检查方法、光刻设备、掩模以及衬底的制作方法

检查方法、光刻设备、掩模以及衬底的制作方法
【专利摘要】一种用于获得与光刻过程有关的焦距信息的方法和设备。该方法包括：照射目标，该目标具有交替的第一和第二结构，其中第二结构的形式是依赖于焦距的，而第一结构的形式不具有与第二结构的形式相同的焦距依赖性；以及检测由目标重定向的辐射，以对于该目标获得表示目标的整体非对称性的非对称性测量，其中非对称性测量指示形成目标的束的焦距。一种用于形成这种目标的相关联的掩模和一种具有这种目标的衬底。
【专利说明】
检查方法、光刻设备、掩模以及衬底
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请与2013年12月17日提交的第61/917,041号美国临时专利申请和2014年2月 27日提交的第61/945,656号美国临时申请有关，此处以引证的方式将上述申请的全文并 入。
技术领域
[0003] 本发明涉及例如可用于通过光刻技术制造器件中的检查方法。
【背景技术】
[0004] 光刻设备是将所期望的图案应用到衬底上(通常是到衬底的目标部分上）的机器。 光刻设备例如可以用于集成电路（1C)的制造中。在这种情况下，另选地称为掩模或掩模板 的图案形成装置可以用于产生要形成在1C的个体层上的电路图案。该图案可以转移到衬底 (例如硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个管芯或若干管芯)上。图案的转 移通常通过成像到衬底上所设置的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上而进行。通常，单个衬底 将含有被连续图案化的相邻目标部分的网络。已知光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫 描器，在步进器中通过将整个图案一次曝光到目标部分来辐照各目标部分，在扫描器中通 过沿给定方向（"扫描"方向）借助辐射束扫描图案同时平行于或反平行于该方向同步扫描 衬底来辐照各目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上而将来自图案形成装置的图案转 移到衬底。
[0005] 为了监测光刻过程，测量图案化的衬底的一个或多个参数。这样的参数可以包括 例如图案化的衬底中或上所形成的连续层之间的重叠误差和/或所显影光敏抗蚀剂的临界 线宽。这样的测量可以对产品衬底和/或专用量测目标进行。各种技术用于测量光刻过程中 所形成的微观结构，包括使用扫描电子显微镜和各种其他专门工具。快速和非侵入形式的 专门检查工具是辐射束被引导到衬底的表面上的目标上且测量散射束或反射束的一个或 多个特性的散射仪。通过将束被衬底反射或散射之前和之后的束的一个或多个特性进行比 较，可以确定衬底的特性。这例如可以通过将反射束与和一个或多个已知衬底特性关联的 已知测量库中所存储的数据进行比较来进行。已知两种主要类型的散射仪。光谱散射仪将 宽带辐射束引导到衬底上并测量散射到特定窄角度范围中的辐射的光谱(强度作为波长的 函数）。角分辨散射仪使用单色辐射束并测量散射辐射的强度作为角度的函数。

【发明内容】

[0006] EUV光刻中的焦距测量可以基于通过不同的焦距设置的衬底上的焦距校准标记的 变化。美国专利申请公开第US 2009-0135398号公开了一种可以用于读出标记的相位光栅 对准传感器。使用该文献中所公开的方法读取的焦距校准标记的尺寸为600 ΧΘΟΟμπ^Ευν 光刻中用于测量焦距的方法基于通过焦距检测标记品质变化，并且对于剂量和过程变化非 常敏感。
[0007] 为了将散射仪用于焦距读出，目标应更小（例如40 Χ40μπι2)，以满足客户要求(诸 如目标区域），同时量测工具的束宽内的线空间的数量应多于10个周期。使用散射仪进行焦 距测量的方法可以基于目标(例如，衬底上的周期性结构(光栅））的临界尺寸(CD)和侧壁角 (SWA)的测量。
[0008] 然而，出于各种原因，这一基于衍射的量测方法对于EUV装置制造过程工作得并不 太好。具体地，与193nm浸没式光刻的膜厚度(~100nm)相比，EUV抗蚀剂膜厚度显著更低（~ 50nm及以下），这使得难以从EUV衬底提取准确的SWA和/或⑶信息。
[0009] 例如，期望提供一种使得基于衍射的量测能够用于使用EUV系统曝光的结构上。
[0010] 根据一个方面，提供了一种获得与光刻过程有关的焦距信息的方法，方法包括:提 供至少一个目标，目标包括交替的第一和第二结构，第二结构的形式是依赖于焦距的，使得 第二结构的形式依赖于用于形成目标的图案化的束的焦距，并且第一结构的形式不具有与 第二结构的形式相同的焦距依赖性;照射目标；以及检测由目标散射的辐射，以对于该目标 获得表示目标的整体非对称性的非对称性测量，其中非对称性测量指示形成目标时的图案 化的束的焦距。
[0011] 根据一个方面，提供了一种掩模，包括用于图案化束以形成包括交替的第一结构 和第二结构的目标的图案，掩模包括：用于形成第一结构的第一结构特征和用于形成第二 结构的第二结构特征，其中第二结构特征被配置为使得第二结构的形式是依赖于焦距的， 使得第二结构的形式依赖于形成目标时的图案化的束的焦距，并且第一结构特征被配置为 使得第一结构的形式不具有与第二结构的形式相同的焦距依赖性。
[0012] 根据一个方面，提供了一种包括目标的衬底，该目标具有交替的第一结构和第二 结构，其中第一结构和第二结构两者包括低分辨率子结构;并且至少第二结构包括一个或 多个高分辨率子结构，目标中的高分辨率子结构的数量和/或尺寸由用于形成目标的图案 化的束的焦距来确定。
【附图说明】
[0013] 现在将参照示意性附图仅经由示例来描述本发明的实施方式，其中对应的附图标 记指示对应的部分，并且附图中：
[0014] 图1示意性描绘了光刻设备；
[0015] 图2示意性描绘了光刻单元或簇；
[0016] 图3示意性描绘了第一散射仪；
[0017] 图4适应性描绘了第二散射仪；
[0018] 图5描绘了用于根据散射仪测量重构结构的示例过程；
[0019] 图6描绘了用于根据散射仪测量重构结构的另外示例过程；
[0020] 图7a示意性描绘了交织重叠目标；
[0021]图7b示意性描绘了基于衍射的焦距(DBF)测量目标；
[0022] 图7c示意性描绘了根据本发明的实施方式的目标；
[0023] 图7d示意性描绘了根据本发明的另外实施方式的目标；
[0024]图8示意性描绘了根据本发明的另外实施方式的另选目标配置的细节；
[0025]图9示意性描绘了以不同焦距设置曝光的若干目标；
[0026]图10示意性描绘了在(a)最佳焦距处和(b)以一定程度的离焦曝光的两个目标的 细节以及散射仪将检测的内容作为结果的近似；
[0027]图11是用来例示如何获得焦距符号信息的y轴上的非对称性或重心和X轴上的焦 距的图；
[0028] 图12示出了根据本发明的实施方式的、用于提取焦距符号信息的两个目标结构；
[0029] 图13a-图13b示出了对于包括分量信号的图12中所例示的两个目标的非对称性信 号幅度(y轴）对焦距(X轴）的曲线图，并且图13c示出了图13a-图13b的曲线图的差异的确 定；以及
[0030] 图14a和图14b例示了在不需要第二图案形成装置或第二图案形成装置图案的情 况下在两次单独曝光中产生第一组结构和第二组结构的方法。
【具体实施方式】
[0031] 图1示意性描绘了光刻设备。设备包括：
[0032]照射系统（照射器）IL，该照射系统被配置为调整辐射束B (例如，UV辐射或DUV辐 射)。
[0033] 支撑结构(例如，掩模台)MT，该支撑结构被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模） Μ并连接到被配置为根据某些参数准确定位图案形成装置的第一定位器PM;
[0034] 衬底台（例如，晶片台)WT，该衬底台被构造为保持衬底(例如，涂布抗蚀剂的晶片） W并连接到被配置为根据某些参数准确定位衬底的第二定位器PW;
[0035] 以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PL，该投影系统被配置为将由图案形成 装置MA给予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。
[0036] 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、 反射、磁、电磁、静电或其他类型的光学部件或其组合）。
[0037] 支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及其他条件(诸如例 如，图案形成装置是否保持在真空环境中）的方式保持图案形成装置。支撑结构可以使用机 械、真空、静电或其他夹持技术保持图案形成装置。支撑结构可以是框架或台，其根据需要 例如可以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 期望的位置处。这里术语"掩模板"或"掩模"的任意使用可以被认为与更广义的术语"图案 形成装置"同义。
[0038] 这里所用的术语"图案形成装置"应被广泛地解释为涉及可以用于在辐射束的横 截面给予辐射束图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任意装置。应注意，例如，如果图 案包括相移特征或所谓的辅助特征，则给予辐射束的图案可以不精确地对应于衬底的目标 部分中的期望图案。通常，给予辐射束的图案将对应于在目标部分中所产生的装置中的特 定功能层(诸如集成电路）。
[0039] 图案形成装置可以为透射式或反射式。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平板。掩模在光刻中众所周知，并且包括掩模类型(诸如二元的、交 替性相移以及衰减相移）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，各小反射镜可以单独倾斜，以便沿不同方向反射进入的辐射束。倾斜的反射镜 给予由反射镜矩阵反射的辐射束中的图案。
[0040] 这里所用的术语"投影系统"应被广泛地解释为对于所用的曝光辐射(或其他因素 (诸如浸液的使用或真空的使用））而酌情包含任意类型的投影系统，包括折射的、反射的、 反射折射的、磁的、电磁的以及静电光系统，或其任意组合。这里术语"投影透镜"的任意使 用可以被认为与更通用术语"投影系统"同义。
[0041] 如这里所描绘的，设备为透射式(例如，采用透射式掩模）。另选地，设备可以为反 射式(例如，采用如上所提及的类型的可编程反射镜阵列或采用反射掩模）。
[0042] 光刻设备可以为具有两个(双平台）或更多个台（例如，两个或更多个衬底台和/或 两个或更多个图案形成装置台和/或衬底台和不保持衬底的台）的类型。在这种"多平台"机 器中，另外的台可以并行使用，或者可以对一个或多个台进行准备步骤，而一个或多个其他 台用于曝光。
[0043] 光刻设备还可以是衬底的至少一部分可以由具有较高折射率的液体(例如，水)覆 盖以便填充投影系统与衬底之间的空间的类型。浸液还可以应用于光刻设备中的其他空 间，例如，掩模与投影系统之间。浸液在领域中为增大投影系统的数值孔径而众所周知。如 这里所用的术语"浸没"不意指结构(诸如衬底)必须沉浸在液体中，相反地仅意指液体在曝 光期间位于投影系统与衬底之间。
[0044] 参照图1，照射器IL从辐射源S0接收辐射束。源和光刻设备例如在源为准分子激光 器时可以为单独的实体。在这种情况下，不认为源形成光刻设备的一部分，并且辐射束在光 束传递系统BD的帮助下从源S0传递到照射器IL，光束传递系统BD包括例如适当的引导反射 镜和/或扩束器。在其他情况下，源例如在源为汞灯时可以为光刻设备的一体部分。源S0和 照射器IL如果需要与光束传递系统BD-起可以被称为辐射系统。
[0045] 照射器IL可以包括被配置为调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，至少可 以调节照射器的光瞳面中的强度分布的外和/或内径向范围(通常分别被称为σ-outer和〇-inner)。另外，照射器IL可以包括各种其他部件(诸如积分器IN和聚光器C0)。照射器可以用 于调整辐射束，以在辐射束的横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
[0046] 辐射束B入射在被保持在支撑结构（例如，掩模台)MT上的图案形成装置(例如，掩 模)MA上，并且由图案形成装置图案化。穿过图案形成装置MA之后，辐射束B穿过投影系统 PL，该投影系统PL将束聚焦到衬底W的目标部分C上。在第二定位器PW和定位传感器IF(例 如，干涉仪装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)的帮助下，可以准确移动衬底台WT， 例如以便定位辐射束B的路径中的不同目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一个定位传 感器(图1中未明确描绘)可以用于例如在从掩模库机械检索之后或在扫描期间相对于辐射 束B的路径定位图案形成装置MA。通常，支撑结构MT的移动可以在形成第一定位器PM的一部 分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助下来实现。类似地，衬底台WT的移 动可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块的帮助来实现。在(如 与扫描器相对的）步进器的情况下，支撑结构MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以被固 定。图案形成装置MA和衬底W可以使用图案形成装置对准标记Ml、M2和衬底对准标记PI、P2 来对准。虽然如所例示的衬底对准标记占据专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间 的空间中（这些标记被称为划道对准标记）。类似地，在多于一个管芯设置在图案形成装置 MA的情形下，图案形成装置对准标记可以位于管芯之间。
[0047] 所描绘的设备可以在以下模式中的至少一个中使用：
[0048] 1.在步进模式中，保持支撑结构MT和衬底台WT基本静止，同时将给予辐射束的整 个图案一次投影到目标部分C上（即，单次静止曝光）。然后，沿X和/或Y方向偏移衬底台WT， 使得可以曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制在单次静止曝光中 成像的目标部分C的尺寸。
[0049] 2.在扫描模式中，在将给予辐射束的图案投影到目标部分C上（即，单次动态曝光） 的同时，同步扫描支撑结构MT和衬底台WT。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以 由投影系统PL的（缩小)放大和图像翻转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限 制在单次静止曝光中目标部分(在非扫描方向上)的宽度，而扫描动作的长度确定目标部分 (在扫描方向上)的高度。
[0050] 3.在另一种模式中，保持可编程图案形成装置的支撑结构MT被基本保持静止，并 且在将给予辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，移动或扫描衬底台WT。在该模式中， 通常采用脉冲式辐射源，并且在衬底台WT的每次移动之后或在扫描期间的相继辐射脉冲之 间根据需要更新可编程图案形成装置。该操作模式可以容易地应用于使用可编程图案形成 装置(诸如如上提及的类型的可编程反射镜阵列）的无掩膜光刻。
[0051] 还可以采用上述使用模式的组合和/或变化或完全不同的使用模式。
[0052]如图2所示，光刻设备LA形成有时还称为光刻簇的光刻单元LC的一部分，该光刻单 元还包括对衬底执行曝光前和曝光后处理的设备。传统上，这些设备包括沉积抗蚀剂层的 一个或多个旋涂器、显影所曝光抗蚀剂的一个或多个显影器DE、一个或多个冷却板CH和/或 一个或多个烘烤板BK。衬底输送装置或机器人R0从输入/输出端口 1/01、1/02拾起衬底，在 不同的处理设备之间移动衬底并将衬底传递到光刻设备的进料台LB。通常总称为轨道的这 些装置处于轨道控制单元TCU的控制之下，轨道控制单元本身受管理控制系统SCS控制，管 理控制系统SCS还经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。由此，不同的设备可以被操作为使 吞吐量和处理效率最大化。
[0053]为了正确且一致地曝光由光刻设备曝光的衬底，期望检查所曝光的衬底以测量特 性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(⑶)等。如果检测到误差，则可以对后续 衬底的曝光进行调节，特别是在检查可以马上完成且足够快使得仍然要曝光同一批的一个 或多个其他衬底时。同样地，可以剥离并重新加工已曝光的衬底以提高产率，或者可以丢弃 已曝光的衬底，从而避免对已知有缺陷的衬底执行曝光。在仅衬底的一些目标部分有缺陷 的情况下，可以仅对那些良好的目标部分执行另外曝光。
[0054]检查设备用于确定衬底的特性，特别地，确定不同衬底或同一衬底的不同层的一 个或多个特性如何逐层变化。检查设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可 以为单独的装置。为了实现最快速的测量，期望检查设备在曝光之后紧接着测量所曝光抗 蚀剂层中的特性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度，抗蚀剂已曝光于辐射的部分 与那些未曝光于辐射的部分之间仅具有非常小的折射率差异，并且不是所有检查设备具有 进行潜像的有用测量的足够灵敏度。因此，可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行测量，曝 光后烘烤步骤是通常对已曝光衬底进行的第一步并且增加抗蚀剂的曝光与未曝光部分之 间的对比度。在该级段，抗蚀剂中的图像可以称为半潜像。还可以在移除抗蚀剂的曝光或未 曝光部分二者之一的时间点或在图案转移步骤(诸如蚀刻)之后进行经显影的抗蚀剂图像 的测量。后一可能性限制有缺陷衬底的返工可能性，但仍然可以提供有用信息。
[0055] 图3描绘了可以用于本发明的实施方式的散射仪。该散射仪包括将辐射投影到衬 底W上的宽带（白光)辐射投影仪2。所反射的辐射被传递到测量镜面反射辐射的光谱10(强 度作为波长的函数）的分光计检测器4。根据该数据，可以由处理单元PU(例如，通过严格耦 合波分析和非线性回归或通过如图3的底部所示的与模拟光谱的库进行比较)重构产生所 检测的光谱的结构或分布。通常，对于重构，已知结构的一般形式，并且根据制造结构的工 艺的知识来假定一些参数，仅留下结构的一些参数根据散射测量数据来确定。这种散射仪 可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
[0056] 图4中示出了可以使用的另一种散射仪。在该装置中，由辐射源2发射的辐射使用 透镜系统12准直并透过干涉滤光片13和偏振器17,由部分反射面16反射并经由显微镜物镜 15聚焦到衬底W上，该显微镜物镜15具有高数值孔径(NA)，期望为至少0.9或至少0.95。浸没 式散射仪甚至可以具有数值孔径超过1的透镜。然后，反射辐射透过部分反射表面16到检测 器18中，以便使散射光谱被检测。检测器可以位于后投影光瞳面11中，该后投影光瞳面11可 以处于透镜系统15的焦距长度处，然而，光瞳面反而可以用辅助光学元件（未示出）被再成 像到检测器上。光瞳面为辐射的径向位置限定入射角且角位置限定辐射的方位角的平面。 检测器期望地为二维检测器，使得可以测量衬底目标30的二维角散射光谱。检测器18例如 可以为CCD或CMOS传感器的阵列，并且可以使用例如40毫秒每帧的积分时间。
[0057] 例如，参考束经常用于测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射在分束器16上 时，辐射束的一部分透过分束器，作为朝向参考反射镜14的参考束。然后，将参考束投影到 同一检测器18的不同部分上或另选地到不同检测器(未示出）上。
[0058] 一组干涉滤光片13可以用于在例如405-790nm甚至更低的范围内（诸如200-300nm)选择感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调的，而不是包括一组不同的滤光片。可以 使用光栅代替干涉滤光片。
[0059] 检测器18可以测量单个波长(或窄波长范围）的散射辐射的强度、分别在多个波长 的强度或在波长范围上积分的强度。此外，检测器可以分开测量横磁和横电偏振辐射的强 度和/或横磁与横电偏振辐射之间的相位差。
[0060] 使用宽带辐射源（即，具有宽范围的辐射频率或波长因此具有宽范围的颜色的辐 射源)是可以的，宽带辐射源给予大集光率，这允许混合多个波长。期望宽带中的多个波长 各具有Αλ的带宽和至少2 Δλ(Β卩，两倍带宽）的间隔。若干辐射"源"可以为使用纤维束分离 的、扩展辐射源的不同部分。这样，可以在多个波长处并行测量角分辨散射光谱。可以测量 含有比2-D光谱更多信息的3-D光谱(波长和两个不同的角度）。这允许测量更多信息，这提 高了量测过程鲁棒性。欧洲专利申请第ΕΡ1628164号公报中更详细地描述了这一点，此处以 引证的方式将该公报并入。
[0061] 衬底W上的目标30可以为1-D光栅，该1-D光栅被印刷为使得在显影之后，栅条由固 体抗蚀剂线形成。目标30可以为2-D光栅，该2-D光栅被印刷为使得在显影之后，栅条由抗蚀 剂中的固体抗蚀剂柱或过孔形成。栅条、柱或过孔可以另选地蚀刻到衬底中。该图案对光刻 投影设备(特别是投影系统PL)中的色差敏感，并且这种色差的存在和照射对称性将以所印 刷光栅中的变化来显露。因此，所印刷光栅的散射测量数据用于重构光栅。1-D光栅的参数 (诸如线宽和形状)或2-D光栅的参数(诸如柱或过孔宽度或长度或形状)可以根据印刷步骤 和/或其他散射测量处理的知识输入到由处理单元执行的重构处理。
[0062]如上所述，目标在衬底的表面上。该目标将经常具有光栅中的一系列线的形状或 2-D阵列中的大致矩形的结构。量测中的严格光衍射理论的目的是有效地计算从目标反射 的衍射光谱。换言之，针对CD(临界尺寸)一致性和重叠量测而获得目标形状信息。重叠量测 是测量两个目标的重叠以便确定衬底上的两层是否对准的测量。CD-致性简单地是光栅在 光谱上的一致性的测量，以确定光刻设备的曝光系统如何起作用。具体地，CD或临界尺寸是 "写"在衬底上的对象的宽度，并且是光刻设备物理上能够在衬底上所写的极限。
[0063]使用上述散射仪之一结合目标结构(诸如目标30)的模型及其衍射特性，可以以若 干方式执行结构的形状和其他参数的测量。在由图5表示的第一类型的处理中，计算基于目 标形状的第一估计(第一候选结构）的衍射图案，并将该衍射图案与观察的衍射图案进行比 较。然后，在一系列迭代中系统地改变模型的参数，并且重新计算衍射，以生成新的候选结 构，从而达到最佳匹配。在由图6表示的第二类型的处理中，预先计算许多不同候选结构的 衍射光谱，以创建衍射光谱的"库"。然后，将从测量目标观测的衍射图案与计算的光谱的库 进行比较，以找到最佳匹配。两种方法可以一起使用：可以从库获得粗匹配，然后进行迭代 处理，以找到最佳匹配。
[0064]更详细地参照图5,将概括描述进行目标形状和/或材料特性的测量的方式。对于 该描述将假定目标仅沿1个方向为周期性的（1-D结构）。在实践中，目标可以沿2或3个方向 为周期性的（2或3维结构），并且相应地适配该处理。
[0065]在502处，使用散射仪(诸如上述的散射仪)测量衬底上的实际目标的衍射图案。这 一测量的衍射图案被转发到计算系统(诸如计算机）。计算系统可以是上面提及的处理单元 (PU)，或者它可以为单独的设备。
[0066] 在503处，建立"模型菜单"，模型菜单定义目标结构关于参数Pl(P1、p2、p 3等）的参 数化模型。这些参数例如在ID周期性结构中表示侧壁的角度、特征的高度或深度和/或特征 的宽度。目标材料的一个或多个特性和/或一个或多个下面的层还由诸如(衍射测量辐射束 中存在的特定波长处的）折射率的参数表示。下面将给出具体示例。值得注意的是，虽然目 标结构可以由描述了它的形状和材料特性的几十个参数来定义，但是模型菜单将这些参数 中的许多参数定义为具有固定值，而其他参数将是可变的或"浮动"参数，以用于以下处理 步骤的目的。进行固定与浮动参数之间的选择的处理在后文描述。而且，将引入如下方式， 其中参数能够被允许在不是完全独立的浮动参数的情况下改变。为了描述图5的目的，仅可 变参数被认为是参数Pi。
[0067] 在504处，通过针对浮动参数设置初始值Pl(<))(即，Pl (t))、p2(())、p3(())等)估计模型目 标形状。各浮动参数将如菜单中所定义的在特定预定范围内产生。
[0068] 在506处，表示估计的形状的参数连同模型的不同元件的一个或多个光学特性用 于例如使用严格光衍射法(诸如RCWA或麦克斯韦方程的任意其他求解器)计算一个或多个 散射特性。这给出估计的目标形状的估计的或模型衍射图案。
[0069]然后，在508、510处，比较测量的衍射图案与模型衍射图案，并且它们的相似性和/ 或差异用于计算模型目标形状的"评价函数"。
[0070] 在512处，假定评价函数指示模型在准确地表示实际目标形状之前需要改进，估计 一个或多个新参数等，并迭代地反馈回步骤506。重复步骤506-步骤512。
[0071] 为了帮助搜索，步骤506中的计算还可以生成评价函数的偏导数，该偏导数指示在 参数空间的该特定区域中增大或减小参数将增大或减小评价函数的灵敏度。评价函数的计 算和导数的使用在本领域中公知，这里将不详细描述。
[0072] 在514处，当评价函数指示该迭代处理以期望的准确度收敛于一个解时，将当前估 计的一个或多个参数报告为实际目标结构的测量。
[0073] 该迭代处理的计算时间在很大程度上由所使用的前向衍射模型确定，即，使用严 格光衍射理论从估计的目标结构计算估计的模型衍射图案。如果需要更多参数，那么存在 更多的自由度。原则上，计算时间随自由度的数目的指数而增加。在50 6处计算的估计的或 模型衍射图案可以以各种形式表达。如果计算的图案与步骤502中所产生的测量图案以相 同的形式表达，则简化比较。例如，建模的光谱可以与由图3的设备测量的光谱容易地比较； 建模的光瞳图案可以与由图3的设备所测量的光瞳图案容易地比较。
[0074]从图5向前在本描述中，将在使用图4的散射仪的假定下使用术语"衍射图案"。技 术人员可以容易地使教导适配不同类型的散射仪，或者甚至其他类型的测量仪器。
[0075]图6例示了用于不同的估计的目标形状(候选结构）的多个模型衍射图案被预先计 算并存储在库中以与实际测量比较的另外的示例过程。底层的原理和术语与图5的处理相 同。图6处理的步骤为：
[0076]在602处，产生库的处理开始。可以针对每个类型的目标结构产生单独的库。库可 以根据需要由测量设备的用户产生，或者可以由设备的供应商预产生。
[0077]在603处，建立"模型菜单"，其定义目标结构关于若干参数Pl(Pl、p 2、p3等）的参数 化模型。考虑类似于迭代处理的步骤503中的考虑。
[0078] 在604处，例如通过产生各个参数的随机值产生第一参数集合Pl(t))、p2 (())、p3(())等， 各参数在其所期望的值范围内。
[0079] 在606处，计算模型衍射图案并将其存储在库中，模型衍射图案表示根据由一个或 多个参数表示的目标形状预计的衍射图案。
[0080] 在608处，产生新的形状参数集合Pl(1)、p2(1)、p 3(1)等。重复步骤606-步骤608几十 次、几百次甚至几千次，直到判断包括所有存储的建模的衍射图案的库充分完成。每个存储 的图案表示多维参数空间中的样本点。库中的样本应当以足够的密度填充样本空间，使得 任意实际衍射图案将被足够接近地表示。
[0081] 在610处，在产生库之后（虽然可以在产生库之前），将实际目标30置于散射仪中， 并且测量目标30的衍射图案。
[0082] 在612处，将测量的图案与库中所存储的一个或多个建模的图案进行比较，以找出 最佳的匹配图案。可以与库中的每一个样本进行比较，或者可以采用更系统的搜索策略，以 减轻计算负担。
[0083] 在614处，如果找到匹配，那么可以将用于产生匹配的库图案的估计目标形状确定 为近似的对象结构。将对应于匹配样本的一个或多个形状参数作为一个或多个测量的形状 参数输出。匹配过程可以直接对模型衍射信号执行，或者可以对优化用于快速评估的替代 模型执行。
[0084]在616处，可选择地，将最近的匹配样本用作开始点，并且使用细化处理获得一个 或多个最终参数，以用于报告。该细化处理例如可以包括与图5所示非常类似的迭代处理。 [0085]是否使用细化步骤616是供实施者选择的问题。如果库被非常密集地取样，那么可 能不需要迭代细化，因为经常可以找到良好匹配。另一方面，这种库对于实际使用而言可能 太大。由此，实际的解决方案是针对粗略的参数集合使用库搜索，然后使用评价函数进行一 个或多个迭代，以确定更准确的参数集合，以便以所期望的准确度报告目标衬底的参数集 合。在执行额外迭代的情况下，一种选择是添加计算的衍射图案和相关联的细化参数集作 为库的新的条目。这样，最初可以使用基于较小的计算工作量但使用细化步骤616的计算工 作量发展成更大库的库。无论使用哪个方案，也还可以基于多个候选结构的匹配的优度来 获得报告的可变参数中的一个或多个的值的进一步的细化。例如，最终报告的参数值的集 合可以通过在两个或更多个候选结构的参数值之间进行插值来产生，假定这些候选结构中 的两个或所有具有高的匹配分数。
[0086]该迭代处理的计算时间很大程度上由步骤506和步骤606处的前向衍射模型确定， 即，使用严格光衍射理论从估计的目标结构计算估计的模型衍射图案。
[0087]随着使用光刻制造的特征的尺寸变得更小，光刻正在成为使得能够制造微型1C或 其他装置和/或结构的更加关键的因素。图案印刷的极限的理论估计可以由如方程(1)所示 的瑞利判据来给出：
[0088]
[0089] 其中，λ是所使用的辐射的波长，NA是用于印刷图案的投影系统的数值孔径，kl是 依赖于工艺的调整因数，也称为瑞利常数，CD是印刷特征的特征尺寸(或临界尺寸）。由方程 (1)推断:特征的最小可印刷尺寸的减小可以以三种方式来获得:通过缩短曝光波长λ，通过 增大数值孔径ΝΑ或通过减小kl的值。
[0090] 为了缩短曝光波长并由此减小最小可印刷尺寸，提出使用极紫外(EUV)辐射。EUV 福射是具有5nm-20nm范围内（例如13nm-14nm范围内）的波长的电磁福射。还提出可以使用 具有小于1 〇nm(例如5nm-lOnm范围内（诸如6 · 7nm或6 · 8nm))的波长的EUV福射。这种福射被 叫做极紫外辐射或软X射线辐射。可能的源包括例如激光产生等离子体源、放电等离子体源 或基于由电子储存环提供的同步辐射的源。
[0091] 使得能够将基于衍射的量测用于EUV系统的一种可能方式是使用相移图案形成装 置。这种相移图案形成装置包括在重导向束中产生相移以便使辐射束离轴偏转的沟槽(或 其他相移特征）。相移的程度(因此偏转的程度)依赖于离焦的程度。所得到的目标可以包括 经由不具有沟槽的图案形成装置特征印刷并因此印刷在衬底上独立于焦距的位置处的第 一结构，和经由具有沟槽的图案形成装置特征印刷并因此印刷在衬底上依赖于焦距的位置 处的第二结构。这样，第二结构(关于第一结构）的位置是依赖于焦距的。然而，这种结构可 能不是期望的，因为可能需要复杂且困难的过程来制造图案形成装置。
[0092] 这里所提出的测量方法使用用于双图案化重叠测量的交错散射仪重叠目标的修 改版本。修改的目标是这一交错重叠目标与上述焦距校准标记的组合。
[0093]图7a示出了包括交替的第一结构705和第二结构710的交错散射仪重叠目标700。 第一结构705和第二结构710都不是刻意依赖于焦距的。特别是在该示例中，第一结构705和 第二结构710的印刷线非对称性不是焦距敏感的。当然，在任意特征的形成中将总是有一些 焦距依赖性(例如，特征的分布将根据焦距而改变），这恰恰是在光刻过程中焦距控制重要 的原因。
[0094]图7b例示了被配置用于基于衍射的焦距(DBF)测量的DBF目标715。该目标包括多 个DBF特征720,每个特征720包括高分辨率子结构725。基础节距(base pitch)顶部上的高 分辨率子结构725针对各DBF结构720产生非对称的抗蚀剂分布，非对称性的程度依赖于焦 距。因此，量测工具可以根据这种DBF目标715测量非对称性的程度，并将其转换为扫描器焦 距。
[0095]虽然DBF目标715实现了基于衍射的焦距测量，但其可能不适合用于所有情形。EUV 抗蚀剂膜厚度显著小于浸没式光刻中所用的膜厚度，这使得难以从形成目标的一部分的结 构的非对称性分布提取准确的非对称性信息。另外，这种结构无法遵守适用于某些产品结 构的严格设计约束。在器件制造过程期间，图案形成装置的图案的所有特征应当印刷并经 得起随后的处理步骤。器件制造商适用设计规则作为限制特征设计的手段，以帮助确保所 印刷特征符合他们的过程要求。一个这种设计规则与许可的结构尺寸有关。另一个这种设 计规则为图案密度，这将所产生的抗蚀剂图案的密度限制在特定范围内。
[0096] 图案密度与缺陷率紧密相关，因为磨光和扩散步骤可能需要一定等级的一致性以 避免产生缺陷。这一点（例如)在间隔物过程中是显著的，其中薄层被沉积在抗蚀剂特征上， 并且进一步的处理步骤将特征减小到在曾经存在抗蚀剂边缘的位置处的小的线。在间隔物 处理之后实现最小图案密度要求意味着可能无法使用大的特征，因为只有抗蚀剂边缘作为 细线被转移到衬底。在这一点上，DBF目标715的DBF结构7 20可能太大。因此，为了增大间隔 物处理图案密度，可能需要增大抗蚀剂图案边缘的数量。
[0097] 量测特征还应当遵守这些设计规则，因为否则其可能成为缺陷的来源。因此，量测 目标应当由小的特征组成，给定波长和捕获角度的限制，这些小的特征仍然还能够产生量 测工具可以检测的信号。对于DBF目标715,间隔物处理之后所得到的图案密度可能明显太 小。
[0098]图7c例示了根据本发明的实施方式的修改的目标730。目标730包括第一结构740 和第二结构750。第一结构740是不依赖焦距的，并且基本上类似于图7a的第一结构705。第 二结构750包括高分辨率子结构760和低分辨率子结构770。高分辨率子结构760应当具有小 于200nm的宽度，以便不被散射仪检测为单独的结构。在各种实施方式中，高分辨率子结构 760可以全部具有小于100nm、小于50nm或小于25nm的宽度。在实施方式中，高分辨率子结构 760和低分辨率子结构770可以都具有类似的CD;例如，低分辨率子结构770可以仅比高分辨 率子结构760宽10-40nm〇
[0099]子结构760的高分辨率的效果是它们仅在用于印刷目标730的辐射束处于最佳焦 距区域内时被印刷在衬底上。在最佳焦距区域外部（即，当束离焦时），子结构760(或它们的 一部分)不印刷。因此，印刷的第二结构750的形式依赖于辐射束的焦距。这与由上述相移掩 模所得到的目标相反，对于相移掩模所得到的目标，第二结构的位置而不是形式是依赖于 焦距的。这样，可以使用更传统的图案形成装置，不需要用于改变相位的沟槽或类似的特 征。
[0100]第二结构750的形式的变化可以反映在其重心（CoG)的偏移中，CoG的偏移可以由 散射仪检测为光瞳非对称性。CoG偏移可以针对编程的焦距偏移衬底来校准。通过用已知的 焦距偏移来曝光衬底，可以根据焦距校准(如由散射仪检测的）所设计的目标的行为。结果 是类似于图11中的曲线1100的曲线。凭借该校准曲线，衬底可以以最佳焦距来曝光，并且所 测量的散射仪响应可以与曲线1100比较，以针对衬底上的各测量确定焦距位置。
[0101]另外，与DBF目标715相比，第二结构750之间第一结构740的存在增大了图案密度。 [0102]图7d示出了包括第一结构775和第二结构750的目标730'，第一结构775和第二结 构750都是依赖于焦距的，因为二者都包括高分辨率子结构760和低分辨率子结构770。第一 结构775的焦距依赖性不同于第二结构750的焦距依赖性，因为高分辨率子结构760对于第 一结构775在低分辨率子结构770的一侧上而对于第二结构750在低分辨率子结构770的相 对侧上。这样，对于第一结构775和第二结构750的通过焦距的CoG偏移将在相反的方向上。
[0103] 目标730、730'示出了包括与第一结构740和低分辨率结构770沿相同的方向延伸 的若干高分辨栅条，每一个具有类似的线宽(在15_25nm的范围内；例如，22nm)。然而，其他 配置是可能的。
[0104] 图8示出了第二结构750的另外的示例配置的细节。在各情况下，示出了第一结构 810、810'和第二结构850、850'、850"的单个示例。为了制造目标，在图8((1)的示例中以如图 7c中所示的或如图7d中所示的类似方式重复这些对的结构数次。
[0105] 图8(a)示出了与第二结构750的那些类似的第二结构850,除了高分辨率子结构 860的分辨率(线宽)变化，沿远离低分辨率子结构870的方向从更低分辨率到更高分辨率变 化。这提供了通过焦距的第二结构850的形式的增大的变化，因为小的离焦程度将意味着仅 具有最高分辨率的高分辨率子结构860将不能印刷，不能印刷的高分辨率子结构860的数量 随着离焦度的增大而增大。这意味着存在第二结构850可以采取的若干不同的依赖于焦距 的形式，因此，根据离焦的程度，在第二结构850中存在若干可能的重心偏移。高分辨率子结 构860中的最小的子结构可以与光刻设备分辨率允许的一样窄。
[0106] 在实施方式中，高分辨率子结构860的宽度在15nm至25nm之间变化。高分辨率子结 构860可以全部具有不同的线宽，或者可以包括相同线宽的相邻子结构。例如，虽然可以设 置高分辨率子结构860以便如在之前段落中描述的减小线宽，但该布置可以包括具有相同 线宽的一些(例如，两个最薄的)相邻高分辨率子结构860。
[0107] 图8(b)示出了第二结构850'，该第二结构850'包括沿与低分辨率子结构870的方 向垂直的方向延伸的水平子结构860'。第二结构850'基本上与图7b中的DBF结构720相同。 这些结构示出了线端(尖端至尖端)焦距响应以根据焦距创建第二结构850'的CoG偏移。因 为所有的水平子结构860'在图案形成装置处具有相同的CD，所以线端的右手侧根据离焦而 "拉回"，使得各子结构860 '的长度随着离焦而变化:离焦的程度越大，各水平子结构860 '将 越短。
[0108] 根据应用，在具有竖直子结构或水平子结构时可以具有优点。竖直子结构或水平 子结构可以对处理变化、剂量变化或特定像差更敏感。当考虑表现为与实际产品尽可能接 近的目标设计时(关于焦距和像差灵敏度），可以考虑图7或图8中例示的任意设计或落在权 利要求范围内的任意其他设计。
[0109] 图8(c)示出了包括子结构860"的第二结构850"，该子结构860"基本上组合子结构 860和子结构860'的概念。第二结构850"包括子结构860"的二维阵列，该阵列被设置为使得 各子结构860"的宽度沿水平方向减小。这种结构可以潜在地产生类产品的像差灵敏度。
[0110] 图8(d)示出了基本上类似于图8(a)中所例示的第二结构的第二结构850,该第二 结构850与包括高分辨率子结构880的第一结构810'相邻。高分辨率子结构880类似于高分 辨率子结构860,但沿相反的方向设置(与厚至薄相比是薄至厚）。与高分辨率子结构860相 对于低分辨率子结构870相比，高分辨率子结构880还在与低分辨率子结构890的相反侧。 [0111]图9示出了印刷在最佳焦距fo处的、具有图8(a)中所示的类型的第二结构950a的 目标900和具有第二结构950b、950c、950d的、以不同的离焦程度印刷的目标910、910'、920、 920'、930'、930'。目标900使得印刷所有的高分辨率子结构960,甚至是具有最高分辨率的 那些。目标910和910'各相对于最佳焦距fo以相同幅度的离焦程度但不同的符号被印刷，使 得印刷具有更少高分辨率子结构960的第二结构950b。该图案对于目标920、920'和目标 930、930'重复;在各情况下，随着离焦程度的幅度增大，印刷的高分辨率子结构960的数量 减少。
[0112] 图10例示了在(a)目标900的印刷的第二结构950a与（b)目标920(或920'）的印刷 的第二结构950c之间的重心偏移。在各情况下，上图示出了实际印刷的目标900、920，而下 图示出了检查各目标900、920的散射仪在建模/分析实际的散射测量信号之后有效"看到" (即，检测）的近似。在下图中，可以看出第二结构950a、950c由散射仪视为宽度依赖印刷的 高分辨率子结构960的数量的有效结构1060、1060c。在图10(a)中，（参照对应的第一结构 1040的)所看到的第一有效结构1060的重心被标记为X。在图10(b)中，所看到的第二有效结 构1060c的重心可被视为不等于X。
[0113] 重心偏移可以由散射仪检测为衍射辐射的正衍射级与负衍射级之间的非对称性。 因此，所检测的非对称性为焦距的指示，因此，通过使用散射仪测量非对称性，可以确定用 于印刷目标的焦距。目标的非对称性将影响对应正衍射级和负衍射级的衍射图案。如果目 标中没有非对称性，那么正衍射级和负衍射级将具有相同的谱分布。正衍射级和负衍射级 的光谱成分的差异的分析可以用于确定目标的非对称性。短语"正衍射级和负衍射级"涉及 第一和更高衍射级中的任意一个。衍射级包括既不是正也不是负的第零级(镜面反射)和然 后以互补对存在的更高级（照惯例称为正和负）。非零级可以称为更高级。由此，第+1级和 第-1级是正级和负级的示例，第+2和第-2、第+3和第3等也是这样。示例将在没有限制的情 况下主要参照第+1级和第-1级来例示。
[0114] 图11是y轴上的非对称性或重心与X轴上的焦距的图1100,其用来例示如何获得焦 距的符号信息。在图9中，可以看出，印刷的目标910和910'不可区分，目标920和920'以及目 标930和930'也不可区分。对于每一对，离焦程度的幅度相同，但符号不同。该独特的问题意 味着需要提取焦距符号信息的方法。该方法包括以下步骤：以已知的偏移故意离焦曝光衬 底，使得所有焦距值在图1100的峰的一侧。例如，已知焦距偏移将意味着所有测量的焦距值 在区域1110内。然后，可以从测量的焦距值取出已知的焦距偏移，以找到具有正确符号的实 际焦距值。
[0115] 所提出的方法可以包括校准过程以及后续的监测和控制过程。校准过程包括曝光 焦距曝光矩阵(FEM)衬底和根据焦距测量更高级的非对称性，以便计算焦距校准曲线。FEM 衬底可以用作散射仪的校准衬底。如本领域中已知的，FEM衬底包括涂布有光致抗蚀剂的衬 底，图案以焦距和曝光偏移的多个组合曝光到光致抗蚀剂上。监测和控制过程可以包括离 焦地曝光监测衬底（以获得如上所述的符号信息）和测量更高级的非对称性。然后，该所测 量的更高级的非对称性可以使用校准过程期间计算的焦距校准曲线转换成焦距。
[0116] 为了根据监测衬底获得校准曲线，可以用编程的离焦偏移(例如，Rx倾斜)来曝光 若干场。这降低了过程依赖性。
[0117]因为需要离焦地曝光监测衬底，所以该方法可更容易地应用于产品外（off-product) 测量。显然不期望在特意离焦时在产品上曝光。然而，通过提供具有利用三维掩模 (M3D)效应的图案形成装置形貌的目标设计，该方法可以适于产品上(on-product)焦距控 制。掩模图案形成装置可以使得在曝光期间，在在焦的情况下形成产品结构，并且以焦距偏 移在失焦的情况下形成目标。这种掩模图案形成装置可以包括M3D特征(诸如，例如，散射栅 条），以对目标创建相对于在最佳焦距处曝光的产品特征的M3D诱导的最佳焦距偏移。在实 施方式中，M3D特征可以包括之前实施方式的高分辨率结构。然后，可以测量具有依赖于焦 距的M3D特征的这些目标，并且考虑由M3D效应产生的最佳焦距偏移，以与已描述的方式类 似的方式确定焦距。
[0118]图12和图13例示了用于获得符号信号的另外方法。为了理解该方法，应理解，上述 交错目标的焦距响应实际上为所印刷的非对称线响应(作为焦距的函数大致为线性的）与 交错目标设计(两个结构总体之间的重心(C0G)的差）的组合。这一点由图12(a)和图13a例 示。图12(a)为如(具体有关图8(b))已讨论的交错目标设计1200(虽然该概念可应用于这里 所述的其他交错目标设计中的任意设计）。目标1200包括第一结构1210和第二结构1220。第 一结构例如可以为这里所公开的任意形式。第二结构1220在这里被示出为类似于DBF结构 720(图7b)或图8(b)中的第二结构870。图13a的曲线1330为穿过焦距(X轴)的结果信号响应 (y轴）。该曲线1330包括表示由于目标1200的CoG偏移而产生的对焦距的信号响应的曲线 1310和表示由于第二结构1220的非对称性而产生的对焦距的信号响应的线1320的和。 [0119]提出通过组合多个(交错）目标的信号来解决目标1200的符号问题。通过在相对于 非对称线保持对称线段布置相同的同时改变例如非对称线的设计特性，可以解决唯一性问 题。这种目标1230在图12(b)中来例示。目标包括形式上不同于第二结构1220但具有相同基 础设计的第四结构1240,差异与参数(诸如高清晰度特征的线宽和/或宽度)有关。第三结构 1250(与第一结构1210基本上相同）和第四结构1240在目标1230中的相对布置类似于第一 结构1210和第二结构1220在目标1200中的相对布置。
[0120] 如图13b中可以看到的，交错目标1200和1230的柏桑（Bossung)型行为如由曲线 1310和1340的相似性示出的保持类似(其中，曲线1340表示由于目标1230的CoG偏移而产生 的对焦距的信号响应），而因为第四结构1240的形式不同于第二结构1220的形式，所以非对 称线内容1350改变。还示出了所得到的焦距响应曲线1360。有效地，这意味着不同交错目标 1200、1230的柏桑顶将相对于彼此偏移。然后，唯一性问题可以通过以下方式来解决：
[0121] 找出如图13c所例示的非对称性信号1330、1350这两者的差异，所得到的信号1360 将依赖于CoG信号的柏桑类行为的类似性与非对称性线信号的差异之间的相似性;和/或
[0122] 通过制造两个目标1200、1230的（多变量)焦距(剂量)模型。
[0123] 应注意，在原理上，第三结构和第四结构可以与第一结构和第二结构不类似。在原 理上，第三结构和第四结构的布置可以与第一结构和第二结构的布置不类似。
[0124] 另外地，最佳焦距偏移可以通过执行非对称结构响应的优化程序和交错线结构的 布置而被预选择到目标响应中。因为M3D效应不可预知并且可能跨图案形成装置图案从图 案形成装置到图案形成装置而变化，所以用于柏桑顶偏移的这一设计方法可能优选于如上 所述的使用M3D效应的方法。
[0125] 获得符号信息的这一直接方法(如图13c例示)更适于结构的非对称性更突出的非 EUV应用(更厚的抗蚀剂）。在这种更厚的抗蚀剂应用中，使用交错目标的主要原因是提高图 案密度。最佳焦距偏移的预选择可以使用如图11例示的符号提取方法用于EUV、薄抗蚀剂应 用中。然而，原理上，最佳焦距偏移方法针对最佳焦距设置为优化参数（因此也针对EUV应 用）的任意测量工作。典型应用可以为监测型应用。对于产品上应用，最佳焦距设置由用户 的处理来确定，由此，应设计在用户指定条件下工作的焦距测量解决方案。
[0126] 上面提及图7b中所示的DBF目标715可能无法满足特定设计规则的图案密度要求。 为了提高图案密度，目标设计可以通过减小基节距或在目标内添加虚拟特征而改变。然而， 基节距可能是不可变的，因为这将引起由量测工具使用的衍射级扩展超过当前光学器件的 分辨率。为了解决该问题，如已描述的，提出在DBF结构720之间设置另外的结构(诸如图8中 的第一结构810)。然而，这些第一结构的印刷也是困难的，因为创建非对称抗蚀剂分布的高 分辨率特征725限制图案形成装置上可用于第一结构的空间。因此，期望一种不同的方法， 用于印刷含有由量测工具所捕获的节距处的图案分布非对称性和所要求的图案密度两者 的目标。
[0127] 因此，提出在不需要第二图案形成装置或第二图案形成装置图案的情况下在两次 单独的曝光中产生第二结构720和第一结构810。图14a和图14b中例示了该方法。
[0128] 图14a示出了图案形成装置1400区域，该图案形成装置1400区域包括主产品区域 1405和在主产品区域1405周围的划线区域1410(为清楚起见，划线区域1410相对于主产品 区域1405被示出为比实际上更大）。在划线区域1410中，第二结构1415在主产品区域的一侧 上。还示出的是第二结构1415'和在曝光第二结构1415'之后实际将被印刷在衬底上的结构 1420的细节。在划线区域1410中，第一结构1425与主产品区域1405的另一侧上的第二结构 1415直接相对。此外，示出了第一结构1425'和在曝光第一结构1425之后实际将被印刷在衬 底上的结构1430的细节。
[0129] 图14b示出了如何印刷完整结构。图14b示出了在衬底上用于曝光的位置中的图案 形成装置1400区域。图14b还示出（用点标记）用于紧接在当前曝光之前的曝光的、在相对的 之前的位置中的图案形成装置1400'区域。当将产品曝光到衬底上时，产品被曝光使得产品 区域的一侧上的划线区域1410与之前曝光的产品区域的相对侧上的划线区域1410交叠。假 设第二结果1415和第一结构1425被正确定位在图案形成装置图案上的产品区域的相对侧 上，并且彼此直接相对(仅关于y轴），在每一对曝光（在同一行上）期间它们的区域交叠。当 然，第二结构1415和第一结构1425应被定位为使得单独的结构在交叠区域1440内交替，这 种产生的印刷结构1445呈现具有交错的第二结构1415和第一结构1425的正确形式。
[0130] 应注意，这种方法涉及如附图中所例示的暗场(负)曝光(其中，黑色区域指示抗蚀 剂，产生的结果为沟槽型目标）。这是因为在传统目标的第一次曝光之后，将没有抗蚀剂留 在结构之间的衬底上，从此形成第二结构。
[0131] 图14a和图14b描绘了（特别是在图8(b)中所示的形式的结构中的）对称和非对称 结构的交错。然而，该方法可以用于印刷这里所公开的目标结构中的任意结构。另外地，还 可以使用同一方法交错其他结构和/或更小特征的阵列。
[0132] 在另一个实施方式中，第一结构可以为虚拟结构。在这种结构中，虚拟结构不用于 产生如上所述的CoG偏移，焦距测量仅根据第二结构的非对称性而取得。具有这种虚拟结构 的产生的印刷结构将在量测工具的捕获窗口内的节距处具有所需的图案密度和非对称性 分布两者。虚拟结构可以采取任意形式(例如，每一对第二结构之间的非常高分辨率的多个 线)。
[0133] 将该方法用于提高图案密度不限于DBF量测，而是可以应用于提高图案密度的任 意量测特征和例如使用以弛豫节距印刷的特定成像效果的任意量测特征。
[0134] 以最宽的范围，该部分公开了一种经由一个或多个图案形成装置或图案形成装置 图案印刷复合结构的方法，其中该方法包括：
[0135] 执行第一曝光到衬底上，其中，第一曝光包括根据位于第一图案形成装置或第一 图案形成装置图案上的第一图案形成装置结构印刷第一印刷结构;和
[0136] 执行第二曝光到衬底上，与第一曝光相邻并且使得在衬底上存在第一曝光和第二 曝光的交叠区域，交叠区域包括第一印刷结构，
[0137] 其中，第二曝光包括在衬底上的交叠区域中根据位于第一图案形成装置或第一图 案形成装置上或第二图案形成装置或第二图案形成装置图案上的第二图案形成装置结构 印刷第二印刷结构，从而形成复合结构。
[0138] 图案形成装置或图案形成装置图案可以包括产品区域和产品区域周围的划线区 域，并且第一图案形成装置结构和第二图案形成装置结构可以位于该图案形成装置或图案 形成装置图案的划线区域中，或者不同的图案形成装置或图案形成装置图案的划线区域 中。第一图案形成装置结构可以位于划线区域的第一侧处，并且第二图案形成装置结构可 以位于产品区域与第一侧相对的侧上，使得第一图案形成装置结构位于与第二图案形成装 置结构(相对于单个轴线)直接相对。
[0139] 还公开了一种包括产品区域和产品区域周围的划线区域的图案形成装置，图案形 成装置还包括第一图案形成装置结构和位于图案形成装置的划线区域内的第二图案形成 装置结构;第一图案形成装置结构位于划线区域的第一侧处，并且第二图案形成装置结构 位于产品区域与第一侧相对的侧上，使得第一图案形成装置结构位于与第二图案形成装置 结构(相对于单个轴线)直接相对。
[0140] 虽然有关EUV光刻描述了实施方式，但这里的实施方式可应用于使用其他（例如， 更长)（例如193nm)波长的辐射的光刻过程。
[0141] 虽然在本文中对光刻设备在1C制造中的使用进行了具体参照，但应理解，这里所 述的光刻设备可以具有其他应用(诸如，集成光系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板 显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造）。技术人员将理解，在这种另选应用的场境 下，这里术语"晶片"或"管芯"的任意使用可以被认为分别与更通用的术语"衬底"或"目标 部分"同义。这里所提及的衬底可以在曝光之前或之后、在例如轨道(通常将一层抗蚀剂应 用于衬底并显影所曝光显影剂的工具）、量测工具和/或检查工具中处理。在可应用的情况 下，这里的公开可以应用于这种和其他衬底处理工具。进一步地，例如为了产生多层1C，可 以处理衬底多于一次，使得这里所用的术语衬底还可以提及已含有多个所处理层的衬底。
[0142] 虽然上面对本发明的实施方式在光学光刻中的使用进行了具体参照，但将理解， 本发明可以用于其他应用中（例如，压印光刻），并且在场境允许的情况下，不限于光学光 亥IJ。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌定义衬底上产生的图案。图案形成装置的形貌可 以通过应用电磁辐射、热、压力或其组合挤压到供给到上面固化抗蚀剂的衬底的一层抗蚀 剂中。在抗蚀剂固化之后，图案形成装置移出抗蚀剂，留下图案。
[0143] 这里所用的术语"辐射"和"束"包含所有类型的电磁辐射(包括紫外(UV)辐射(例 如，具有大约365、355、248、193、157或12611111的波长)和极紫外江群)辐射（例如，具有5-2〇11111 范围内的波长)以及粒子束(诸如离子束或电子束））。
[0144] 术语"透镜"在场境允许的情况下可以提及各种类型的光学部件(包括折射、反射、 磁、电磁或静电光部件）中的任意一个或组合。
[0145] 虽然上面已经描述了本发明的【具体实施方式】，但将理解，本发明另外可以与如所 述的不同地来实践。例如，本发明可以采取含有描述如上所公开的方法的一个或多个一系 列机器可读指令的计算机程序，或者内部存储有这种计算机程序的数据存储介质(例如，半 导体存储体、磁或光盘)的形式。
[0146] 上面描述旨在是说明性的，而不是限制性的。由此，对于本领域的一个技术人员将 明显的是，可以在不偏离下面陈述的权利要求的范围的情况下对所述的本发明进行修改。
【主权项】
1. 一种获得与光刻过程有关的焦距信息的方法，所述方法包括： 照射第一目标，所述第一目标包括交替的第一结构和第二结构，所述第二结构的形式 是依赖于焦距的，使得所述第二结构的形式依赖于用于形成所述第一目标的图案化的束的 焦距，并且所述第一结构的形式与所述第二结构不具有相同的焦距依赖性；以及 检测由所述第一目标散射的辐射，以针对所述第一目标获得表示所述第一目标的整体 非对称性的非对称性测量，所述非对称性测量指示形成所述第一目标时所述图案化的束的 所述焦距。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一结构的所述形式对形成所述第一目标时 的所述图案化的束的所述焦距不具有刻意的依赖性。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一结构的所述形式依赖于形成所述第一目 标时的所述图案化的束的所述焦距，所述焦距依赖性不同于所述第二结构的所述焦距依赖 性。4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述焦距依赖性对于所述第一结构和所述第二结 构不同，使得焦距偏移引起所述第一结构和所述第二结构的重心的沿相反方向的偏移。5. 根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中图案形成装置用于产生所述图案化的 束，所述图案形成装置包括用于形成所述第一结构的第一结构特征和用于形成所述第二结 构的第二结构特征，其中： 所述第一结构特征和所述第二结构特征两者包括用于形成低分辨率子结构的低分辨 率子结构特征；以及 所述第二结构特征和在所述第一结构的所述形式依赖于焦距的情况下的所述第一结 构特征包括用于形成高分辨率子结构的高分辨率子结构特征，使得所述第一目标中的高分 辨率子结构的数量和/或尺寸依赖于形成所述第一目标时的所述图案化的束的所述焦距。6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述低分辨率子结构的线宽在10nm至50nm之间，大 于所述高分辨率子结构的线宽。7. 根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中所述高分辨率子结构包括沿与所述低 分辨率子结构的方向垂直的方向延伸的多个伸长高分辨率子结构。8. 根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中所述高分辨率子结构包括平行于所述 低分辨率子结构设置的多个伸长高分辨率子结构。9. 根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中所述高分辨率子结构包括高分辨率子 结构的二维阵列。10. 根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其中所述高分辨率子结构包括具有不同 线宽的高分辨率子结构。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述高分辨率子结构以从所述低分辨率子结构 减少线宽的顺序设置。12. 根据权利要求5至11中任一项所述的方法，其中所述高分辨率子结构各具有小于 50nm的线宽。13. 根据权利要求5至12中任一项所述的方法，其中所述图案形成装置包括掩模效应特 征，所述掩模效应特征引起三维掩模效应，使得所述第一目标以最佳焦距形成，所述最佳焦 距与用于所述图案形成装置上的产品特征的最佳焦距偏移。14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述掩模效应特征包括所述高分辨率子结构中 的一个或多个。15. 根据权利要求5至权利要求12中任一项所述的方法，其中所述第一目标被配置为使 得所述非对称性测量包括由所述第一结构与所述第二结构之间的重心偏移造成的第一非 对称性分量和由所述第二结构的分布的非对称性造成的第二非对称性分量，并且其中所述 第一目标以最佳焦距形成，所述最佳焦距与用于所述图案形成装置上的产品特征的最佳焦 距偏移，所述最佳焦距偏移源自所述第二非对称性分量。16. 根据权利要求15所述的方法，还包括借助所述第一结构和所述第二结构的相对位 置和所述第二结构分布的变化来优化所述最佳焦距偏移。17. 根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括照射至少第二目标，所述第二目标包 括第三结构和第四结构，所述第四结构具有不同于所述第二结构的至少一个参数。18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述第三结构在所述第二目标中相对于所述第 四结构的布置类似于所述第一结构在所述第一目标中相对于所述第二结构的布置。19. 根据权利要求17或权利要求18所述的方法，还包括： 检测由所述第二目标散射的辐射，以对于所述第二目标获得第二非对称性测量； 确定所述第二非对称性测量与来自所述第一目标的所述非对称性测量之间的差异；以 及 使用所述差异确定焦距确定的符号。20. 根据权利要求17或权利要求18所述的方法，还包括： 构建所述第一目标和所述第二目标的多变量焦距模型；以及 使用所述模型确定焦距确定的所述符号和/或值。21. 根据权利要求5至20中任一项所述的方法，还包括在至少两次曝光中形成所述第一 目标，所述形成包括： 执行第一曝光到衬底上，其中所述第一曝光包括形成所述第一结构或所述第二结构； 和 执行第二曝光到所述衬底上，所述第二曝光与所述第一曝光相邻并且使得在所述衬底 上存在所述第一曝光和所述第二曝光的交叠区域，所述交叠区域包括所形成的所述第一结 构或所形成的所述第二结构， 其中所述第二曝光包括在所述衬底上的所述交叠区域中形成所述第一结构或所述第 二结构中的另一个，从而形成所述第一目标。22. 根据权利要求21所述的方法，其中所述第一结构和所述第二结构包括光致抗蚀剂 中的沟槽。23. 根据权利要求21或权利要求22所述的方法，其中所述图案形成装置包括产品区域 和所述产品区域周围的划线区域，并且所述第一结构特征和所述第二结构特征位于所述划 线区域中。24. 根据权利要求23所述的方法，其中所述第一结构特征位于所述划线区域的第一侧 处，并且所述第二结构特征位于所述产品区域的与所述第一侧相对的侧上，使得所述第一 结构特征相对于单个轴线与所述第二结构特征直接相对。25. 根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括使用所述非对称性测量确定用于形 成所述目标的所述图案化的束的焦距。26. 根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括执行校准过程以及监测和控制过程。27. 根据权利要求26所述的方法，包括:在所述校准过程期间，通过使用焦距和曝光偏 移的多个组合曝光校准衬底而使用所述图案化的束形成所述第一目标，其中所述照射和检 测在所述校准衬底上执行，并且包括根据焦距获得多个所述非对称性测量，并且所述方法 还包括根据多个所述非对称性测量和对应的焦距偏移计算焦距校准曲线。28. 根据权利要求27所述的方法，包括:在所述监测和控制过程期间，通过曝光监测衬 底而使用所述图案化的束形成所述第一目标，其中所述照射和检测在所述监测衬底上执 行，并且所述方法还包括使用所述焦距校准曲线将所述非对称性测量转换成焦距测量。29. 根据权利要求28所述的方法，其中所述监测衬底以刻意的焦距偏移曝光，所述焦距 偏移足以使得所有所述焦距测量在所述焦距校准曲线的峰的一侧上，并且所述方法还包括 计算实际焦距测量作为使用所述焦距校准曲线和所述刻意的焦距偏移获得的所述焦距测 量的差异。30. 根据权利要求28或权利要求29所述的方法，其中所述焦距测量用于优化随后光刻 过程期间的焦距设置。31. 根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述非对称性测量包括计算所检测的 正和负的更高衍射级之间的差。32. 根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述图案化的束具有5nm至20nm的范围 内的波长。33. 根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括作为光刻过程的一部分，使用图案化 的束形成所述目标。34. -种图案形成装置，包括用于图案化束以形成包括交替的第一结构和第二结构的 第一目标的第一图案，其中所述图案形成装置包括： 用于形成所述第一结构的第一结构特征;和 用于形成所述第二结构的第二结构特征， 其中所述第二结构特征被配置为使得所述第二结构的形式是依赖于焦距的，使得第二 结构的形式依赖于形成所述第一目标时的所述图案化的束的焦距，并且所述第一结构特征 被配置为使得所述第一结构的形式不具有与所述第二结构的形式相同的焦距依赖性。35. 根据权利要求34所述的图案形成装置，其中所述第一结构特征被配置为使得所述 第一结构的所述形式对形成所述第一目标时的所述图案化的束的所述焦距不具有刻意的 依赖性。36. 根据权利要求34所述的图案形成装置，其中所述第一结构特征被配置为使得所述 第一结构的所述形式依赖于形成所述第一目标时的所述图案化的束的所述焦距，所述焦距 依赖性不同于所述第二结构的焦距依赖性。37. 根据权利要求36所述的图案形成装置，其中所述第一结构特征被配置为使得所述 焦距依赖性以焦距偏移引起沿相反方向的、所述第一结构和所述第二结构的重心的偏移的 方式对于所述第一结构和所述第二结构而不同。38. 根据权利要求35至37中任一项所述的图案形成装置，其中： 所述第一结构特征和所述第二结构特征两者包括用于形成低分辨率子结构的低分辨 率子结构特征;并且 所述第二结构特征和在所述第一结构的所述形式是依赖于焦距的情况下的所述第一 结构特征包括用于形成高分辨率子结构的高分辨率子结构特征，使得所述第一目标中的高 分辨率子结构的数量和/或尺寸依赖于形成所述第一目标时的所述图案化的束的所述焦 距。39. 根据权利要求38所述的图案形成装置，其中所述高分辨率子结构特征包括沿与所 述低分辨率子结构特征的方向垂直的方向延伸的多个伸长高分辨率子结构特征。40. 根据权利要求38所述的图案形成装置，其中，所述高分辨率子结构特征包括平行于 所述低分辨率子结构特征设置的多个伸长高分辨率子结构特征。41. 根据权利要求38所述的图案形成装置，其中所述高分辨率子结构特征包括高分辨 率子结构特征的二维阵列。42. 根据权利要求38至41中任一项所述的图案形成装置，其中所述多个高分辨率子结 构特征包括具有不同线宽的高分辨率子结构特征。43. 根据权利要求42所述的图案形成装置，其中所述多个高分辨率子结构特征以从所 述低分辨率子结构特征减少线宽的顺序设置。44. 根据权利要求38至43中任一项所述的图案形成装置，其中所述高分辨率子结构特 征各具有小于50nm的线宽。45. 根据权利要求38至44中任一项所述的图案形成装置，包括产品特征和掩模效应特 征，所述掩模效应特征引起三维掩模效应，使得所述第一目标以最佳焦距形成，所述最佳焦 距与用于所述产品特征的最佳焦距偏离。46. 根据权利要求45所述的图案形成装置，其中所述掩模效应特征包括所述高分辨率 子结构中的一个或多个。47. 根据权利要求38至46中任一项所述的图案形成装置，可操作为根据光刻过程图案 化束，以形成所述第一目标。48. 根据权利要求38至47中任一项所述的图案形成装置，包括产品区域和所述产品区 域周围的划线区域，其中所述第一结构特征和所述第二结构特征位于所述划线区域内，所 述第一结构特征位于所述划线区域的第一侧处，并且所述第二结构特征位于所述产品区域 的与所述第一侧相对的侧上，使得所述第一结构特征相对于单个轴线与所述第二结构特征 直接相对。49. 根据权利要求48所述的图案形成装置，其中所述图案形成装置包括用于图案化束 以形成第二目标的第二图案，所述第二图案包括第三结构特征和第四结构特征，所述第四 结构特征具有不同于所述第二结构特征的至少一个参数。50. 根据权利要求49所述的图案形成装置，其中所述第三结构特征在所述第二图案中 相对于所述第四结构特征的布置类似于所述第一结构特征在所述第一图案中相对于所述 第二结构特征的布置。51. -种包括第一目标的衬底，所述第一目标具有交替的第一结构和第二结构，其中： 所述第一结构和所述第二结构两者包括低分辨率子结构;并且 至少所述第二结构包括高分辨率子结构，所述第一目标中的高分辨率子结构的数量 和/或尺寸由用于形成所述第一目标的图案化的束的焦距来确定。52. 根据权利要求51所述的衬底，其中所述高分辨率子结构包括沿与所述低分辨率子 结构的方向垂直的方向延伸的多个伸长高分辨率子结构。53. 根据权利要求51所述的衬底，其中所述高分辨率子结构包括平行于所述低分辨率 子结构设置的多个伸长高分辨率子结构。54. 根据权利要求51所述的衬底，其中所述高分辨率子结构包括高分辨率子结构的二 维阵列。55. 根据权利要求51至54中任一项所述的衬底，其中所述高分辨率子结构包括具有不 同线宽的高分辨率子结构。56. 根据权利要求55所述的衬底，其中所述高分辨率子结构以从所述低分辨率子结构 减少线宽的顺序设置。57. 根据权利要求41至56中任一项所述的衬底，其中所述高分辨率子结构各具有小于 50nm的线宽。58. 根据权利要求51至57中任一项所述的衬底，其中所述第一目标使用根据权利要求 34至50中任一项所述的图案形成装置来形成。59. 根据权利要求41至58中任一项所述的衬底，包括用于监测所述光刻过程的监测衬 底。60. 根据权利要求51至59中任一项所述的衬底，还包括至少第二目标，所述第二目标包 括第三结构和第四结构，所述第四结构具有不同于所述第二结构的至少一个参数。61. 根据权利要求60所述的衬底，其中所述第三结构在所述第二目标中相对于所述第 四结构的布置类似于所述第一结构在所述第一目标中相对于所述第二结构的布置。62. -种光刻设备，可操作为执行根据权利要求1至33中任一项所述的方法。63. -种计算机程序，包括描述根据权利要求1至33中任一项所述的方法的机器可读指 令的序列。64. -种数据存储介质，其中存储有根据权利要求63所述的计算机程序。
【文档编号】G03F7/20GK105980932SQ201480075272
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年11月20日
【发明人】Y·J·L·M·范多梅伦, P·D·恩格布罗姆, L·G·M·克塞尔斯, A·J·登博夫, K·布哈塔查里亚, P·C·欣南, M·J·A·皮特斯
【申请人】Asml荷兰有限公司