光刻设备和器件制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月16日提交的欧洲专利申请15177117.7的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及光刻设备和用于制造器件的方法。

背景技术：

光刻设备是将期望的图案施加到衬底上(通常是施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ic)的制造。在这种情况下，可以使用备选地被称为掩模或掩模版的图案形成装置来生成待形成在ic的单独层上的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括部分、一个或多个裸片)上。通常是经由成像到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来实现图案的转印。通常，单个衬底将包括相继被图案化的相邻目标部分的网络。常规的光刻设备包括：所谓的步进器，在所谓的步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来照射每个目标部分；以及所谓的扫描器，在所谓的扫描器中，通过在给定方向(“扫描”方向)上穿过辐射束扫描图案、同时在平行或反平行于该方向的方向上同步扫描衬底来照射每个目标部分。通过将图案压印到衬底上，也可以将图案从图案形成装置转印到衬底上。

通常，所制造的集成电路包括包含不同图案的多个层，每个层使用如上所述的曝光过程来生成。为了确保制造的集成电路的正确操作，相继曝光的层需要彼此适当对准。为了实现这一点，通常向衬底提供多个所谓的对准标记(也称为对准目标)，由此使用对准标记的位置来确定或估计先前曝光的图案的位置。如此，在将后续层曝光之前，确定对准标记的位置并将其用于确定先前被曝光的图案的位置。通常，为了确定这样的对准标记的位置，应用对准传感器，对准传感器可以例如被配置为将辐射束投影到对准标记或目标上，并基于所反射的辐射束来确定对准标记的位置。理想情况下，所测量的对准标记的位置将对应于标记的实际位置。然而，各种原因可能导致对准标记的测量位置与实际位置之间的偏差。特别地，对准标记的变形可能导致所提及的偏差。这样的变形可以例如由光刻设备外部的衬底的处理引起，这样的处理例如包括蚀刻和化学机械抛光。

结果，后续的层可能在与先前曝光的图案未对齐(即，未对准)的位置上被投影或曝光，导致所谓的重叠误差。

技术实现要素：

期望提供一种用于测量对准标记在衬底上的位置的测量方法，从而使得能够更准确地确定对准标记的实际位置。

在本发明的第一方面中，提供了一种光刻设备，包括：

照射系统，被配置为调节辐射束；

支撑件，被构造为支撑图案形成装置，图案形成装置能够在辐射束的截面中向辐射束赋予图案以形成经图案化的辐射束；

衬底台，被构造为保持衬底；以及

投影系统，被配置为将经图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，

其中设备进一步包括对准系统，对准系统被配置为针对衬底上存在的一个或多个对准标记来执行：

-通过应用相应的多个不同的对准测量参数来针对对准标记进行多个对准标记位置测量，从而获得针对对准标记的多个测量的对准标记位置；

设备还包括处理单元，处理单元被配置为：

-针对多个对准标记位置测量中的每一个，确定作为预期对准标记位置与所测量的对准标记位置之间的差异的位置偏差，所测量的对准标记位置是基于相应的对准标记位置测量来确定的；

-定义作为位置偏差的可能原因的函数集合，函数集合包括表示衬底的变形的衬底变形函数以及表示一个或多个对准标记的变形的至少一个标记变形函数；

-生成矩阵等式pd＝m*f，由此将包括位置偏差的向量pd设置为等于由权重系数矩阵m表示的、向量f的加权组合，向量f包括衬底变形函数和至少一个标记变形函数，由此与至少一个标记变形函数相关联的权重系数根据所应用的对准测量而变化；

-确定矩阵m的权重系数的值；

-确定矩阵m的逆矩阵或伪逆矩阵，由此获得衬底变形函数的值作为位置偏差的加权组合；

-应用衬底变形函数的值来执行目标部分与经图案化的辐射束的对准。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施例，其中对应的附图标记表示对应的部分，并且其中：

图1描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备；

图2描述了应用不同测量参数时的若干可能的对准测量结果；

图3描绘了可能的衬底变形；

图4描绘了对准标记和可能的对准标记变形的截面；

图5描绘了衬底的堆叠的一部分的模拟模型；

图6描绘了能够进行不对称测量的对准系统。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。设备包括：被配置为调节辐射束b(例如，uv辐射或任何其他合适的辐射)的照射系统(照射器)il；被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)ma并连接到第一定位装置pm的掩模支撑结构(例如，掩模台)mt，第一定位装置pm被配置为根据某些参数将图案形成装置精确地定位。设备还包括被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂布的晶片)w并连接到第二定位装置pw的衬底台(例如，晶片台)wt或“衬底支撑件”，第二定位装置pw被配置为根据某些参数将衬底精确地定位。设备还包括投影系统(例如，折射式投影透镜系统)ps，投影系统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。

照射系统可以包括用于对辐射进行引导、成形或控制的各种类型的光学组件(例如，折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学组件、或其任何组合)。

掩模支撑结构支撑图案形成装置(即，承受图案形成装置的重量)。掩模支撑结构以取决于图案形成装置的定向、光刻设备的设计以及其他条件(例如，图案形成装置是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案形成装置。掩模支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。掩模支撑结构可以是例如可以根据需要固定或移动的框架或台。掩模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。本文中术语“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。

本文所使用的术语“图案形成装置”应被广义地解释为指代可以用于在辐射束的截面中向辐射束赋予图案以在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。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。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(例如，集成电路)中的特定功能层。

图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程lcd面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移以及衰减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，小反射镜中的每一个都可以单独地倾斜，以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。

本文所使用的术语“投影系统”应被广义地解释为包括任何类型的投影系统，根据所使用的曝光辐射、或其他因素(例如，使用浸没液体或使用真空)包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电光学系统、或其任何组合。本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”同义。

如这里所描述的，设备是透射类型的(例如，采用透射型掩模)。备选地，设备可以是反射类型的(例如，采用如上所述的可编程反射镜阵列类型或采用反射型掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多个掩模台或“掩模支撑件”)的类型。在这样的“多台”机器中，可以并行使用附加的台或支撑件，或者可以在一个或多个台或支撑件上执行预备步骤，同时使用一个或多个其他台或支撑件来进行曝光。

光刻设备也可以是如下类型，其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间(例如，掩模和投影系统之间的空间)。浸没技术可以用于增加投影系统的数值孔径。本文所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸入液体中，而仅意味着在曝光期间，液体位于投影系统和衬底之间。

参考图1，照射器il从辐射源so接收辐射束。源和光刻设备可以是分离的实体，例如当源是准分子激光器时。在这样的情况下，源不被认为形成光刻设备的一部分，并且借助于射束传递系统bd，辐射束从源so传递到照射器il，射束传递系统bd包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻设备的整体部分。源so和照射器il连同射束传递系统bd(根据需要)可以被称为辐射系统。

照射器il可以包括被配置为调节辐射束的角度强度分布的调节器ad。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的至少外径向范围和/或内径向范围(通常被分别称为σ-外和σ-内)的强度分布。另外，照射器il可以包括诸如积分器in和聚光器co的各种其他组件。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入射在被保持在掩模支撑结构(例如，掩模台mt)上的图案形成装置(例如，掩模ma)上，并被图案形成装置图案化。穿过掩模ma之后，辐射束b传递通过投影系统ps，投影系统ps将射束聚焦到衬底w的目标部分c上。借助于第二定位装置pw和位置传感器if(例如，干涉量测装置、线性编码器或电容式传感器)，可以精确地移动衬底台wt，例如以将不同的目标部分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，第一定位装置pm和另一位置传感器(在图1中未明确描绘)可以被用于相对于辐射束b的路径来精确定位掩模ma。通常，掩模台mt的移动可以借助于形成第一定位装置pm的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现。类似地，衬底台wt或“衬底支撑件”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来实现。在步进器的情况下(与扫描器相对)，掩模台mt可以仅连接到短行程致动器，或者可以被固定。掩模ma和衬底w可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来进行对准。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，在掩模ma上提供多于一个裸片的情况下，掩模对准标记可位于裸片之间。

所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一个：

1.在步进模式中，掩模台mt或“掩模支撑件”以及衬底台wt或“衬底支撑件”保持基本静止，同时赋予辐射束的整个图案被一次投影到目标部分c上(即，单次静态曝光)。然后衬底台wt或“衬底支撑件”沿x和/或y方向偏移，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了在单次静态曝光中成像的目标部分c的尺寸。

2.在扫描模式中，同步扫描掩模台mt或“掩模支撑件”以及衬底台wt或“衬底支撑件”，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分c上(即，单次动态曝光)。衬底台wt或“衬底支撑件”相对于掩模台mt或“掩模支撑件”的速度和方向可以通过投影系统pl的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。

3.在另一模式中，保持着可编程图案形成装置的掩模台mt或“掩模支撑件”被保持为基本静止，并且在赋予辐射束的图案被投影到目标部分c上的同时移动或扫描衬底台wt或“衬底支撑件”。在该模式中，通常使用脉冲辐射源，并且在衬底台wt或“衬底支撑件”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利用可编程图案形成装置(例如，上述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变型或完全不同的使用模式。

根据本发明的一个实施例，光刻设备还包括对准系统as，对准系统as被配置为确定衬底上存在的一个或多个对准标记的位置。

根据本发明，所应用的对准系统被配置为执行多个不同的对准测量，由此获得针对所考虑的对准标记的多个测量的对准标记位置。在本发明的含义内，针对特定对准标记执行不同对准测量意味着使用不同测量参数或特性来执行对准测量。这样的不同测量参数或特性可以例如包括使用不同的光学属性来执行对准测量。作为示例，根据本发明的光刻设备中所应用的对准系统可以包括：对准投影系统，被配置为将具有不同特性或参数的多个对准射束投影到衬底上的对准标记位置上；以及检测系统，被配置为基于离开衬底的反射射束来确定对准位置。

在本发明的含义内，由对准系统应用的不同测量参数或特性至少包括对准射束的偏振差异或频率分量差异。

根据本发明的对准系统因此可以使用不同的测量参数或特性(例如，使用具有不同颜色(即，频率)的对准射束)来确定对准标记的位置。

通常，由对准系统执行的这样的对准标记测量的目的是确定或估计下一曝光过程的目标部分(例如，图1所示的目标部分c)的位置。

为了确定这些目标部分位置，测量对准标记的位置(例如，设置在围绕目标部分的划线中)。当所测量的对准标记位置偏离标称或预期位置时，可以假定下一曝光应发生的目标部分也具有偏离的位置。使用所测量的对准标记的位置，可以确定或估计目标部分的实际位置，从而确保可以在适当位置执行下一曝光，从而将下一曝光对准目标部分。

在所测量的对准标记位置偏离预期位置或标称位置的情况下，倾向于将其归因于衬底的变形。可以例如由衬底经历的各种过程引起衬底的这种变形。当多个测量的对准标记位置可用并且确定位置偏差(即，预期对准标记位置的偏差)时，这些偏差可以被例如拟合到函数，以描述衬底的变形。这可以例如是描述作为(x，y)位置的函数的偏差δ(x，y)的二维函数。使用这样的函数，然后可以确定或估计需要投影下一层或图案的目标部分的实际位置。

通常，根据所使用的测量特性(例如，所应用的对准射束的类型)，期望所测量的对准标记位置不会偏离。

然而，本发明人已发现，由对准系统执行的对准位置测量可能由于对准标记本身的变形或不对称性而受到干扰。换言之，由于对准标记的变形，与对准标记不变形的情况相比，可以获得偏离的对准标记位置测量。在不采取任何措施的情况下，这样的偏离的对准标记位置测量可能导致对准标记位置的错误确定。还观察到，该类型的偏差(即，由对准标记变形引起的偏离的位置测量)取决于所应用的测量特性。例如，当使用不同的测量特性(例如，使用具有不同频率的对准射束)来测量对准标记位置时，这可能导致不同的结果(即，针对对准标记的不同的测量位置)。

如此，当使用多个不同的测量特性(例如，使用具有不同频率的对准射束)来测量对准标记的位置时，获得不同的结果，例如，基于测量可以获得多个不同的对准标记位置。

从上面可以看出，对准测量过程的结果应是实际衬底变形的评估(即，对准标记的实际位置的评估)，实际衬底变形的评估随后可用于确定目标部分的实际位置，以用于后续曝光。

鉴于所描述的效果(特别是对准标记变形的效果)，所测量的对准标记位置(即，从不同测量(即，使用不同的测量特性)导出的对准标记位置)受到实际(未知)衬底变形和发生的(未知)标记变形二者的影响。这两种效果均可以导致预期对准标记位置与所测量的对准标记位置之间的偏差。这样，当观察到位置偏差时，该位置偏差可能由实际的衬底变形引起或由对准标记变形引起或由其组合引起。

图2示意性地描绘了一些可能的场景；假定执行三个测量m1、m2、m3来确定对准标记x的位置。图2(a)示意性地示出了对准标记的标称位置或预期位置e以及所测量的位置m1、m2、m3。图2(a)进一步示出了对准标记的实际位置a。可以看出，所执行的测量中没有测量提供实际位置偏差(e-a)的精确表示。

图2(a)中所描绘的场景因此涉及对准标记的实际位移(实际对准标记位置a不同于预期位置e)与引起偏离的测量的标记变形的组合。

图2(b)示出了一个备选场景，其中在测量(m1、m2、m3)中观察到差异，所测量的位置不同于预期位置e，而实际位置a被假定为与预期位置e重合。在该场景中，测量将暗示存在对准标记的位置偏差，而实际上不存在，即，对准标记的位置未受衬底变形的影响。

图2(c)示意性地示出了第三场景，其中所有三个测量m1、m2、m3重合并且与实际位置a重合。当不存在影响测量的对准标记变形时，可能发生这样的场景。

从所描绘的各种场景中可以明显看出，需要能够区分标记变形的效果和衬底变形的效果，以对实际的对准标记位置进行适当的评估。

本发明提供了实现将这两种效果分离的方法。在一个实施例中，根据本发明的光刻设备可以包括处理单元pu(参见图1)来执行将两种效果分离所需的操作。这样的处理单元pu因此可以包括处理器、微处理器、计算机等。

首先，本发明提供了将对准标记测量与对准标记位置偏差的不同原因链接的一般化的公式；指代所测量的对准标记位置(即，从测量导出的对准标记位置)与实际对准标记位置之间的差的偏差。

作为一般化的公式，本发明提出将所观察到的位置偏差(即，所测量的对准标记位置与预期位置之间的差)描述为衬底变形函数与一个或多个标记变形函数的组合(例如，加权组合)。这些函数可以例如是根据(预期的)标记位置来描述衬底变形或标记变形的效果的离散函数。

此处应用以下术语：

sd用于表示衬底变形函数；

md用与表示标记变形函数；

pd指代位置偏差，即，对准标记的预期位置与所测量的对准标记位置之间的差异。

mc指代应用于测量对准标记位置的测量参数或特性。

使用该术语并假定一个衬底变形函数sd和两个标记变形函数md1、md2，在本发明的实施例中，在特定衬底s上提供的特定标记m的位置偏差可以表示为：

pd(m,s,mc)＝sd(m,s)+c1，mc*md1(m,s)+c2，mc*md2(m,s)(1)

在等式(1)中，使用特定测量特性mc测量的衬底s上针对给定标记m的位置偏差pd被表示为衬底变形函数sd与标记变形函数md1和md2的加权组合。标记变形函数md1和md2表示标记变形，并且对于每个标记m和衬底s，标记变形函数md1和md2可以不同。此外，如上所述，当应用不同的测量条件时，标记变形对对准标记位置的测量的效果可以不同。在等式1中，这由权重系数c1,mc和c2,mc表示。通过这样做，根据所使用的测量特性mc，针对衬底s上的给定标记m的位置偏差pd可以具有不同的值。如等式(1)中进一步所示，等于1的权重系数被应用于衬底变形函数sd；通过这样做，假定衬底变形函数sd来描述(针对衬底s上的给定标记m)特定标记m的实际位置偏差。

如上所述，这样的衬底变形可能由在衬底上执行的各种过程(例如，在两个连续层的曝光之间)引起。

图3示意性地示出了可以通过二维衬底变形函数sd来描述的、实践中可能遇到的变形图案。在图3中，衬底的轮廓300被示意性地示出，轮廓300与指示衬底在特定位置处的变形的多个箭头310组合。可以例如由于衬底的不均匀加热或冷却而引起这样的特定变形图案。

关于标记变形函数md1、md2(也称为标记变形或标记不对称性)，这些可以例如表示特定类型的标记变形，例如，标记的底部部分不是平行于衬底表面的平面，而是与衬底表面的平面呈一定角度，或者例如，标记的一个或多个侧壁处于大于或小于90度的角度。

图4中示意性地示出了这样的标记变形函数。

图4示意性地示出了对准标记400(的一部分)的截面图。

图4(a)示意性地示出了没有任何变形的对准标记400，即，对准标记400具有基本垂直的侧壁410和基本水平的底部部分420。

图4(b)示意性地示出了具有倾斜侧壁430的对准标记400。这样的倾斜侧壁可以被认为是标记变形，并且可以被描述为例如描述针对每个对准标记的侧壁的实际角度的函数。

图4(c)示意性地示出了具有倾斜的底部部分440的对准标记400。这样的倾斜的底部部分也可以被认为是标记变形，并且可以被描述为例如描述对准标记的实际倾斜角度的函数。

因此，图4(b)和图4(c)图示了可能对标记位置测量产生影响的两个可能的标记变形函数。

注意标记变形函数md因此是描述一个或多个衬底上的一个或多个标记的实际物理变形的函数。如等式(1)所示的初始未知的权重系数c1，mc和c2，mc因此描述了特定标记变形对标记位置测量的影响。权重系数c1，mc和c2，mc因此将特定的变形转换为位置偏差。

作为示例，特定标记变形函数(例如，标记变形函数md1)可以通过指定变形角度来描述针对给定标记的变形，变形角度例如对应于如图4所示的角度α或β。权重系数c1，mc然后可以针对特定的测量参数或特性来描述每单位变形角度的位置偏差。

如上所述，特定标记变形(例如，如图4(b)和图4(c)所示的标记变形)根据测量特性mc可能导致不同的对准标记位置测量。

为了进一步图示这一点，在应用三个不同的测量特性mc(被称为“红(red)”、“绿(green)”、“蓝(blue)”的测量特性)的情况下，等式(1)可以被表示为以下等式集合：

pd(m，s，red)＝sd(m，s)+c1，red*md1(m，s)+c2，red*md2(m，s)

pd(m，s，green)＝sd(m，s)+c1，green*md1(m，s)+c2，green*md2(m，s)(22)

pd(m，s，blue)＝sd(m，s)+c1，blue*md1(m，s)+c2，blue*md2(m，s)

或者

如可以进一步注意到的，在所描述的实施例中，假定衬底变形函数sd独立于所使用的测量特性。在等式(3)中，向量pd表示已知的位置偏差(确定为使用不同的测量参数或特性所测量的对准标记位置(即，从特定对准标记位置测量导出的对准标记位置)与期望或标称对准标记位置之间的差异)，向量f表示最初未知的衬底和标记变形函数，并且矩阵m被称为未知权重系数矩阵(也称为混合矩阵)，矩阵m描述不同变形函数如何贡献于向量pd的位置偏差，矩阵m包括上述权重系数。

作为更一般的公式，通过应用nmc个不同的测量特性mc，针对衬底s上的特定标记m导出的位置偏差可以被表示为：

其中，pd为包括位置偏差pd(1)至pd(nmc)的向量，nmc为测量参数或特性mc的个数；f是包括衬底变形函数sd和至少一个标记变形函数md(1)至md(nmd)的向量，nmd是标记变形函数的数目；并且m表示包括权重系数m(i，j)的混合矩阵。

因此，等式(3)或更一般的等式(4)针对特定衬底s上存在的给定对准标记m将位置偏差集合(位置偏差是预期对准标记位置与所测量的对准标记位置之间的差异，基于对准标记位置测量来确定所测量的对准标记位置)描述为未知函数集合的未知加权组合，未知函数集合包括表示衬底的变形的衬底变形函数以及表示对准标记的变形的至少一个标记变形函数。

在矩阵形式中，包括从对准标记位置测量导出的位置偏差集合的向量pd因此被设置为等于未知混合矩阵m与包括未知函数集合的向量f的矩阵乘积。

本发明的一个目的是将实际的衬底变形与发生标记变形引起的效果分离。为了实现该目的，需要求解等式(3)或更一般的等式(4)来获得由衬底变形函数sd表示的实际衬底变形的表达式。

本发明提供了实现该目的若干方法。这些方法中的一些包括以下步骤：

–在第一步骤中，确定矩阵m的权重系数m(i，j)；

–在第二步骤中，确定矩阵m的逆矩阵或伪逆矩阵m^-1。

一旦执行了两个步骤，等式(4)可以被重写为：

m^-1*pd＝f(5)

使用等式(5)，衬底变形sd可以表示为已知位置偏差的已知加权组合，逆矩阵或伪逆矩阵m^-1的元素用作加权系数。

为了确定矩阵m的权重系数，本发明以各种方式来实现这一点。

确定矩阵m的权重系数的第一方法是将待求解的等式(即，等式(3)或等式(4))作为盲源分离问题考虑。盲源分离(bss)问题在现有技术中是已知的，并且涉及在对源信号或源信号混合的方式不知道或知之甚少的情况下，从混合观察信号集合中分离源信号集合。盲源分离问题通常严重欠定。这样，为了达到期望的解决方案，可以设置一个或多个条件(解决方案必须满足的条件)，因此限制了可能的解决方案的数目。

求解这样的bss问题的已知方法可以例如基于所谓的主成分分析(pca)或独立成分分析(ica)。pca和ica均对解决方案提出了不同的条件，从而限制了可能的解决方案。当使用pca求解bss问题时，基本思想是找到混合矩阵系数以及对应的信号成分，从而选择信号成分，使得第一主成分具有最大可能的方差(即，考虑尽可能大的数据变化性)，而每个后续的成分在与先前的成分正交的(即，不相关的)约束条件下可能具有最高的方差。

使用这些约束，pca基本上等于奇异值分解。为了针对pca得到唯一的解，可以隐含地做出以下假设：

-信号成分正交，即，不相关；

-混合矩阵m的列正交；

发明人已发现，尽管第一假设可能成立，但第二假设不太可能。这样，为了解决如上所述将衬底变形效果和标记变形效果分离的问题，pca可能不是求解等式(3)或(4)的优选方式。

作为主成分分析的备选方案，也可以通过所谓的独立成分分析(ica)来求解盲源分离问题等。使用ica作为确定权重系数矩阵或混合矩阵m的工具也意味着某些假设：

-信号成分是统计独立的；

-信号成分是非高斯分布的。

鉴于上述待求解的问题，发明人发现信号成分可以是统计独立的，并且信号成分可能是非高斯分布的。

这样，在本发明的一个实施例中，应用ica来求解等式(3)或(4)，尤其是用来确定混合矩阵m的权重系数。

为了应用ica，需要有相对大量的测量(也称为已知的混合物)。因此，为了应用ica，需要针对多个对准标记来进行对准测量。通常，这不会引起问题，因为通常在衬底上相对大量的对准标记是可用的并对其进行测量以便获得对实际衬底变形的准确评估。

此外，为了改进ica的鲁棒性，可以使用多个衬底的对准标记位置测量。

在应用ica来确定权重系数矩阵m的权重系数的本发明的实施例中，应用附加的约束或条件，附加的约束或条件提供了更加准确的权重系数的确定(应用约束或经调节的ica的这样的实施例简称为cica方法或实施例)：在待求解等式(即，等式(4))的一般公式中，混合矩阵m是(nmc×nmd+1)矩阵(nmc是所应用的测量特性mc的数目，nmd是标记变形函数的数目，并且假定一个衬底变形函数)，每个权重系数或矩阵元素未知。

然而，如上所述，可以假定实际的衬底变形(例如，由衬底变形函数sd描述)独立于所应用的测量特性mc。换言之，发现与衬底变形函数相关联的混合矩阵m的列(例如，等式(3)的混合矩阵m中的列1)的所有权重系数都等于1。当应用该附加的约束或条件时，剩余的权重系数可以通过ica来确定。使用该方法，已观察到，可以实现衬底变形函数和标记变形函数(一个或多个)的更精确地分离。在该方面，应注意，也可以考虑其他盲源分离算法，作为所描述的cica方法的备选方案。

确定混合矩阵m的权重系数的第二个方法是利用所谓的堆叠信息进行模拟。在本发明的含义内，堆叠指代在衬底上施加的层的集合，例如由于使用不同的材料，所述层具有不同的光学或电磁属性。

当所测量的对准标记的几何形状已知时，结合描述堆叠或堆叠的一部分的光学数据和几何数据，可以模拟某些对准标记变形(例如，如图4(b)和图4(c)所示的变形)的效果，从而提供与标记变形函数相关联的权重系数的值。

图5示意性地示出了层的堆叠510的一部分的截面图，所述层中的一个层包含对准标记500。

为了获得与标记变形函数相关联的权重系数的值，可以执行以下步骤：

-生成表示所施加的堆叠的至少一部分的模型，模型包括对准标记和标记变形(图5中未示出)；

-当特定射束(例如，具有特定光学属性)被投影到堆叠上时，模拟堆叠的响应；

-基于响应和所施加的标记变形来确定一个或多个权重系数。

作为示例，可以执行模拟来评估所描绘的堆叠510对辐射束520(例如，适合于执行对准测量的辐射束)的响应。根据辐射束的光学属性(例如，频率或频率分量)，辐射束520的投影可以导致特定的响应(即，特定的反射射束530或射束集合)。该特定的响应530可以至少部分地通过模型中所应用的标记变形来实现。

通过将响应530与没有对标记变形进行建模时对辐射束520的响应进行比较，变形的效果可以被量化，从而提供混合矩阵m的权重系数之一的值。通过针对各种不同的辐射束(即，对应于使用不同的测量特性或参数)重复所描述的步骤，可以针对多个测量特性来确定与特定标记变形相关联的权重系数，由此提供混合矩阵m的特定列中权重系数的值。

这样，通过模拟，可以通过模拟来确定与一个或多个标记变形函数相关联的权重系数(即，等式(4)中列2至列nmd+1中的权重系数)。

此外，如上所述，与衬底变形函数sd相关联的权重系数(即，等式(4)的矩阵m的列1中的权重系数)可以被设置为等于1。

另一备选方案是使用来自先前衬底的重叠数据来确定等式(5)中逆矩阵或伪逆矩阵m^-1的权重系数，先前衬底已经历与待确定的衬底变形的衬底所经历的过程相同或相似的过程。由于这些数据不可用于其中待确定衬底变形的衬底，所以来自先前衬底的重叠数据可以与根据本发明执行的对准标记位置测量组合使用，以便确定混合矩阵m的权重系数。

等式5可以变为：

f＝m^-1*pd＝n*pd(5)

其中n被定义为等式(4)中m的逆矩阵或伪逆矩阵。

重叠数据可以包括但不限于在垂直于将衬底的目标部分图案化的辐射束的方向上的位移。

一旦确定了混合矩阵m的权重系数m(i，j)，则需要确定逆矩阵或伪逆矩阵m^-1。

在混合矩阵m的列彼此独立的情况下，可以示出，混合矩阵m的伪逆矩阵提供分解矩阵，分解矩阵将对准测量分解为可以与标记变形隔离的衬底变形。

发明人进一步发现，可能不要求混合矩阵m的所有列彼此独立。

为了将衬底变形与标记变形分离，矩阵m中与衬底变形函数相关联的列与其他列独立就足够了，其他列与一个或多个标记变形函数相关联。

在这样的情况下，可能无法获得标记变形函数的准确分离。然而，由于本发明的目的是将实际的衬底变形与标记变形的效果分离，所以不需要将单独的标记变形函数实际分离。

在混合矩阵m中与衬底变形函数相关联的列依赖于其他列的情况下，不可能将衬底变形与标记变形分离。

在注意到这样的依赖性的情况下，可以采取以下措施中的任一个来缓解这样的依赖性。

-使用附加的不同测量参数或特性来增加每个对准标记的对准测量的数目。作为示例，在使用具有不同颜色的两个对准射束不足以执行对准测量的情况下，使用具有另一颜色的对准射束来添加第三测量可能是有利的。通过这样做，混合矩阵m的列可以变得更加线性独立。以类似的方式，使用对准射束的不同偏振状态来应用附加的测量也可能是有益的。

-执行更具体的对准测量，特别是不对称性测量。

在本发明的含义内，不对称性测量指代在对准测量期间执行的特定附加测量。

图6示意性地图示了这样的对准测量。图6示意性地示出了对准系统600，对准系统600被配置为通过将对准射束620投影到对准标记610上来确定对准标记610的位置。反射射束(一个或多个)630随后经由透镜系统640(例如，经由光栅660等)被提供给检测器650。基于由检测器650检测的强度，确定对准标记610与对准系统600的光栅660或检测器650的相对位置。

然后可以使用所确定的该相对位置来确定例如在矩阵等式(3)或(4)中所应用的位置偏差pd。图6进一步示意性地示出了透镜系统630的光瞳平面670以及可以测量反射射束(一个或多个)630的强度的两个位置680。在一个实施例中，可以选择位置来使得能够测量反射射束630的-1和+1阶。

发明人已经观察到，在所测量的对准标记610变形(例如，包括如图4(b)、图4(c)所示的变形)的情况下，可以在光瞳平面中的不同位置(例如，位置680)处所测量的强度之间观察到不对称性。这样的不对称性测量(例如，提供所观察的+1反射阶强度与-1反射阶强度之间的差异)提供了关于发生的标记变形的附加信息。

具体而言，在本发明的一个实施例中，这样的不对称性测量被包括在矩阵等式(3)或(4)中。与位置偏差pd类似，对准系统的光瞳平面中的不对称性测量或所观察的强度不对称性可以被认为由发生的不同标记变形的加权组合或者混合引起。从等式(3)开始，并且假设对于红(red)、绿(green)、蓝(blue)的每个颜色，可以得到不对称性测量，称为am的不对称性测量可以被包括在下式中：

与等式(3)相比，使用标记变形函数md1和md2的权重系数am(i，j)，不对称性测量am作为加权组合而被包括。注意，如上所述，认为衬底变形sd对于在对准系统600的光瞳平面中所感知的不对称性没有贡献。因此，对于不对称性测量am，将与衬底变形函数sd相关联的权重系数设置为零。

以与上述方式类似的方式，可以通过考虑表示盲源分离问题的等式来确定等式(6)的扩展矩阵的权重系数，例如可以使用独立成分分析ica来求解盲源分离问题。从等式(6)可以看出，通过将与针对非对称性测量am的衬底变形函数sd相关联的权重因子设置为零，应用了附加约束，这可以有助于使用ica来确定权重系数。

还值得注意，还可以通过模拟、以与上面关于权重系数m(i，j)描述的方式类似的方式来确定权重系数am(i，j)。

尽管在本文中可能具体参考在ic制造中使用光刻设备，但是应理解，本文所描述的光刻设备可以具有其他应用(例如，制造集成光学系统、用于磁畴存储器、平板显示器、液晶显示器(lcd)、薄膜磁头等的引导或检测模式)。本领域技术人员将认识到，在这样的备选应用的上下文中，本文中术语“晶片”或“裸片”的任何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。在曝光之前或之后，可以在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并将曝光的抗蚀剂显影的工具)、量测工具和/或检验工具中处理本文参考的衬底。在适用的情况下，本文的公开内容可以应用于这样的衬底处理工具和其他衬底处理工具。此外，衬底可以被多次处理，例如以创建多层ic，使得本文所使用的术语衬底还可以指代已包含多个经处理的层的衬底。

尽管以上已在光学光刻的上下文中对本发明的实施例的使用进行了具体的参考，但是应理解，本发明可以用于其他应用(例如，压印光刻)，并且在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定了衬底上创建的图案。图案形成装置的形貌可以被压入提供给衬底的抗蚀剂层中，由此抗蚀剂通过施加电磁辐射、热、压力或其组合被固化。在抗蚀剂固化之后，图案形成装置从抗蚀剂中移出，留下图案。

本文中使用的术语“辐射”和“射束”包括所有类型的电磁辐射(包括紫外(uv)辐射(例如，具有或约365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和远紫外(euv)辐射(例如，具有在5nm-20nm范围内的波长))以及诸如离子束或电子束的粒子束。

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组件(包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学组件)中的任一个或其组合。

尽管以上已描述了本发明的具体实施例，但是应理解，可以以与上述方式不同的方式来实践本发明。例如，本发明可以采用计算机程序(包含描述如上所公开的方法的一个或多个机器可读指令序列)的形式或者具有存储在其中的这样的计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员，可以在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，对所描述的本发明进行修改是显而易见的。