本申请要求于2016年9月28日递交的欧洲申请15187192.8的优先权，该欧洲申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术：
光刻投影设备可以用于例如制造集成电路(ic)。在这种情况下，图案形成装置(例如掩模)可以包含或提供对应于ic的单层的至少一部分的电路图案(“设计布局”)，并且可以由诸如通过图案形成装置上的电路图案辐射已经涂覆有辐射敏感材料(“抗蚀剂”)层的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或更多个管芯)的方法将该电路图案转移到该目标部分上。通常，单个衬底包含多个相邻目标部分，电路图案由光刻投影设备被连续地转移到所述多个相邻目标部分，一次一个目标部分。在一种类型的光刻投影设备中，将整个图案形成装置上的电路图案一次转移到一个目标部分上；这种设备通常被称作晶片步进器。在通常被称作步进扫描设备的可替代设备中，投影束沿给定参考方向(“扫描”方向)横跨图案形成装置进行扫描，同时沿平行或反向平行于该参考方向的方向同步地移动衬底。图案形成装置上的电路图案的不同部分被逐渐地转移到一个目标部分。通常，由于光刻投影设备将会具有一放大因子m(通常＜1)，所以衬底被移动的速度f将会是投影束扫描图案形成装置的速度的m倍因子。
在将电路图案从图案形成装置转移到衬底之前，衬底可以经历各种工序，诸如涂底料、抗蚀剂涂覆及软焙烤。在曝光之后，衬底可以经受其它工序，诸如曝光后焙烤(peb)、显影、硬焙烤、以及转移的电路图案的测量/检查。这一系列工序用作制作器件(例如ic)的单层的基础。然后，衬底可以经历各种过程，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，这些过程都意图完成器件的单层。如果在器件中需要几个层，则针对每一层重复整个工序或其变型。最终，在衬底上的每一个目标部分中将会出现一器件。然后，通过诸如切割或锯切等技术来使这些器件彼此分离开，由此，可以将单独的器件安装在载体上、连接至引脚等。
为了监视图案形成过程(即，涉及制作图案化的结构的器件制造的过程，包括例如光学光刻术、压印、抗蚀剂处理、蚀刻、显影、焙烤等)的一个或更多个步骤，检查图案化的衬底并且测量图案化的衬底的一个或更多个参数。所述一个或更多个参数可以包括例如形成于图案化的衬底中或上的连续层之间的重叠误差和/或已显影的感光抗蚀剂的临界尺寸(例如线宽)。可以对产品衬底自身的目标和/或对设置在衬底上的专用量测目标执行这种测量。存在用于对在图案形成过程中形成的微观结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜及各种专用工具。
一种快速且无损伤形式的专用检查工具是散射仪，其中，将辐射束引导到衬底上的目标上并且测量散射的和/或反射的(或者更通常地被改变方向的)束的属性。通过比较束在其已从衬底改变方向之前和之后的一个或更多个属性，可以确定衬底(例如，衬底的层中的一个或更多个层以及形成于该一个或更多个层中的一个或更多个结构)的一个或更多个属性。两种主要类型的散射仪是已知的。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量被改变方向到特定窄角度范围中的辐射的光谱(作为波长的函数的强度)。角度分辨散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度的函数的改变方向后的辐射的强度。
散射量测的一种特定应用是在周期性目标内的特征不对称性的测量中。这种散射量测可以用作例如重叠误差的量度，但其它应用也是已知的。散射量测的另一种应用是导出目标或器件结构的感兴趣的参数，诸如临界尺寸、侧壁角度等。在角度分辨散射仪中，可以通过比较衍射光谱的相对部分(例如，比较周期性光栅的衍射光谱中的-1阶及+1阶)来测量不对称性。该量测可以仅在角度分辨散射量测中完成，如在例如美国专利申请公开出版物us2006-066855中描述的，该美国专利申请公开出版物的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术实现要素：
本文描述了一种方法，所述方法包括：通过使用计算机系统针对于形状拟合第一阶的子形状；通过所述计算机系统确定所述拟合的误差；以及通过使用所述计算机系统针对于所述误差拟合第二阶的子形状。
根据实施例，从数据库、设计布局、凭经验、或者从模型获得所述第一阶的子形状。
根据实施例，所述拟合第一阶的子形状包括：确定所述第一阶的子形状的特性，所述第一阶的子形状的特性使得所述第一阶的子形状在保持完全在所述形状内部的同时尽可能多地覆盖所述形状的面积或体积。
根据实施例，所述拟合第一阶的子形状包括：最小化所述第一阶的子形状与所述形状之间的误差函数。
根据实施例，所述方法还包括：针对于所述形状拟合所述第一阶的多个子形状，其中，所述第一阶的多个子形状彼此至少部分地重叠。
根据实施例，所述形状是三维的。
根据实施例，所述方法还包括：针对于所述形状拟合所述第二阶的多个子形状，其中，所述第二阶的多个子形状与所述第一阶的至少一个子形状至少部分地重叠。
根据实施例，与所述第二阶的子形状相比，所述第一阶的子形状能够由更少的参数来确定。
本文披露了一种优化形状的分层式描述的方法，所述方法包括：通过使用计算机系统针对于所述形状拟合第一阶的子形状；通过使用所述计算机系统针对于所述形状拟合第二阶的子形状；以及通过所述计算机系统共同优化所述第一阶的子形状及所述第二阶的子形状。
根据实施例，从数据库、设计布局、凭经验、或者从模型获得所述第一阶的子形状。
根据实施例，所述拟合第一阶的子形状包括：确定所述第一阶的子形状的特性，所述第一阶的子形状的特性使得所述第一阶的子形状在保持完全在所述形状内部的同时尽可能多地覆盖所述形状的面积或体积。
根据实施例，所述拟合第一阶的子形状包括：最小化所述第一阶的子形状与所述形状之间的误差函数。
根据实施例，所述方法还包括：所述第一阶的子形状彼此至少部分地重叠。
根据实施例，所述形状是三维的。
根据实施例，所述方法还包括：针对于所述形状拟合所述第二阶的多个子形状，其中，所述第二阶的多个子形状与所述第一阶的至少一个子形状至少部分地重叠。
根据实施例，与所述第二阶的子形状相比，所述第一阶的子形状能够由更少的参数来确定。
本文披露了一种模型化从形状所获得的实验数据的方法，所述方法包括：针对于所述实验数据拟合第一阶的子形状；确定所述第一阶的拟合的子形状将会单独产生的数据；确定残留数据，所述残留数据包括所述实验数据与所述第一阶的拟合的子形状将会单独产生的数据之间的差；针对于所述残留数据拟合第二阶的子形状；确定所述第二阶的拟合的子形状将会单独产生的数据；组合所述第一阶的拟合的子形状将会单独产生的数据与所述第二阶的拟合的子形状将会单独产生的数据；以及基于组合的数据及所述实验数据调整所述第一阶的拟合的子形状及所述第二阶的拟合的子形状。
根据实施例，确定所述第一阶的拟合的子形状将会单独产生的数据包括模拟。
根据实施例，确定所述第二阶的拟合的子形状将会单独产生的数据包括模拟。
本文披露了一种模型化从形状所获得的实验数据的方法，所述方法包括：针对于所述实验数据共同拟合第一阶的子形状及第二阶的子形状；确定所述第一阶的拟合的子形状及所述第二阶的拟合的子形状将会联合地产生的数据；以及基于这些子形状将会联合地产生的数据及所述实验数据调整所述第一阶的拟合的子形状及所述第二阶的拟合的子形状。
根据实施例，确定所述第一阶的拟合的子形状及所述第二阶的拟合的子形状将会联合地产生的数据包括模拟。
本文披露了一种获得形状的分层式描述的方法，所述方法包括：针对于所述形状共同拟合多个第一子形状；以及如果拟合的多个第一子形状在一个或更多个准则下没有足够好地描述所述形状，则针对于所述形状共同拟合多个第二子形状，其中，所述多个第一子形状及所述多个第二子形状是同一阶，并且所述多个第一子形状是所述多个第二子形状的子集。
根据实施例，所述形状是三维的。
本文披露了一种制造器件的方法，其中，使用图案形成过程将器件图案施加至一系列衬底，所述方法包括：检查作为所述器件图案的一部分或者在所述器件图案以外形成于所述衬底中的至少一个上的至少一目标，和使用本文所述的任一种方法确定感兴趣的参数，以及根据感兴趣的参数针对之后的衬底控制所述图案形成过程。
本文披露了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：其上记录有指令的计算机可读介质，所述指令在被计算机执行时实施本文所述的任一种方法。
本文披露了一种计算机程序产品，包括：其上记录有数据库的计算机可读介质，其中，所述数据库包括多个不同阶的子形状的模型，其中，所述模型中的每一个具有可调整的参数。
本文披露了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：其上记录有数据结构的计算机可读介质，其中，所述数据结构包括针对于形状拟合的第一阶的子形状的描述，并且所述数据结构包括针对于所述形状拟合的第二阶的子形状的描述。
根据实施例，所述第一阶的子形状的描述包括所述第一阶的子形状的参数。
本文披露了一种系统，所述系统包括：检查设备，配置成将束提供到衬底上的测量目标上并且检测由所述目标改变方向的辐射以确定图案形成过程的参数；以及本文所述的非暂时性计算机程序产品中的任一个。
根据实施例，所述系统还包括光刻设备，所述光刻设备包括：支撑结构，配置成保持用以调制辐射束的图案形成装置；以及投影光学系统，布置成将经过调制的辐射束投影到辐射敏感衬底上。
附图说明
图1示意性地描绘了一种示例检查设备和量测技术。
图2a示意性地描绘了一种示例检查设备。
图2b图示出检查设备的照射斑与量测目标之间的关系。
图2c示意性地描绘了基于测量数据导出感兴趣的参数的过程。
图2d示意性地描绘了目标的周期性结构的特征的示例单位元模型。
图2e示意性地描绘了用以基于测得的数据导出目标的一个或更多个感兴趣的参数的过程的流程图。
图3至图7分别示意性地示出了根据实施例的可以由不同阶的子形状分层式地描述一形状。
图8示出了一种用于获得形状的分层式描述的方法的流程图。
图9示意性地示出了根据实施例的表示形状的分层式描述的数据结构。
图10示出了根据实施例的一种优化形状的分层式描述的方法的流程图。
图11和图12分别示出了根据实施例的用于模型化从形状所获得的实验数据(例如量测数据)的方法的流程图。
图13示意性地示出了子形状的数据库。
图14示出了用于获得形状的分层式描述的方法的流程图，其中，同一阶的多于一个的子形状可以用于分层式描述中。
图15是示例计算机系统的框图。
图16是光刻投影设备的示意图。
图17示意性地描绘了光刻单元或簇。
具体实施方式
图1描绘了一种示例检查设备(例如散射仪)。该检查设备包括宽带(白光)辐射投影仪2，该辐射投影仪2将辐射投影到位于例如衬底w上的目标上。反射的辐射被传递至光谱仪检测器4，该光谱仪检测器4测量镜面反射的辐射的光谱10(作为波长的函数的强度)，例如左下方的曲线图中所示。根据该数据，可以通过例如严格耦合波分析及非线性回归或者通过与如图1的右下方所示的模拟的光谱库的比较而由处理器pu重构生成已检测到的光谱的结构或轮廓。通常，对于重构而言，所述结构的一般形式是已知的，并且根据用以制作结构的过程的知识来假定一些参数，从而仅留下结构的少量参数用以根据测得的数据来确定。这种检查设备可以配置成作为正入射检查设备或斜入射检查设备。
图2a中示出了可以使用的另一种检查设备。在该检查设备中，由辐射源2发射的辐射通过使用透镜系统12准直并且透射通过干涉滤光器13和偏振器17、由部分反射表面16反射并且经由物镜15聚焦至例如衬底w上的目标30上的斑s中，该物镜15具有高数值孔径(na)，理想地是至少0.9或至少0.95。浸没检查设备(使用相对高折射率流体，例如水)甚至可以具有大于1的数值孔径。
在光刻设备中，可以提供一个或更多个衬底台以在测量操作期间保持衬底。在检查设备与光刻设备集成的示例中，它们可以甚至是同一衬底台。可以将粗定位装置和精定位装置设置成配置成相对于测量光学系统来准确地定位衬底的第二定位装置。提供各种传感器及致动器例如以获取感兴趣的目标的位置，并且将感兴趣的目标带入至物镜15下方的位置。通常将对横跨衬底的多个不同部位处的目标进行许多测量。可以在x和y方向上移动衬底支撑件以获取不同目标，并且可以在z方向上移动该衬底支撑件以获得目标相对于光学系统的焦点的所期望的部位。例如，当实际中光学系统可以保持大致静止(通常在x和y方向上但可能也在z方向上)且仅衬底移动时，考虑并且描述操作如同物镜被带入至相对于衬底的不同部位是方便的。如果衬底与光学系统的相对位置是正确的，则原则上无关紧要的是，衬底与光学系统中的哪一个在真实世界中移动，或其两者都移动，或者光学系统的一部分的组合移动(例如在z方向和/或倾斜方向上)，其中，光学系统的其余部分是静止的并且衬底是移动的(例如在x和y方向上，并且视情况也在z方向和/或倾斜方向上)。
然后，由目标改变方向的辐射通过部分反射表面16传递至检测器18中以便使光谱被检测到。检测器18可以位于后投影焦平面11处(即，位于透镜系统15的焦距处)，或者平面11可以利用辅助光学装置(未示出)再次成像至检测器18上。该检测器可以是二维检测器，以便测量所述目标30的二维角散射光谱。检测器18可以是例如ccd或cmos传感器阵列，并且可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。
参考束可以用于例如测量入射辐射的强度。为了进行该测量，当辐射束入射到部分反射表面16上时，辐射束的一部分透射通过部分反射表面16且朝向参考反射镜14，作为参考束。然后，将参考束投影到同一检测器18的不同部分上或者可替代地投影到不同的检测器(未示出)上。
一个或更多个干涉滤光器13可以用于选择在例如405nm至790nm或甚至更小(例如200nm至300nm)的范围内的感兴趣的波长。干涉滤光器可以是可调谐的，而不是包括一组不同的滤光器。可以使用光栅代替干涉滤光器。孔径光阑或空间光调制器(未示出)可以设置在照射路径中，以控制目标上的辐射的入射角的范围。
检测器18可以测量在单一波长(或窄波长范围)下改变方向的辐射的强度、分别在多个波长下改变方向的辐射的强度，或者在一波长范围上而积分的改变方向的辐射的强度。此外，检测器可以分别测量横向磁偏振辐射和横向电偏振辐射的强度，和/或横向磁偏振辐射与横向电偏振辐射之间的相位差。
衬底w上的目标30可以是一维光栅，其被印制成使得在显影之后由固体抗蚀剂线形成栅条(bar)。目标30可以是二维光栅，其被印制成使得在显影之后由抗蚀剂中的固体抗蚀剂柱或通孔形成该光栅。栅条、柱或通孔可以被蚀刻至衬底中或衬底上(例如被蚀刻至衬底上的一个或更多个层中)。(例如栅条、柱或通孔的)图案对光刻投影设备(特别是投影系统ps)中的光学像差敏感，并且照射对称性及该像差的存在将在印制的光栅中的变化中显现。因此，印制的光栅的测量数据被用于重构光栅。可以根据印制步骤和/或其它检查过程的知识，将一维光栅的一个或更多个参数(诸如线宽和/或形状)或者二维光栅的一个或更多个参数(诸如柱或通孔宽度或长度或形状)输入至由处理器pu执行的重构过程。
除了通过重构进行参数的测量以外，角度分辨散射量测也适用于产品和/或抗蚀剂图案中的特征的不对称性的测量。不对称性测量的一种特定应用是针对重叠的测量，其中，目标30包括彼此叠置的一组周期性特征。例如，在美国专利申请公开出版物us2006-066855中描述了使用图1或图2a的设备的不对称性测量的构思，该美国专利申请公开出版物的全部内容以引用的方式并入本文中。简单地说，虽然目标的衍射光谱中的衍射阶的位置仅通过目标的周期性来确定，但衍射光谱中的不对称性表示构成目标的单独特征中的不对称性。在图2a的设备中(其中，检测器18可以是图像传感器)，所述衍射阶中的这种不对称性直接看成是由检测器18所记录的光瞳图像中的不对称性。可以通过单元pu中的数字图像处理来测量这种不对称性，并且针对已知的重叠值来校准这种不对称性。
图2b图示典型目标30的平面图以及图4的设备中的照射斑s的范围。为了获得没有来自周围结构的干涉的衍射光谱，在实施例中，目标30是大于照射斑s的宽度(例如直径)的周期性结构(例如光栅)。斑s的宽度可以小于目标的宽度及长度。换句话说，目标被照射“填充不足”，并且衍射信号基本上没有来自目标自身之外的产品特征等的任何信号。照射布置2、12、13、17可以配置成提供横过物镜15的后焦平面的均匀强度的照射。可替代地，通过例如在照射路径中包括孔径，照射可以被限制于同轴方向或离轴方向。
然而，要求减小由量测目标占据的空间。例如，需要减小通常已定位有量测目标的衬底上的目标部分c之间的“划线”的宽度。另外或者可替代地，需要例如在器件图案自身内包括量测目标，以允许诸如cd和/或重叠的参数的变化的较准确和/或精确监视及校正。为此，最近已设计出基于衍射的量测的替代方法。例如，在基于图像的量测中，制作目标的两个图像，每一个图像使用衍射光谱的不同的被选择的阶。通过比较这两个图像，可以获得不对称性信息。通过选择图像的部分，可以将目标信号与其周围环境分离开。可以使目标较小，并且目标不必是正方形，从而可以在同一照射斑内包括几个目标。在美国专利申请公开出版物us2011-0027704、us2011-0043791及us2012-0044470中描述了这种技术的示例，上述美国专利申请公开出版物每个的全部内容以引用的方式并入本文中。
除了减小由量测目标占据的空间以外或作为减小由量测目标占据的空间的替代方案，需要改善测量自身的性质，例如测量的准确度和/或精确度。例如，期望例如获得较高敏感度的测量。另外或者可替代地，期望例如获得例如上文所描述的重构中的各种参数之间的较佳的解耦。例如，期望通过减小或消除与影响一个感兴趣的参数的另一个感兴趣的参数相关联的测量的效应来获得用于特定的感兴趣的参数中的每一个的较佳值。
随着对尺寸减小和/或准确度/精确度的需求持续，现有技术可能遇到一些技术限制。例如，一些方法需要捕捉至少±1衍射阶。在考虑物镜15的数值孔径的情况下，这约束了目标的周期性结构的节距(l)。为了改善敏感度和/或为了减小目标尺寸，可以考虑使用较短波长λ。此外，目标不能太小，否则它将不具有足够的特征以便被视为周期性结构。因此，作为示例，使用尺寸远大于产品(例如器件)布局的尺寸的周期性结构特征(例如线)来测量重叠，从而使重叠测量比较不可靠。理想地，特征线及节距应该具有与产品特征相类似的尺寸。
在实施例中，检查设备可以用可见光进行操作，而不管如下事实：目标的周期性结构超出了可见光中的成像分辨率极限。因此，目标周期性结构可能不被直接地成像。
在实施例中，基于在物镜的后焦平面(或其共轭)中检测到的测量的辐射分布(例如角度分辨强度辐射分布)用计算机计算目标的一个或更多个几何(例如底部cd、顶部cd、侧壁角、高度等)和/或光学参数的重构。如上文所提及的，该辐射分布可以被称作光瞳。
图2c示意性地描绘了基于使用量测所获得的测量数据确定目标图案的一个或更多个感兴趣的参数的示例过程。由检测器18检测到的辐射提供用于目标30’的测量的辐射分布108。所述测量的辐射分布108包含能够导出诸如形成于衬底中或上的连续层之间的重叠误差和/或例如显影的感光抗蚀剂和/或蚀刻的结构的临界尺寸的感兴趣的参数的信息。图2d描绘了目标(诸如目标30、30’)的一部分的示例单位元模型，以及构成该目标及与该目标相关联的各种材料的示例层。例如，目标可以包括：由分段1001表示的氮化硅(si3n4)层，该层可以形成覆盖例如裸硅衬底的光栅特征，或由分段1000表示的其它层。覆盖层1001可以是由分段1002表示的teos(正硅酸乙酯)层。覆盖层1002是由一个或更多个分段1003表示的另外的氮化硅(si3n4)层，该层可以形成另外的光栅特征(例如，用于测量重叠的光栅特征)。覆盖层1003是由一个或多个分段1004表示的真空或非固体介质间隙，诸如气体(例如空气)。并且，另外的覆盖层1003是由分段1005表示的光学元件，辐射从该光学元件通过真空/介质1004朝向层1003发散。在图2d中，层1003及真空/介质1004被示出为分段成多个分段以便于计算，而实际上，层1003和/或真空/介质1004通常是连续的。类似地，虽然层1005、1002、1001及1000由单一分段表示，但可以由多个分段表示。因此，可以通过各种形状模型化目标的一个或更多个结构，所述形状中的每一个由一个或更多个参数限定并且使用测得的辐射确定那些参数的值。
对于给定的目标30’，可以根据用于目标30’的图案的参数化模型206(诸如图2d的单位元)使用例如数值麦克斯韦求解器210来使用计算机计算/模拟辐射分布208。参数化模型206可以包括图2d中示出的分段的一个或更多个参数，诸如一个或更多个层的厚度、一个或更多个层的折射率(例如，实际折射率或复折射率、折射率张量等)、一个或更多个层的侧壁角、一个或更多个层的吸收率等，以及其任何部分(诸如一个或更多个部分或部分的组合)(诸如针对层1003及真空/介质1004所示出的分段)的参数中的一个或更多个。参数的初始值可以是针对被测量的目标所预期的那些参数的初始值。然后，在212处比较测量的辐射分布108与使用计算机计算的辐射分布208，以确定两者之间的差。如果存在差，则可以改变参数化模型206的参数中的一个或更多个的值，计算新的使用计算机计算的辐射分布208并且将其与测量的辐射分布108进行比较，直到在测量的辐射分布108与使用计算机计算的辐射分布208之间存在足够的匹配为止。那时，参数化模型206的参数的值提供实际目标30’的几何形状的良好或最佳匹配。在实施例中，目标周期性结构参数的重构是通过最小化用于目标光栅的参数化模型的检测到的辐射分布与使用计算机计算出的辐射分布之间的差来实现的。用于该重构中的优化器也可以在图案形成过程中考虑关于周期性结构参数的统计分布的现有知识。
可以例如由使用者使用参数化模型的那些已确定的参数(例如cd)中的一个或更多个，以用于评估图案形成过程或其它制造过程的一个或更多个步骤、控制图案形成过程或其它制造过程的一个或更多个步骤、重新配置用于图案形成过程或其它制造过程中的一个或更多个装置等。另外或者可替代地，感兴趣的参数可以从参数化模型的值中的一个或更多个导出。
如上文所论述的，在参数化模型(例如图2d中的模型)中捕捉目标的几何及光学属性，该参数化模型的一个或更多个感兴趣的参数(例如cd参数)形成子集。通过使用例如麦克斯韦求解器，在被记录的光瞳的使用计算机计算的后处理中重构用于测量的目标的模型参数的值，其被称为重构。在实施例中，该模型可以包括作为待重构的浮动参数的间隙。
在实施例中，为了实现使用例如正演模型(forwardmodel)麦克斯韦求解器的相对快速计算，通常模型化目标的周期性结构的仅一个或几个特征。然后，使用周期性边界条件来近似全部周期性结构。图2d中示出了用于这些计算中的周期性结构的单一特征的模型的示例，该示例描绘了检查设备光学元件尖端1005、目标特征及相关联的层1000、1001、1002、1003，以及该尖端1005与该目标特征之间的间隙1004。如将会了解的是，尖端、间隙、目标特征和/或层可以具有在图2d的示例中由不同的图案填充粗略地表示的不同折射率(例如，实际折射率或复折射率、折射率张量等)。
作为通过重构进行的参数测量的替代方案或者除了通过重构进行的参数测量以外，测量的辐射分布也适用于测量产品和/或抗蚀剂图案中的特征的不对称性。不对称性测量的特定应用是针对重叠的测量，其中，目标30包括彼此叠置的一组周期性特征。虽然目标的衍射光谱中的衍射阶的位置仅通过目标的周期性确定，但衍射光谱中的不对称性表示构成目标的单独的特征中的不对称性。衍射阶中的这种不对称性直接看做为通过检测器18记录的光瞳图像中的不对称性。可以通过单元pu中的数字图像处理来测量这种不对称性，并且相对于已知的重叠值来校准这种不对称性。
图2e示意性地描绘了使用目标的一个或更多个参数的模型的重构的过程的流程图。在1400处，设定用于目标结构的名义参数模型(例如，关于与目标相关联的一个或更多个层的尺寸、一个或更多个层的一个或更多个折射率、用于测量的一个或更多个名义间隙值、一个或更多个测量的辐射波长和/或偏振等)。在实施例中，可以使用多个计算单位单元，每一个单位单元具有目标周期性结构的一组浮动参数。每一个单位单元将会包括目标周期性结构的一组浮动参数。求解器将会随后找到用于目标周期性结构的一组最佳参数(包括一个或更多个感兴趣的参数)。因此，可以通过最小化测量的辐射分布的数据与对应的计算的辐射分布的数据之间的差由与如上文所描述的重构相似的重构来导出感兴趣的参数。
在1401处，使用1400的模型来计算利用测量束测量目标所预期的理想光瞳(辐射分布)。
在1402处，针对该目标测量辐射分布。可选地，两个或更多个不同波长和/或偏振可以用于获得辐射分布。
在1403处，将辐射分布的数据应用于重构过程以导出目标的一个或更多个感兴趣的参数1404。例如，可以在1403处使用图6的过程。在实施例中，可以通过最小化测量的辐射分布的数据与对应的计算的辐射分布的数据之间的差由与如上文所描述的重构相似的重构来导出感兴趣的参数。如果使用两个或更多个不同波长和/或偏振，则将会适当地修改重构过程。然后，感兴趣的参数可以用于例如评估光刻中的方法的性能。
如上文所描述的，在实施例中，提供用以根据测量数据处理感兴趣的参数的各种技术。这些技术在诸如下述的光学量测或检查设备中具有特定的适用性：散射仪、对准传感器(其使用一个或更多个对准标记确定对准)、编码器或干涉仪(其能够进行位置测量)，和/或高度或水平传感器(其能够测量表面的位置)。然而，虽然本文所披露的实施例使用光学量测术作为所披露技术的应用，但所述技术可以应用于其它应用中。所述技术无需被排他地应用，并且可以结合一种或更多种其它技术(包括所引用的文件中论述的一种或更多种技术)应用。
解释或使用例如在检查衬底上的目标或器件特征中获得的实验数据可能需要将一个或更多个结构的模型与该实验数据拟合。模型的一个示例涉及一个或更多个二维形状和/或三维形状的描述。例如，当使用量测来测量结构的物理形状时，可以通过数据以比结构的设计形状的图像更为抽象的方式来描述所述物理形状(例如，该数据可以被参数化为多个参数)。例如，当使用不获得呈图像形式的原始数据的量测工具时，其可以是有用的，以从该原始数据推断测量的形状。可以通过拟合描述所测量的形状的模型的多个参数的值来实现这种推断。三维形状的示例包括蚀刻至衬底中的特征及显影之后抗蚀剂层中的特征。二维形状的示例包括三维形状的横截面形状及三维形状的表面的形状。术语“二维”及术语“三维”是指形状的几何尺寸的数目，而不是要求充分限定该形状的参数的数目。二维形状可能需要多于两个参数以充分限定该形状。三维形状可能需要多于三个参数以充分限定该形状。
用以描述形状的一个方式包括该形状的所有边界的描述。这种描述对于表示图案形成过程的可调谐的参数对该形状的影响可能不是非常便利。这种描述可能不是非常灵活的。该形状的微小改变可能需要该模型自身的改变，而非仅该模型的参数的值的改变。例如，当通过添加边界来改变形状时，可能必须将额外的参数添加至该模型中。
根据实施例，以分层式方式描述形状。也就是说，通过子形状的分层描述形状，其中，较高阶的一个或更多个子形状捕捉该形状的较总体性的特性，并且较低阶的一个或更多个子形状捕捉该形状的较细微的特性。最高阶的子形状的组合(例如重叠、联合、相减、相交、排除)近似该形状。该组合中包括的阶越多，该组合中包括的形状的细微特性就越多。
所述阶中的任一个或所有的子形状自身可以被参数化。因此，该形状可以通过参数的分层(子形状的参数)来描述。较高阶的子形状可以被参数化成与与较低阶的子形状可以被参数化的参数相比更少的参数。例如，圆形相比于正方形可以属于较高阶，这是因为圆形可以被参数化成仅两个参数(例如直径和部位)并且正方形可以被参数化成至少三个参数(例如边的长度、部位以及方向)。例如，正方形相比于矩形可以属于较高阶，这是因为矩形可以被参数化成至少四个参数(例如，长边/短边的长度、短边/长边的长度和/或长宽比、部位及方向)；矩形相比于三角形或平行四边形可以属于较高阶，而三角形或平行四边形相比于梯形又可以属于较高阶的。子形状可以通过参数化的曲线(诸如贝塞尔(bezier)曲线、样条线、多项式曲线等)来描述。在本公开中，术语为第n阶高于第(n+1)阶。
图3示意性地示出了根据实施例的形状300可以通过是梯形的子形状301以及两个子形状302和303来描述。在本示例中，子形状301相比于子形状302及303属于较高阶，这是因为子形状301捕捉形状300的总体几何形状并且子形状302及303捕捉细节(例如张开的角)。在本实施例中，子形状301可以在形状300内部完全拟合。在本实施例中，形状300是子形状301、302及303的联合体。在本示例中，虽然子形状301、302及303彼此不具有重叠，但它们可以具有重叠。例如，可以存在与较高阶子形状301的至少一部分重叠并且捕捉图3中的子形状302及303的细节的单一子形状302、303(例如，由图3中的子形状302及303限定的形状，并且图3中的子形状302及303的各自的顶部及底部通过线连接起来)。
图4示意性地示出了根据实施例的形状400可以通过是矩形的子形状401以及两个子形状402、403来描述。在本示例中，子形状401相比于子形状402及403属于较高阶，这是因为子形状401捕捉形状400的总体几何形状并且子形状402及403捕捉细节(例如，张开的角及变窄的顶部)。应该注意的是，子形状401在形状400内部不完全拟合，并且子形状402的部分402a及子形状403的部分403a因此是“负向的”。也就是说，当组合子形状402、403及子形状401时，不将部分402a及403a添加至子形状401，而是从子形状401减去部分402a及403a。子形状402的其余部分(402b)及子形状403的其余部分(403b)是“正向的”。也就是说，当组合子形状402、403及子形状401时，将部分402b及403b添加至子形状401。可以将每一部分402a、403a、402b及403b视为子形状。在本实施例中，虽然子形状401及子形状/部分402b及403b彼此不具有任何重叠，但它们并非必须如此。例如，可以存在与较高阶的子形状401的至少一部分重叠并且捕捉图4中的子形状/部分402b及403b的细节的单个子形状/部分402b、403b(例如，由图4中的子形状/部分402b及403b限定的形状，并且图4中的子形状402b及403b的各自的顶部及底部通过线连接起来)。
图5示意性地示出了根据实施例的形状500可以通过分别是矩形的子形状501a及501b以及两个子形状502及503来描述。子形状501a及501b虽然不一定是相同类型的子形状，但属于比子形状502及503的阶高的同一阶；例如，子形状501a及501b可以是矩形和菱形。在本示例中，子形状501a及501b相比于子形状502及503属于较高阶，这是因为组合的子形状501a及501b捕捉形状500的总体几何形状并且子形状502及503捕捉细节(例如，张开的角及倾斜且弯曲的侧边)。形状500是子形状501a、501b、502及503的联合体。子形状501a、501b、502及503虽然彼此不具有任何重叠，但它们并非必须如此。例如，可以存在与较高阶的子形状501a及501b的至少一部分重叠并且捕捉图5中的子形状502及503的细节的单个子形状502、503(例如，由图5中的子形状502及503限定的形状，并且图5中的子形状502及503的各自的顶部及底部通过线连接起来)。
图6示意性地示出了根据实施例的形状600可以通过是梯形的子形状601以及两个子形状602及603来描述。在本示例中，子形状601相比于子形状602及603属于较高阶，这是因为子形状601捕捉形状600的总体几何形状并且子形状602及603捕捉细节(例如，朝向形状600的内部弯曲的弯曲边)。应该注意的是，在本实施例中，形状600可以在子形状601内部完全拟合，并且因此整个子形状602及整个子形状603是“负向的”。也就是说，当组合子形状602、603及子形状601时，不将子形状602及603添加至子形状601，而是从子形状601减去子形状602及603。
在实施例中，形状300、400、500及600可以表示量测目标周期性结构特征的设计形状的“竖直”或“纵向”横截面(例如量测目标光栅线的横截面)。在实施例中，形状300、400、500及600可以表示待图案化在衬底上的器件特征的设计形状的“竖直”或“纵向”横截面(例如集成电路特征的横截面)。在实施例中，形状300、400、500及600可以表示用于产生量测目标的图案形成装置特征、器件特征等的设计形状的“竖直”或“纵向”横截面(例如掩模的特征的横截面)。当然，形状300、400、500及600可以不同于图3至图6中描绘的那些特定形状。
图7示意性地示出了根据实施例的形状700可以通过是圆形的子形状701以及子形状702来描述。在本示例中，子形状701相比于子形状702属于较高阶，这是因为子形状701捕捉形状700的总体几何形状并且子形状702捕捉细节(例如六个角)。在本实施例中，子形状702实际上包括在空间上被布置的多个三角形，使得每一个三角形的顶点抵接如图所示的另一个三角形的顶点。形状700是子形状701及702的联合体。子形状701及703在组合时彼此重叠。在实施例中，形状700可以表示量测目标周期性结构特征的设计形状的“水平”或“侧向”横截面(例如量测目标光栅线的横截面)。在实施例中，形状700可以表示待图案化在衬底上的器件特征的设计形状的“水平”或“侧向”横截面(例如集成电路特征的横截面)。在实施例中，形状700可以表示用于产生量测目标的图案形成装置特征、器件特征等的设计形状的“水平”或“侧向”横截面(例如掩模的特征的横截面)。当然，形状700可以不同于图7中描绘的特定形状。
图8示出了用于获得一形状的分层式描述的方法的实施例的流程图。在810中，通过或使用例如计算机系统针对于该形状拟合第一阶的一个或更多个子形状。可以从数据库(例如几何形状的库)、或凭经验、或从模型获得第一阶的一个或更多个子形状。可以从用于产生该形状的设计布局获得第一阶(或任何其它阶)的子形状。例如，可以拟合第一阶的一个或更多个子形状，使得该一个或更多个形状在保持完全在所述形状内部的同时尽可能多地覆盖所述形状的面积或体积。例如，可以拟合第一阶的一个或更多个子形状，使得第一阶的一个或更多个子形状与形状之间的误差函数(例如误差的平方的总和)被最小化。如果允许第一阶的多于一个子形状，则可以允许所述子形状重叠。在实施例中，可以通过例如最小平方拟合、通过使用例如不同阶的形状的库、使用面积分(周长/面积)以发现不同阶的子形状等来完成该拟合。在820中，通过或使用例如计算机系统来确定拟合误差。该误差包括不是该形状的一部分但是第一阶的一个或更多个子形状的一部分的一个或更多个面积或体积，和/或是该形状的一部分但不是第一阶的子形状中的一个或更多个的部分的一个或更多个的面积或体积。在830中，通过或使用例如计算机系统，针对于该误差拟合第二阶的一个或更多个子形状。与第一阶的一个或更多个子形状的拟合类似，可以从数据库、或凭经验、或从模型获得第二阶的一个或更多个形状。可以从用于产生形状的设计布局获得第二阶(或任何其它阶)的子形状。例如，可以拟合第二阶的一个或更多个子形状，使其在保持完全在该误差内的同时尽可能多地覆盖该误差的面积或体积。例如，可以拟合第二阶的一个或更多个子形状，使得第二阶的一个或更多个子形状与误差之间的误差的平方的总和被最小化。如果允许第二阶的多于一个子形状，则可以允许所述子形状重叠。可以允许第二阶的一个或更多个子形状与第一阶的一个或更多个拟合的子形状重叠。可以拟合多于两个阶的子形状。根据至少两个阶的拟合的子形状编译该形状的分层式描述。
图9示意性地示出了表示形状900的分层式描述的数据结构的实施例。该数据结构可以包括第一阶的一个或更多个子形状1-1、1-2、……、1-n1及第二阶的一个或更多个子形状2-1、2-2、……、2-n2的描述。该数据结构可以包括具有低于第二阶的阶的较多子形状中的一个的描述。所述子形状的描述可以是子形状的参数的值。例如，如果子形状中的一个是矩形，则一个子形状的描述可以包括其部位、方向、短边的长度、以及长宽比。可以以不同的或另外的方式来参数化子形状。例如，矩形的描述可以包括其部位、方向、短边的长度、以及长边的长度。表示形状900的分层式描述的数据结构可以存储在非暂时性计算机可读介质上。
图10示出了用于优化一形状的分层式描述的方法的流程图。在系统的优化过程中，可以将该系统的品质因数表示为成本函数。然后，优化过程可以归结为发现最小化/最大化成本函数的系统的一组参数(设计变量)的过程。成本函数可以依赖于优化的目标具有任何适当的形式。例如，成本函数可以是系统的某些特性(评估点)相对于这些特性的预期值(例如理想值)的偏差的加权均方根(rms)；成本函数也可以是这些偏差的最大值(即最坏偏差)。本文的术语“评估点”应该被宽泛地解释为包括系统的任何特性。由于系统的实施的实践性，系统的设计变量可以被限定成有限的范围和/或者可以相互依赖。在1010中，针对于该形状拟合第一阶的一个或更多个子形状。在1020中，针对于该形状拟合第二阶的一个或更多个子形状。在1030中，共同优化第一阶的一个或更多个子形状及第二阶的一个或更多个子形状。
然后，不同阶的确定的一个或更多个子形状可以用于诸如上文参照图2c和图2d所描述的模型中。然后，通过使用例如参照图2c和图2d所描述的技术，该模型可以与实验数据(例如测量的辐射分布)一起使用以获得不同阶子形状的参数和/或参数值从而获得感兴趣的参数的值(例如cd、重叠、剂量、焦点等)。也就是说，通过确定由实验数据反映的子形状的参数和/或参数值，将不同阶的子形状有效地与实验数据拟合。例如，如果例如实验数据直接表示该形状的几何属性(例如图像数据)，则可以将该子形状被与实验数据直接拟合。作为另一个示例，如果例如实验数据不直接表示该形状的几何属性(例如来自衍射目标的辐射分布数据)，则可以将子形状与实验数据间接拟合。在实施例中，为了进行该拟合，可以针对于该实验数据迭代不同阶的子形状中的每一个，并且例如不同阶的每一个后续子形状的拟合是针对于一残留部分，该残留部分来自针对于该实验数据的不同阶的较早子形状的拟合。
图11示出了根据实施例的用于模型化针对一形状所获得的实验数据(例如量测数据)的方法的流程图。在1110中，针对于实验数据拟合第一阶的一个或更多个子形状。换句话说，确定将产生最佳地或良好地近似于实验数据的数据的第一阶的一个或更多个子形状。在1120中，(例如通过模拟)确定第一阶的拟合的一个或更多个子形状将会单独产生的数据。在1130中，确定残留数据(即，实验数据与第一阶的拟合的一个或更多个子形状将会单独产生的数据之间的差)。在1140中，针对于该残留数据拟合第二阶的一个或更多个子形状。在1150中，(例如通过模拟)确定第二阶的拟合的一个或更多个子形状将会单独产生的数据。在1160中，组合第一阶的拟合的一个或更多个子形状将会产生的被确定的数据与第二阶的拟合的一个或更多个子形状将会产生的被确定的数据。在1170中，可以基于组合的数据及实验数据调整(例如优化)第一阶的拟合的一个或更多个子形状及拟合的一个或更多个子形状。
图12示出了根据实施例的用于模型化从一形状获得的实验数据(例如量测数据)的方法的流程图。在1210中，针对于实验数据共同拟合第一阶的一个或更多个子形状及第二阶的一个或更多个子形状。换句话说，确定将会联合地产生最佳地或良好地近似于实验数据的数据的第一阶的一个或更多个子形状及第二阶的一个或更多个子形状。在1220中，(例如通过模拟)确定由第一阶的共同拟合的一个或更多个子形状及第二阶的共同拟合的一个或更多个子形状联合地产生的数据。在1230中，可以基于第一阶的共同拟合的一个或更多个子形状及第二阶的共同拟合的一个或更多个子形状将会联合地产生的数据及该实验数据调整(例如优化)该第一阶的共同拟合的一个或更多个子形状及该第二阶的共同拟合的一个或更多个子形状。
图13示意性地示出了根据实施例的子形状的数据库1300。数据库1300可以存储在非暂时性计算机可读介质上。数据库1300可以配置成存储子形状的模型并且所述模型中的每一个具有一个或更多个可调整的参数。模型存储于数据库1300中的子形状可以具有与其相关联的阶。在一个示例中，圆形是第一阶的子形状1310；正方形是第二阶的子形状1320；矩形是第三阶的子形状1330；三角形和平行四边形分别是第四阶的子形状1340；梯形是第五阶的子形状1350等。在另一个示例中，矩形是第一阶的子形状1310；三角形和平行四边形分别是第二阶的子形状1320；梯形是第三阶的子形状1330等。可以凭经验、通过完全确定子形状所需要的参数的数目、或者通过任何其它适当的准则来确定与特定子形状相关联的阶。例如，阶越高，可能用来描述子形状的参数就越少。
图14示出了用于获得一形状的分层式描述的方法的实施例的流程图，其中，同一阶的多于一个子形状可以用于分层式描述中。在1410中，针对于该形状共同拟合第k阶的nk个子形状。nk可以具有初始值1或更大的值。可以从数据库(例如数据库1300)、或凭经验、或从模型获得第k阶的nk个子形状。例如，可以拟合第k阶的nk个子形状，使得这些子形状在保持完全在所述形状内的同时尽可能多地覆盖所述形状的面积或体积。例如，可以拟合第k阶的nk个子形状，使得第k阶的子形状与该形状之间的误差的平方的总和最小化。可以允许第k阶的nk个子形状重叠，或者可以限定第k阶的nk个子形状，使得所述子形状不重叠。在1420中，确定拟合的子形状在一个或更多个准则下是否足够好地描述所述形状，或者nk是否等于最大值mk。如果这两个条件都不成立，则该流程前进至1430，在1430中nk的值增加例如1，并且该流程返回至1410。如果任一条件成立，则该流程前进至1440，在1440中使用一个或更多个准则确定是否应该针对于该形状拟合第(k+1)阶的子形状。如果需要拟合第(k+1)阶的子形状，则该流程前进至k的值增加1的1450被且前进至重设nk的值的1460。如果不需要拟合第(k+1)阶的子形状，则输出包括第一阶至第k阶的拟合的子形状的分层式描述1470。
在实施例中，形状300、400、500、600或700可以是模型化的结构的名义设计形状。在实施例中，形状300、400、500、600或700可以是模型化的结构的测量的形状(例如，来自模型化的结构的cd-sem图像的图像处理的形状)。
尽管重叠测量可以受益于如本文所披露的形状的分层式描述，但该分层式描述不限于重叠测量。该分层式描述可以适用于涉及形状的描述的许多应用。
图15是图示可以辅助实现和/或实施本文所披露的方法的计算机系统100的示例性框图。计算机系统100包括：用于传输信息的总线102或其它通信机构，以及与总线102联接以用于处理信息的一个或更多个处理器104(及105)。计算机系统100还包括联接至总线102以用于存储待由处理器104执行的信息及指令的主存储器106，诸如随机存取储存器(ram)或其它动态存储装置。主存储器106也可以用于在执行待由处理器104执行的指令期间存储暂时变量或其它中间信息。计算机系统100还包括联接至总线102以用于存储用于处理器104的静态信息及指令的只读存储器(rom)108或其它静态存储装置。提供诸如磁盘或光盘等存储装置110，并且存储装置110联接至总线102以用于存储信息及指令。
计算机系统100可以经由总线102联接至用于向计算机用户显示信息的显示器112，诸如阴极射线管(crt)或平板显示器或触控面板显示器。包括字母数字按键及其它按键的输入装置114联接至总线102，以用于将信息及命令选择传输至处理器104。另一种类型的使用者输入装置是用于将方向信息及命令选择传输至处理器104并且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制器116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向按键。该输入装置通常具有在两个轴线(第一轴线(例如x)及第二轴线(例如y))上的两个自由度，这样允许所述输入装置指定平面中的位置。也可以将触控面板(屏幕)显示器用作输入装置。
根据一个实施例，可以由计算机系统100响应于处理器104执行主存储器106中包含的一个或更多个指令的一个或更多个序列而执行模拟过程的部分。可以将这些指令从另一个计算机可读介质(诸如存储装置110)读取至主存储器106中。主存储器106中包含的指令序列的执行使得处理器104执行本文所描述的过程步骤。呈多处理布置的一个或更多个处理器也可以用于执行主存储器106中包含的指令序列。在可替代的实施例中，可以代替或结合软件指令而使用硬连线电路。因此，实施例不限于硬件电路及软件的任何特定组合。
如本文所使用的术语“计算机可读介质”是指参与将指令提供至处理器104以供执行的任何介质。该介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质及传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储装置110。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线及光纤，包括：包括总线102的电线。传输介质也可以采取声波或光波的形式，诸如在射频(rf)及红外线(ir)数据通信期间产生的声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、cd-rom、dvd、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、ram、prom及eprom、flash-eprom、任何其它存储器芯片或卡盒、如下文所描述的载波，或者可供计算机读取的任何其它介质。
各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或更多个指令的一个或更多个序列携载至处理器104以供执行。例如，最初可以将所述指令承载于远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载至其动态存储器中，并且使用调制解调器经由电话线发送指令。在计算机系统100本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，并且使用红外线发射机以将数据转换成红外线信号。联接至总线102的红外线检测器可以接收红外线信号中携载的数据并且将数据放置于总线102上。总线102将数据携载至主存储器106，处理器104从主存储器106获取指令及执行指令。由主存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后存储在存储装置110上。
计算机系统100还优选地包括联接至总线102的通信接口118。通信接口118提供至网络链接120的双向数据通信联接，该网络链接120连接至本地网络122。例如，通信接口118可以是综合服务数字网(isdn)卡或调制解调器，以提供至对应类型的电话线的数据通信连接。作为另一个示例，通信接口118可以是局域网(lan)卡以提供至兼容的lan的数据通信连接。也可以实施无线链接。在任何这样的实施方案中，通信接口118发送且接收携载表示各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。
网络链接120通常经由一个或更多个网络向其它数据装置提供数据通信。例如，网络链接120可以经由本地网络122向主计算机124或者向由因特网服务提供商(isp)126操作的数据设备提供连接。isp126又经由全球分组数据通信网络(现在通常被称作“因特网”128)来提供数据通信服务。本地网络122及因特网128两者都使用携载数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。经由各种网络的信号及在网络链接120上并且经由通信接口118的信号为输送信息的示例性形式的载波，所述信号将数字数据携载至计算机系统100并且从计算机系统100携载数字数据。
计算机系统100可以经由网络、网络链接120及通信接口118发送消息并且接收数据(包括程序代码)。在因特网示例中，服务器130可以经由因特网128、isp126、本地网络122及通信接口118传输用于应用程序的请求码。根据实施例，一种这样下载的应用程序提供例如该实施例的测试图案选择。接收码可以在其被接收时由处理器104执行，和/或存储于存储装置110中或其它非易失性存储器中以供稍后执行。这样，计算机系统100可以获得呈载波形式的应用程序代码。
图16示意性地描绘了一种示例性的光刻投影设备，在该光刻投影设备上使用本文所披露的方法。该光刻投影设备包括：
-辐射系统ex、il，用于供应辐射的投影束b。在这种特定情况下，辐射系统也包括辐射源so；
-第一载物台(例如掩模台)mt，配置成保持图案形成装置ma(例如掩模版)，并且连接至用以相对于投影光学装置ps来准确地定位该图案形成装置的第一定位装置pm；
-第二载物台(衬底台)wt，配置成保持衬底w(例如涂覆抗蚀剂的硅晶片)，并且连接至相对于投影光学装置ps来准确地定位该衬底的第二定位装置pw；
-投影光学装置ps(例如折射式、反射式、或反射折射式光学系统)，配置成将辐射从图案形成装置ma成像至衬底w的目标部分c(例如包括一个或更多个管芯)上。
如本文所描绘的，该设备是透射式的(例如具有透射掩模)。然而，通常它也可以是反射式的(例如具有反射掩模)。
作为使用掩模的替代方案，该设备可以使用另一种图案形成装置；示例包括可编程反射镜阵列或lcd矩阵。
源so(例如汞灯或准分子激光)产生辐射束。例如，该束直接地或者在已横穿诸如扩束器或束递送系统bd的调节装置之后馈送至照射系统(照射器)il中。照射器il可以包括配置成设定束中的强度分布的外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称作σ-外部及σ-内部)的调整器ad。另外，照射器il通常将会包括各种其它部件，诸如积分器in及聚光器co。这样，照射于图案形成装置ma上的束b在其横截面中具有所需的均匀性及强度分布。
关于图16应该注意的是，源so虽然可以在光刻投影设备的壳体内(这经常是当源so为例如汞灯时的情况)，但它也可以远离光刻投影设备，它所产生的辐射束被引导至该设备中(例如借助于适当的定向反射镜)；后一情形经常是当源so是准分子激光(例如基于krf、arf或f2产生激光)时的情况。
束b随后被保持在台mt上的图案形成装置ma拦截。在已横穿图案形成装置ma之后，束b穿过透镜ps，该透镜ps将束b聚焦在衬底w的目标部分c上。借助于第二定位装置(及干涉量测装置if)，可以准确地移动衬底台wt，例如以便使不同的目标部分c定位在束b的路径中。类似地，第一定位装置可以用于例如在从掩模库机械地获取掩模ma之后或在扫描期间相对于束b的路径来准确地定位图案形成装置ma。通常，将借助于未在图16中明确地描绘的长冲程模块(粗定位)及短冲程模块(精定位)来实现载物台mt、wt的移动。然而，在晶片步进器(相对于步进扫描工具)的情况下，台mt可以仅连接至短冲程致动器，或者可以是固定的。
根据需要，可以使用图案形成装置中的对准标记m1、m2及晶片上的对准标记p1、p2来对准图案形成装置ma及衬底w。
所描绘的工具可以用于两种不同的模式中：
-在步进模式中，将台mt保持大致静止，并且将整个图案图像一次性(即，单次“闪光”)投影到目标部分c上。然后，使衬底台wt在x和/或y方向上移位，使得不同的目标部分c可以由束b辐照；
-在扫描模式中，适用大致相同的情形，除在单次“闪光”中不曝光给定的目标部分c之外。可替代地，台mt可以在给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)上以速度v移动，使得使投影束pb横跨图案图像进行扫描；同时，衬底台wt以速度v＝mv在相同或相反的方向上同步地移动，其中，m是投影系统pl的放大率(通常m＝1/4或1/5)。这样，可以在不折中分辨率的情况下曝光相对大的目标部分c。
如图17所示，光刻投影设备la可以形成光刻单元lc(有时也被称作光刻元(lithocell)或簇)的部分，光刻元lc也包括用于对衬底执行曝光前处理及曝光后处理的设备。常规地，这些设备包括用于沉积一个或更多个抗蚀剂层的一个或更多个旋涂器sc、用于显影曝光后的抗蚀剂的一个或更多个显影器de、一个或更多个激冷板ch和/或一个或更多个焙烤板bk。衬底处置器或机器人ro从输入/输出通口i/o1、i/o2拾取一个或更多个衬底，将所述衬底在不同的处理设备之间移动并且将其递送至光刻投影设备的进料台lb。经常被统称为轨道的这些设备处于轨道控制单元tcu的控制下，该轨道控制单元tcu自身由管理控制系统scs控制，该管理控制系统scs也经由光刻控制单元lacu控制光刻投影设备。因此，可以操作不同的设备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光刻投影设备曝光的衬底，需要检查曝光后的衬底以测量一个或更多个属性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(cd)等。因此，光刻元lc位于其中的制造设施也通常包括量测系统met，该量测系统met接收已在光刻元中经过处理的衬底w中的一些或全部。量测系统met可以是光刻元lc的一部分，例如，它可以是光刻投影设备la的一部分。
可以将量测结果直接或间接地提供至管理控制系统scs。如果检测到了误差，则可以对后续衬底的曝光(尤其在可以足够迅速且快速地完成检查使得该批次的一个或更多个其它衬底仍待曝光的情况下)和/或被曝光的衬底的后续曝光进行调整。另外，已经曝光的衬底可以被剥离及返工以改善良率，或者被舍弃，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，可以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一个或更多个属性，并且尤其确定不同衬底的一个或更多个属性如何变化或者同一衬底的不同层逐层如何变化。检查设备可以集成到光刻投影设备la或光刻元lc中，或者可以是独立的装置。为了实现快速测量，需要使检查设备紧接在曝光之后测量曝光后的抗蚀剂层中的一个或更多个属性。然而，抗蚀剂中的潜像具有低的对比度(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的折射率差)而且并非所有的检查设备都具有足够的敏感度来进行潜像的有用测量。因此，可以在曝光后焙烤步骤(peb)之后进行测量，该曝光后焙烤步骤(peb)通常是对曝光后的衬底进行的第一个步骤并且增加抗蚀剂的已曝光部分与未曝光的部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可以被称作半潜像。也有可能在抗蚀剂的已曝光部分或未曝光部分已经被移除时或者在诸如蚀刻的图案转移步骤之后进行显影后的抗蚀剂图像的测量。虽然后一种可能性限制返工有缺陷衬底的可能性，但仍然可以提供有用的信息。
本文所披露的构思可以模拟或在数学上模型化用于成像子波长特征的任何通用的成像系统，并且可以尤其供能够产生具有越来越小的尺寸的波长的新兴成像技术。已经在使用中的新兴技术包括能够通过使用arf激光器来产生193nm波长并且甚至能够通过使用氟激光器来产生157nm波长的duv(深紫外线)光刻术。此外，euv光刻术能够通过使用同步加速器或通过利用高能电子撞击材料(固体或等离子体)产生在5nm至20nm的范围内的波长，以便产生在该范围内的光子。因为大多数材料在该范围内是吸收性的，所以可以通过具有钼和硅多叠层的反射镜来产生照射。多叠层反射镜具有钼和硅的40个层对，其中，每一层的厚度是四分之一波长。可以利用x射线光刻术来产生甚至更小的波长。通常，使用同步加速器以产生x射线波长。由于大多数材料在x射线波长是吸收性的，所以吸收材料的薄片件限定特征将印刷(正型抗蚀剂)或不印刷(负型抗蚀剂)所在的位置。
虽然本文所披露的构思可以用于在诸如硅晶片的衬底上成像，但应该理解的是，所披露的构思可以与任何类型的光刻成像系统一起使用，例如用于在除了硅晶片以外的衬底上成像的那些光刻成像系统。
对于本领域的普通技术人员而言应该容易明白的是，可以在不背离所述精神及范围的情况下在形式及细节上进行改变及修改。意图是随附的权利要求书涵盖这样的改变及修改。本文所披露的构思可以模拟或在数学上模型化用于成像子波长特征的任何通用成像系统，并且可以尤其与能够产生具有越来越小的尺寸的波长的新兴成像技术一起使用。已经使用的新兴技术包括能够通过使用arf激光器来产生193nm波长且甚至能够通过使用氟激光器来产生157nm波长的euv(极紫外线)光刻术。此外，euv光刻术能够通过使用同步加速器或通过利用高能电子撞击材料(固体或等离子体)产生在5nm至20nm的范围内的波长，以便产生在该范围内的光子。
虽然本文所披露的构思可以用于在诸如硅晶片的衬底上成像，但应该理解的是，所披露的构思可以与任何类型的光刻成像系统一起使用，例如，用于在除了硅晶片以外的衬底上成像的那些光刻成像系统。
尽管在本文中可以具体地参考ic制造，但应该明确地理解的是，本文的描述具有许多其它可能应用。例如，它可以用于集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导及检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等。本领域的技术人员将会认识到，在这些可替代的应用的情形中，本文使用的任何术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”应该被认为分别与更加上位的术语“掩模”、“衬底”及“目标部分”互换。
在本文中，术语“辐射”及“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)以及euv(极紫外辐射，例如具有在5nm至20nm的范围内的波长)。
如本文所使用的术语“进行优化”和“优化”意思是调整用于图案化的设备或过程，使得图案化的结果和/或过程具有一个或更多个期望的特性，诸如设计布局在衬底上的投影的较高的准确度、较大的过程窗口等。
此外，光刻投影设备可以是具有两个或更多个台(例如两个或更多个衬底台、两个或更多个图案形成装置台、和/或未被设计用于保持衬底的衬底台及测量台)的类型。在这些“多平台”装置中，可以并行地使用额外的台，或者可以在一个或更多个台上进行预备步骤，同时将一个或更多个其它台用于曝光。
上文所提及的图案形成装置包括或者可以形成设计布局。可以利用cad(计算机辅助设计)程序来产生设计布局，这种程序经常被称作eda(电子设计自动化)。大多数cad程序遵循一组预定的设计规则，以便产生功能设计布局/图案形成装置。由处理及设计限制设定这些规则。例如，设计规则限定电路器件(诸如栅极、电容器等)或互联线之间的空间公差，以便确保所述电路器件或线彼此不会以不期望的方式相互作用。设计规则限制通常被称作“临界尺寸”(cd)。可以将电路的临界尺寸限定为线或孔的最小宽度，或两条线或两个孔之间的最小空间。因此，cd确定所设计的电路的总大小及密度。当然，集成电路制作中的目标之一是在衬底上如实地再现原始电路设计(经由图案形成装置)。
如本文所使用的术语“掩模”或“图案形成装置”可以被宽泛地解释为是指可以用于向入射辐射束赋予图案化的横截面的通用图案形成装置，所述图案化的横截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案；术语“光阀”也可以用于这种情形中。除经典掩模(透射式或反射式；二元式、相移式、混合式等)以外，其它这种图案形成装置的示例包括：
-可编程反射镜阵列。这种装置的示例是具有黏弹性控制层及反射表面的矩阵可寻址表面。这种设备所依据的基本原理是例如反射表面的已寻址区域将入射辐射反射为衍射辐射，而未寻址区域将入射辐射反射为非衍射辐射。在使用适当的滤光器的情况下，可以从反射束滤除所述非衍射辐射，从而仅留下衍射辐射；这样，束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而变成图案化的。可以使用适当的电子装置来执行所需的矩阵寻址。
-可编程lcd阵列。
在本公开中，本文可以互换地使用术语“掩模”、“掩模版”、“图案形成装置”。此外，掩模及掩模版可以被广泛地用术语“图案形成装置”表示。另外，本领域的技术人员将会认识到，尤其在光刻术模拟/优化的情形中，术语“掩模”、“图案形成装置”及“设计布局”可以互换地使用，这是因为在光刻术模拟/优化中，不必使用物理图案形成装置，但可以使用设计布局来表示物理图案形成装置。
虽然本文的论述集中于光刻或图案形成过程，但本文所描述的技术可以用于其它制造过程(例如蚀刻、抗蚀剂显影等处理)中。
本文所描述的检测器可以测量在单一波长(或窄波长范围)下的辐射的强度、分别在多个波长下的辐射的强度，或者在一波长范围上积分的强度。本文所描述的检测器可以分别测量横向磁偏振辐射及横向电偏振辐射的强度，和/或横向磁偏振辐射与横向电偏振辐射之间的相位差。本文所描述的检测器可以检测经由偏振器传递的偏振辐射，并因此提供偏振敏感检测，而不比例如测量偏振。
本文中描述的算法可以经由待通过例如处理器系统pu或其呈专用的微处理器等形式的等同物执行的适当的软件程序的编码来实施。
本文所描述的任何控制器或控制系统可以在一个或更多个计算机程序被位于光刻设备或测量设备的至少一个部件内的一个或更多个计算机处理器读取时能够各自地或组合地操作。所述控制器可以各自地或组合地具有用于接收、处理及发送信号的任何适当的配置。一个或更多个处理器配置成与所述控制器中的至少一个通信。例如，每一个控制器可以包括用于执行包括用于上文所描述的方法的机器可读指令的计算机程序的一个或更多个处理器。控制器或控制系统可以包括用于存储这些计算机程序的数据存储介质和/或用以容纳这种介质的硬件。因此，所述控制器或控制系统可以根据一个或更多个计算机程序的机器可读指令来操作。
尽管在本文中可以具体地参考实施例在用以检查或测量与例如光学光刻术和/或ic制造相关联的物体的量测或检查设备的情形中的使用，但应该认识到，本文所描述所述的方法及设备可以用于其它应用中，例如压印光刻术、集成光学系统的使用或制造、用于磁畴存储器的引导及检测图案的使用或制造、平板显示器的使用或制造、液晶显示器(lcd)的使用或制造、薄膜磁头的使用或制造等。
可以在曝光/图案化之前或之后在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加至衬底并且显影图案化/曝光后的抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检测工具中处理本文所提及的衬底。在可应用的情况下，可以将本文所披露的内容应用于这些及其它衬底处理工具。另外，可以将衬底处理多于一次，例如，为了产生多层ic，使得本文所使用的术语“衬底”也可以指已经包含多个已处理层或未经处理层的衬底。
尽管上文可以具体地参考在光学光刻术的情形中对本发明的实施例的使用，但应该认识到，本发明可以用于其它应用(例如压印光刻术)，并且在上下文允许时不限于光学光刻术。
本文所使用的术语“辐射”及“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(uv)辐射(例如具有小于约400nm且大于约20nm的波长，或者为约365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)、极紫外(euv)辐射(例如具有在5nm至20nm的范围内的波长)，以及粒子束(例如离子束或电子束)。
术语“透镜”在上下文允许时可以指各种类型的光学部件(包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和/或静电式光学部件)中的任一个或其组合。
以上的描述意图是示例性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，在不背离下面阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的实施例进行修改。