区隔离。

图7示出对本文中所描述的所述目标进行的许多变型。在图6的实施例中，(细)线特征620实际上是浮动的，这是不理想的。在成像方面，简单光栅中的最后一条线总是与其它线不同地印制，因为所述最后一条线不具有相邻的结构。为了良好的信号，最后一条细线应与所有其它细线相同地印制。因此提出，最后一条细线被加粗或包括额外的虚拟邻居，以最大化这种相似性。在图7中，每个图案区705的右边缘的有效厚度已经被增加以改善这个边缘的稳定性。图7(a)、图7(c)和图7(e)是分别不具有图7(b)、图7(d)和图7(f)的等效单次重复实例的重复的示例。更具体地，图7(a)、图7(c)和图7(e)中所图示的图案包括具有以间隔区710交替的单个梳状特征715和线特征735、735’、735”的图案区705，并且图7(b)、图7(d)和图7(f)中所图示的图案包括具有以间隔区710交替的梳状特征715和线特征720、735、735’、735”的一次重复的图案区705。基本原理可以扩展至其它重复示例，例如，图6(c)的两次重复示例，其中允许间隔。在图示的实施例中，对于多次重复示例，可以看出，图案不是精确地重复；即，右手侧的线特征735、735’、735”不同于其它线特征720。

在图7(a)和图7(b)中，右手侧的线特征735已经被加粗。例如，右手侧的线特征735可以是所述线特征720的约1.5倍或两倍粗(即，图6的所述线特征620的约1.5倍或两倍粗)。注意，对于图7(b)的单次重复示例，仅所述第二线特征735被加粗。在图7(c)和图7(d)中，右手侧的线特征635’包括双细-细线，例如，两条线，每条类似于线特征720。在图7(e)和图7(f)中，右手侧的线特征635”包括双细-粗线，例如，两条线，最外侧的线比最内侧的线更粗。例如，较细的线可以类似于线特征720的线并且较粗的线可以是1.5倍或两倍粗。

虽然包括上述聚焦量测目标图案的目标可以得到聚焦测量结果(当针对过程被适当设计时)，但也预期到目标的所述聚焦测量结果将经受由于可以引入的各种各样的像差和/或图像变形(除聚焦之外)引起的不确定度。因此，也披露了对两个或更多个聚焦量测图案进行多个差异测量的测量方法的实施例。这些聚焦量测图案可以呈互补对的方式提供并且在所述互补对的设计中具有镜像不对称性，和/或成对地提供并且具有除镜像对称之外的设计差异。

图8图示了可以一起使用以获得有所改善的对于聚焦的测量结果的两个互补聚焦量测图案。纯粹作为示例，图6(a)的图案已选择为这种互补对的基底，如在图8(a)中所看到的。在图8(b)处看到的所述对的另一图案是镜像图像。

图9示出两个或更多个互补图案并排印制在衬底w上，从而形成复合聚焦量测目标t。在此特定示例中，存在布置成两个互补对tna/tma和tnb/tmb的四个聚焦量测图案。在每个互补对中，第一图案(印制在右侧)被标注为tn(将n用于“正常”)，而第二图案印制在左侧并且被标注为tm(m用于“镜像”)。应理解，所述标签是任意的，但效应为印制的聚焦量测图案包括特征的至少第一周期性阵列和第二周期性阵列，特征的每个周期性阵列形成单独的聚焦量测图案。接着在每个周期性阵列内存在经编程或程序化的不对称性，第二周期性阵列的不对称性与第一周期性阵列的不对称性是相反的，以形成互补对。接着，获得改善的聚焦测量结果包括测量第一周期性阵列和第二周期性阵列中的每个周期性阵列的不对称性，并且通过将针对周期性阵列(tn,tm)而测量到的不对称性进行组合来确定聚焦性能的量度。

通过使用多个目标(在多个目标的设计中具有相反的不对称性)来组合来自测量的结果，可以使聚焦测量结果对于出现在投影系统或量测系统中的不对称性较不敏感，否则，所述不对称性可能被误认为聚焦误差。可以使用互补图案对以这种方式区分的缺陷的特定类型是彗差(coma)和投影不对称性。例如，可预期到，当图像散焦或离焦时，慧差会引入在特定方向上的不对称性。相比之下，由聚焦误差引发的不对称性将在“镜像”图案中相较于“正常”图案是相反的。将来自上述两种图案的不对称性测量进行组合会允许更准确地测量实际聚焦误差。

另外，在此示例中，提供两个互补对目标，其由后缀“a”和“b”识别。在这些对之间，所述聚焦量测图案的设计参数发生变化。作为第一差异，所述对tna/tma的周期pa比所述对tnb/tmb的周期pb更长，并且“指状物”的长度已缩短。在其它实施例中，不同参数(例如，w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7、w8、w9或pt中的任一个或更多个)可以发生变化，并且周期p可以相同或不同。替代提供不同图案设计或除了提供不同图案设计之外，也可以使用不同的捕获条件来获得更加多样化的信号。例如，辐射的不同波长和/或偏振可以用于获得衍射信号。

因此，如图9中所图示的，可以通过在同一步骤中所印制的一个或更多个互补对聚焦量测图案tn和tm来形成复合聚焦量测目标t。如所图示的，可以在图3的检查设备的暗场成像模式中使用辐射斑s来使这些单独的图案同时成像。换句话说，可以通过使用由所述设备收集的+1以及-1阶衍射辐射来获取第一图像和第二图像，从而进行这些聚焦量测图案的两者的不对称性的测量。在图10中示出一个这样的图像。例如，暗矩形表示记录在图3的设备中的传感器23上的暗场图像。圈s’指示成像至所述检测器上的辐射斑s的区域。较亮矩形tna’、tnb’、tma’以及tmb’分别表示对应聚焦量测图案tna、tnb、tma以及tmb的图像。来自每个目标的一个衍射阶的强度可以通过例如限定较亮矩形中的每个矩形内的感兴趣区roi并且对像素值取平均值来进行测量。针对相反的衍射阶重复进行此测量允许计算不对称性。在使用图3中所示的棱镜21b的替代测量方法中，实际上随后可以同时捕获两个图案的两个图像。

可以将图8至图10中所图示的原理应用至图6和图7中所图示的图案中的任一个。

在另外的其它实施例中，可以例如使用图3的检查设备的光瞳成像支路、或更通常的角分辨散射仪来分别测量每个聚焦量测图案的不对称性。来自一个图案的相反的衍射阶位于光瞳图像的互补区中，但每次可测量仅一个图案。

图11是根据示例性实施例的用于测量光刻过程的聚焦性能的方法的步骤的流程图。可以使用上文所描述以及附图中所图示的示例聚焦量测图案中的任一个来执行所述方法。步骤如下，并且接着在后文中更详细地描述所述步骤：

1000-通过限定具有量测目标的产品设计或量测晶片设计并且制备合适的图案形成装置(掩模版)的集合而开始。在生产之前，利用已知的多种聚焦-曝光变化进行多次曝光，并且测量这些曝光以获得一个或更多个校准曲线。(这可以涉以及设计、曝光和测量步骤的反复循环)。

1010-将一个或更多个聚焦量测图案印制在衬底上的产品图案旁边；

1020-使用合适的检查设备来测量每个聚焦量测图案的衍射光谱的一部分的强度(例如，+1阶是衍射光谱的合适的部分)；

1030-使用所述检查设备来测量每个聚焦量测图案的衍射光谱的相反的部分(例如-1阶)的强度；

1040-通过比较相反衍射阶的强度来计算一个或更多个聚焦量测图案的不对称性的测量结果；

1050-使用不对称性测量结果，利用在步骤1000中所储存的校准曲线和/或诸如sem的其它测量结果，计算在印制所述聚焦量测图案时的聚焦误差。

1060-在聚焦设定中使用导出的聚焦测量结果以用于在后续衬底上曝光。

1070-结束或重复。

如已经解释的，步骤1020和步骤1030可以作为单个步骤执行，使得可以在单次采集中获得聚焦量测图案的相反衍射阶。另外，在两个或更多个图案(例如图9中所示的一个或更多个互补对图案)被测量的情况下，可以使用单次图像采集来测量这些两个或更多个图案的相反衍射阶，以获得对应数目的不对称性测量值。

虽然测量步骤被示出为由作为专用检查设备的散射仪进行，但其可以是单独的设备，或其可集成在光刻单元中。此外，可以在没有专用量测设备的情况下例如使用具有设置于所述光刻设备中的对准传感器的合适目标进行不对称性测量。计算步骤1040以及1050可以全部在所述检查设备的处理器中执行，或可以在与所述光刻设备的监测以及控制相关联的不同的处理器中执行。每个步骤可以由经程序化的处理器执行，并且所披露的技术的优点是所述检查设备可以被修改以执行聚焦测量方法而没有硬件修改。

在随后被编号的方面中公开了另外的实施例：

1.一种测量光刻设备的聚焦性能的方法，所述方法包括：

(a)获得与衬底上的所印制的聚焦量测图案中的第一周期性阵列的衍射光谱的相反部分之间的所测量的不对称性相关的测量数据；和

(b)至少部分地基于被包括在测量数据内的所述不对称性来导出聚焦性能的测量结果，

其中所述第一周期性阵列包括不具有特征的间隔区和具有至少一个第一特征和至少一个第二特征的图案区的重复布置，所述至少一个第一特征包括从主体突出的子特征；以及其中所述第一特征和第二特征足够接近以在测量步骤中被测量时被有效地检测为单个特征。

2.根据方面1所述的方法，其中，每个图案区内的所述至少一个第一特征和所述至少一个第二特征中的每个第一特征和每个第二特征之间的最大间距不大于印制步骤的分辨率极限的两倍。

3.根据方面1或2所述的方法，其中，每个图案区内的所述至少一个第一特征和所述至少一个第二特征中的每个第一特征和每个第二特征之间的最大间距不大于80nm。

4.根据前述任一方面所述的方法，其中，所述每个所述子特征从所述主体不对称地突出。

5.根据前述任一方面所述的方法，其中，每个第二特征位于与所述第一特征中的相应一个第一特征的主体的、所述子特征从所述主体延伸所离开的一侧相同的侧上。

6.根据前述任一方面所述的方法，其中，每个图案区的最外侧的第二特征具有有效厚度，所述有效厚度是第一特征与第二特征之间的间距和/或所述第一特征的所述主体的厚度的至少两倍。

7.根据方面6所述的方法，其中，所述最外侧的第二特征包括以下中的任一个：

单线特征，所述单线特征具有作为第一特征与第二特征之间的间距和/或所述第一特征的所述主体的厚度的至少1.5倍的厚度，

包括两个相邻线的双线特征，或

包括两个相邻线的双线特征，其中最外侧的线具有第一特征与第二特征之间的间距和/或所述第一特征的所述主体的宽度的至少1.5倍的宽度。

8.根据前述任一方面所述的方法，其中，每个第二特征包括线。

9.根据前述任一方面所述的方法，其中，每个图案区包括所述第一特征和第二特征的至少一次重复。

10.根据前述任一方面所述的方法，其中，每个第一特征和第二特征的最小尺寸接近于但不小于印制步骤的分辨率极限。

11.根据前述任一方面所述的方法，其中，在周期性方向上，所述间隔区的宽度与所述图案区的宽度的最大比率与最小比率之间的比率小于3:1。

12.根据前述任一方面所述的方法，其中，在周期性方向上，所述间隔区的宽度与所述图案区的宽度的最大比率与最小比率之间的比率小于2:1。

13.根据前述任一方面所述的方法，其中，在周期性方向上，所述间隔区的宽度与所述图案区的宽度的最大比率与最小比率之间的比率小于3:2。

14.根据前述任一方面所述的方法，其中所印制的聚焦量测图案包括特征的至少第一周期性阵列和第二周期性阵列，特征的每个周期性阵列具有如前述权利要求所指定的形式，其中在每个周期性阵列内存在被编程的不对称性，所述第二周期性阵列的不对称性与所述第一周期性阵列的不对称性是相反的，并且其中所测量的数据内的所述不对称性包括所述第一周期性阵列和第二周期性阵列中的每个周期性阵列的不对称性，并且步骤(b)通过将与所述周期性阵列相对应的不对称性进行组合来确定聚焦性能的所述测量。

15.根据方面14所述的方法，其中，所述子特征布置成使得每个第二特征关于所述周期性的方向是不对称的，并且其中特征的所述第二周期性阵列中的每个第二特征的不对称性与特征的所述第一周期性阵列中的每个第二特征的不对称性是相反的。

16.根据前述任一方面所述的方法，其中，步骤(a)中的测量是使用具有作为所述第一特征和/或第二特征的所述最小尺寸的至少两倍长的波长的辐射来执行的。

17.根据前述任一方面所述的方法，其中，所述测量数据对应于使用具有长于150纳米的波长的辐射来执行的测量，而在印制所述聚焦量测图案中使用的辐射波长小于20nm。

18.根据前述任一方面所述的方法，其中，所述聚焦量测图案中的特征的所述周期性阵列中的每个周期性阵列的周期大于350纳米。

19.根据前述任一方面所述的方法，包括使用检查辐射来测量所印制的聚焦量测图案中的所述第一周期性阵列的衍射光谱的相反部分之间的所述不对称性。

20.根据前述任一方面所述的方法，包括使用所述光刻设备以将至少一个聚焦量测图案印制在所述衬底上，印制的聚焦量测图案至少包括特征的所述第一周期性阵列。

21.一种用于光刻设备中的图案形成装置，所述图案形成装置包括用以限定一个或更多个器件图案和一个或更多个量测图案的特征的反射部分以及非反射部分，所述量测图案包括至少一个聚焦量测图案，所述聚焦量测图案至少包括特征的第一周期性阵列，所述第一周期性阵列包括特征的重复布置，所述特征的重复布置被布置成用以限定不具有特征的间隔区和具有至少一个第一特征和至少一个第二特征的图案区，所述至少一个第一特征包括从主体突出的子特征；并且其中所述第一特征和第二特征足够接近以在基于量测动作的散射测量期间被有效地检测为单个特征，以测量形成在衬底上的所述第一周期性阵列的衍射光谱的相反部分之间的不对称性。

22.根据方面21所述的图案形成装置，其中，每个图案区内的所述至少一个第一特征和至少一个第二特征中的每个之间的最大间距使得：考虑到适用于成像步骤的任何放大因数，当在成像步骤中使用所述图案形成装置时，与所述至少一个第一特征和至少一个第二特征中的每个相对应的形成在衬底上的所成像的特征不大于80nm。

23.根据方面21或22所述的图案形成装置，其中，所述每个所述子特征从所述主体不对称地突出。

24.根据方面23所述的图案形成装置，其中，每个第二特征位于与所述第一特征中的相应一个第一特征的主体的、所述子特征从所述主体延伸所离开的一侧相同的侧上。

25.根据方面23或24所述的图案形成装置，其中，每个图案区的最外侧的第二特征具有有效厚度，所述有效厚度是第一特征与第二特征之间的间距和/或所述第一特征的所述主体的厚度的至少两倍。

26.根据方面25所述的图案形成装置，其中，所述最外侧的第二特征包括以下中的任一个：

单线特征，所述单线特征具有作为第一特征与第二特征之间的间距和/或所述第一特征的所述主体的厚度的至少1.5倍的厚度，

包括两个相邻线的双线特征，或

包括两个相邻线的双线特征，其中最外侧的线具有第一特征与第二特征之间的间距和/或所述第一特征的所述主体的宽度的至少1.5倍的宽度。

27.根据方面21至26中任一项所述的图案形成装置，其中，每个第二特征包括线。

28.根据方面21至27中任一项所述的图案形成装置，其中，每个图案区包括所述第一特征和第二特征的至少一次重复。

29.根据方面21至28中任一项所述的图案形成装置，其中，在周期性方向上，所述间隔区的宽度与所述图案区的宽度的最大比率与最小比率之间的比率小于3:1。

30.根据方面21至28中任一项所述的图案形成装置，其中，在周期性方向上，所述间隔区的宽度与所述图案区的宽度的最大比率与最小比率之间的比率小于2:1。

31.根据方面21至28中任一项所述的图案形成装置，其中，在周期性方向上，所述间隔区的宽度与所述图案区的宽度的最大比率与最小比率之间的比率小于3:2。

32.根据方面21至31中任一项所述的图案形成装置，其中，所述聚焦量测图案至少包括特征的第一周期性阵列和第二周期性阵列，其中在每个周期性阵列内存在经程序化的不对称性，所述第二周期性阵列的不对称性与所述第一周期性阵列的不对称性是相反的。

33.一种用于测量光刻过程的参数的量测设备，所述量测设备是能操作的以执行根据方面1至20中任一项所述的方法。

34.一种光刻系统，包括：

光刻设备，所述光刻设备包括：

照射光学系统，所述照射光学系统被布置成照射反射型图案形成装置；

投影光学系统，所述投影光学系统被布置成将所述图案形成装置的图像投影到衬底上；以及

根据方面33所述的量测设备；

其中所述光刻设备被布置成当将所述图案施加至另外的衬底时使用由所述量测设备导出的聚焦性能的测量结果。

35.根据方面34所述的光刻系统，其中，所述反射型图案形成装置包括根据方面21至32中任一项所述的图案形成装置。

36.一种光刻单元，包括根据方面33所述的量测设备或根据方面34或35所述的光刻系统。

37.一种包括处理器可读指令的计算机程序，所述处理器可读指令当在合适的处理器控制的设备上运行时使所述处理器控制的设备执行根据方面1至20中任一项所述的方法。

38.一种制造器件的方法，其中，使用光刻过程将器件图案施加至一系列衬底，所述方法包括：

-使用根据方面1至20中任一项所述的方法来测量所述光刻过程的聚焦性能，和

-根据所测量的聚焦性能来控制用于之后的衬底的所述光刻过程。

结论

总的来说，可以通过以下操作改善使用所述光刻过程来制造器件的方法：执行如本文中所披露的聚焦测量方法，使用所述聚焦量测方法测量经处理的衬底以测量所述光刻过程的性能参数，以及调整所述过程的参数(尤其是聚焦)以改善或维持所述光刻过程的性能以用于后续衬底的处理。

虽然包括以及上文所描述的聚焦量测图案的目标结构是出于测量的目的而特定设计并形成的量测目标，但在其它实施例中，可以针对作为形成在所述衬底上的器件的功能性部分的目标测量属性。许多器件具有规则的类光栅结构。如本文中所使用的术语“量测图案”和“量测目标”等不需要特定地针对正在执行的测量来提供结构。

形成有这些量测图案的衬底可以是产品开发中的生产晶片或实验晶片。它们也可以是专用量测晶片，例如作为先进过程控制(apc)机制的部分而间歇地处理的监测晶片。

与限定在衬底和图案形成装置上实现的所述聚焦量测图案的实体光栅结构相关联，实施例可以包括计算机程序，所述计算机程序包含机器可读指令的一个或更多个序列，所述机器可读指令描述设计聚焦量测图案、量测选配方案和/或控制所述检查设备以实施照射模式和那些量测选配方案的其它方面的方法。可以例如在用于设计/控制过程的单独的计算机系统中执行此计算机程序。如所提及的，可以在图3的设备中的单元pu和/或图2的控制单元lacu内完全地或部分地执行计算和控制步骤。也可以提供其中储存有此计算机程序的数据储存介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。

本文中所使用的术语“辐射”以及“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(uv)辐射(例如具有为或约为365纳米、355纳米、248纳米、193纳米、157纳米或126纳米的波长)和极紫外线(euv)辐射(例如具有在5纳米至20纳米的范围内的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。

术语“透镜”在情境允许时可以指各种类型的光学部件中的任一个或其组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式以及静电式光学部件。

本发明的广度以及范围不应受上述示例性实施例中的任一个限制，而应仅根据随附权利要求以及其等效者来限定。