CN111213092B - 优化测量照射光斑相对于衬底上的目标的位置和/或尺寸的方法和相关设备 - Google Patents

Abstract

披露了一种在检查设备内优化测量照射光斑相对于衬底上的目标的位置和/或大小(以及因此聚焦)的方法。所述方法包括：针对所述照射光斑相对于所述目标的不同大小和/或位置，检测因照射所述目标而产生的来自至少所述目标的散射辐射；以及基于所检测到的散射辐射的特性，针对所述照射光斑相对于所述目标的不同大小和/或位置，优化所述测量照射光斑相对于所述目标的位置和/或大小。

Description

优化测量照射光斑相对于衬底上的目标的位置和/或尺寸的 方法和相关设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月30日提交的欧洲申请17178949.8的优先权，所述欧洲申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种监测来自量测设备的照射的特性的方法。例如，本发明可应用于检查设备中。

背景技术

光刻过程是将所需的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的过程。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，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。可涉及步进和/或扫描运动，以在跨越所述衬底的连续目标部分处重复所述图案。也有可能通过将所述图案压印到所述衬底上，来将所述图案从所述图案形成装置转印到所述衬底上。

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(在不同的图形形成步骤中形成的图案之间的对准精度，例如在器件的两层之间)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性质(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关注的性质的衍射“光谱”。可以通过各种技术来确定关注的性质：例如，通过迭代方法(诸如严格耦合波分析或有限元方法)重构目标结构；库搜索；以及主成分分析。

例如，在WO 2012126718中披露了用于确定结构参数的方法和设备。也在US20110027704A1、US2006033921A1和US2010201963A1中披露了方法和散射仪。除了用来确定在一个图案形成步骤中所形成的结构的参数的散射测量法，所述方法和设备还可用于执行基于衍射的重叠测量。使用衍射阶的暗场图像检测来进行的基于衍射的重叠测量能够实现在较小的目标上进行重叠测量。可以在国际专利申请US20100328655A1和US2011069292A1中找到暗场成像量测的示例。已公布的专利公开出版物US20110027704A、US20110043791A、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A以及W02013178422A1中已描述了所述技术的进一步发展。上述文献一般通过对目标的不对称性进行的测量来描述重叠的测量。文献WO2014082938A1和US2014/0139814A1分别披露了使用不对称性测量结果来测量光刻设备的剂量和聚焦的方法。所有上述应用的内容也通过引用合并入本文中。本发明不限于应用于任何特定类型的检查设备，或甚至一般地应用于检查设备。

检查设备中的一个常见问题是控制光学系统在目标上的聚焦。许多系统要求将光学系统的焦点控制在非常紧密的公差范围内。例如，在已公布的专利申请US20080151228A中披露了用于上述类型散射仪的聚焦控制装置。从目标反射的光在两个光探测器上以故意的聚焦误差来成像。通过比较两个光探测器之间的光强度，能够获得散焦指示，并且识别出散焦方向。该申请的内容通过引用合并入本文。

检查设备中的另一个问题是将照射光斑与目标对准。这尤其是软X射线或EUV测量辐射的问题，因为此类系统通常具有长光路和反射光学器件，导致光路上的漂移和指向误差。另一个已知的对准问题涉及适用于对装置内目标(被器件结构包围的目标，而不是在划道内的目标)进行测量的检查设备。对于这种可能使用可见光波长进行的针对装置内目标的量测，照射光斑也欠填充，因此由于周围的产品结构，对准是困难的。

希望改善对来自量测设备的照射特性进行监测的精度。例如，希望改善可以实现的聚焦精度和/或对准精度。

发明内容

根据本发明，在第一方面中，披露了一种在检查设备内优化测量照射光斑相对于衬底上的目标的位置和/或大小的方法，所述方法包括：针对所述照射光斑相对于所述目标的不同大小和/或位置，检测因照射所述目标而产生的来自至少所述目标的散射辐射；以及基于所检测到的散射辐射的特性，针对所述照射光斑相对于所述目标的不同大小和/或位置，优化所述测量照射光斑相对于所述目标的位置和/或大小。

本发明的其它方面包括：一种用于测量光刻过程的参数的量测设备，所述量测设备可操作以执行第一方面的方法；以及一种非暂时性计算机程序产品，所述非暂时性计算机程序产品包括用于使处理器导致执行所述第一方面的方法的计算器可读指令。

附图说明

现在参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，附图中对应的附图标记指示对应的部分，并且在附图中：

图1描绘了光刻设备；

图2描绘了可以使用根据本发明的检查设备的光刻单元或光刻簇；

图3描绘了一种已知的检查设备，其被布置成执行角度分辨散射测量，作为可应用根据本发明的聚焦监测布置的光学系统的示例；

图4示意性地描绘了使用EUV辐射的量测方法；

图5示意性地描绘了根据本发明实施例的EUV量测设备；

图6示出了已知散射仪示例中照射光斑和目标光栅之间的关系；

图7(a)示出了反射率相对于目标在衬底上的区域中的位置的曲线图；以及图7(b)示出了利用照射光斑照射同一衬底区域所得的对应反射强度分布图；

图8是根据本发明实施例的聚焦优化方法的流程图；

图9是示出相对于散焦而言，反射强度和脉冲宽度之间关系的图；

图10是测量照射光斑与目标对准的示意图；

图11是根据本发明实施例的对准方法的流程图；

图12(a)示出了在一个时间段内照射光斑相对于衬底上的目标的位置的绘图；图12(b)示出了在相同的时间段内检测到的反射强度的对应绘图；以及

图13是检测到的反射强度与衬底位置的曲线图，图示了对准误差重构方法。

具体实施方式

图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括：

-照射系统(照射器)，其被配置成调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)。

-支撑结构(例如掩模台)MT，其构造为支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接至第一定位装置PM，所述第一定位装置PM被配置为根据某些参数精确地定位所述图案形成装置MA；

-衬底台(例如晶片台)WT，其构造为保持衬底(例如抗蚀剂涂覆的晶片)W，并且连接至第二定位装置PW，所述第二定位装置PW配置为根据某些参数精确地定位衬底W；和

-投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，其被配置成通过图案形成装置MA将被赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。

照射系统IL可包括各种类型的光学部件，例如折射型、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，用于引导、成形或控制辐射。

支撑结构MT支撑，即承载所述图案形成装置MA的重量。其保持所述图案形成装置MA的方式取决于图案形成装置MA的取向、光刻设备LA的设计、和其他条件，诸如例如所述图案形成装置MA是否被保持在真空环境中。所述支撑结构MT可以使用机械式、真空式、静电式或其他夹持技术来保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以是例如可以根据需要固定或移动的框架或台。支撑结构MT可确保图案形成装置MA处于例如相对于投影系统PS的期望位置。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可被视为与更一般的术语“图案形成装置”同义。

本文中使用的术语“图案形成装置”应广义地解释为指任何可用于在在辐射光束B的横截面中向辐射光束B赋予图案的装置，例如在衬底W的目标部分C中创建图案。应注意，赋予辐射束B的图案可能不确切地对应于在衬底W的目标部分C中的期望图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束B的图案将对应于在目标部分C中创建的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。

图案形成装置MA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、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是公知的，包括诸如二元掩模、交替相移掩模、和衰减相移掩模、以及各种混合掩模类型的掩膜类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以单独地倾斜以便在不同方向反射入射的辐射束。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。

本文中使用的术语“投影系统”应广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、折射反射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统，或其任何组合(视情况而定)，适用于正在使用的曝光辐射或其他因素(诸如浸没液体的使用或真空的使用)。本文中术语“投影透镜”的任何用法可被视为与更一般的术语“投影系统”同义。

如这里所描绘的，所述光刻设备LA是透射型的(例如，使用透射型掩模)。替代地，光刻设备LA可以是反射型的(例如，使用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或使用反射型掩模)。

光刻设备LA可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台WTa、WTb(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用额外的台，或者在一个或更多个台上执行准备步骤，而同时使用一个或更多个其他台用于曝光。

光刻设备LA还可以是这样的类型，其中衬底W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，以便填充介于投影系统PS与衬底W之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备LA中的其他空间，例如，在图案形成装置MA和投影系统PS之间。本领域公知的是，浸没技术用于增加投影系统PS的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底W的结构必须浸入液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统PS和衬底W之间。

参照图1，照射系统IL从辐射源SO接收辐射束B。辐射源SO和光刻设备LA可以是单独的实体，例如当辐射源SO是准分子激光器时。在这种情况下，辐射源SO不被视为形成光刻设备LA的一部分，并且辐射束B借助包括例如合适的定向反射镜和/或束扩展器的这样的束传送系统BD从辐射源SO传递到照射系统IL。在其他情况下，辐射源SO可以是光刻设备LA的组成部分，例如当辐射源SO是汞灯时。辐射源SO和照射系统IL以及束传送系统BD(如果需要)可称为辐射系统。

照射系统IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，至少可以调整所述照射系统IL的光瞳平面中的强度分布的外部径向范围及/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。此外，照射系统IL可以包括各种其他部件，例如积分器In和聚光器CO。照射系统IL可以用于调节辐射束B，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到保持在支撑结构(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MA进行图案化。在穿过图案形成装置MA之后，辐射束B传递通过投影系统PS，投影系统PS将辐射束B聚焦到衬底W的目标部分C上。借助第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉装置、线性编码器、二维编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底台WT，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位装置PM和另一位置传感器(未在图1中明确描绘)可用于相对于辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA，例如在从掩模库机械获取之后或在扫描期间。一般而言，支撑结构MT的移动可借助于构成第一定位装置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的移动可以使用形成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进器(相对于扫描仪)的情况下，支撑结构MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以固定。图案形成装置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来对准。尽管如图所示的衬底对准标记P₁、P₂占据专用目标部分C，但它们可以位于目标部分C之间的空间中(这些被称为划道对准标记)。类似地，在图案形成装置MA上设置多于一个管芯的情况下，掩模对准标记M₁、M₂可位于管芯之间。

所描绘的光刻设备LA可以在以下模式中的至少一种中使用：

1.在步进模式中，支撑结构MT和衬底台WT保持基本上静止，而同时将赋予辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后，衬底台WT在X和/或Y方向上移位，从而可以暴露不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大大小限制了在单次静态曝光中所成像的目标部分C的大小。

2.在扫描模式中，同步地扫描支撑结构MT和衬底台WT，而同时将赋予辐射束B的图案投影到目标部分C(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可由投影系统PS的放大率(缩小率)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单次动态曝光中目标部分C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C的高度(在扫描方向上)。

3.在另一模式中，支撑结构MT保持基本上静止，保持可编程图案形成装置MA，并且当赋予辐射束B的图案被投射到目标部分C的同时移动或扫描所述衬底台WT。在该模式中，通常使用脉冲式辐射源SO并且可编程图案形成装置MA在衬底台WT的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要进行更新。这种操作模式可以容易地应用于利用可编程图形形成装置MA的无掩模光刻，诸如如上所述类型的可编程反射镜阵列。

也可以采用上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变型。

如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC的一部分，有时也称为光刻单元或光刻簇，其还包括在衬底上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC，用以显影经曝光抗蚀剂的显影器，冷却板CH和焙烤板BK。衬底搬运装置或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2提取衬底W，在不同的过程设备之间移动它们，然后将它们传送到光刻设备LA的加载台LB。这些设备通常统称为轨道或涂布显影系统(track)，由轨道控制单元或涂布显影系统控制单元TCU控制，TCU本身由管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS还通过光刻控制单元LACU控制所述光刻设备LA。因此，可以操作不同的设备以最大化产率及处理效率。

为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，需要检查曝光后的衬底W以测量诸如在后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等性质。因此，其中光刻单元LC所在的制造设施还包括量测系统MET，量测系统MET接收在光刻单元LC中已被处理的一些或全部衬底W。量测结果直接或间接提供给管理控制系统SCS。如果检测到错误，则可以对后续衬底W的曝光进行调整，尤其是在可足够迅速地且快速地完成检测以使得同一批次的其他衬底W仍待曝光的情况下。此外，已曝光的衬底W可以被剥离和返工以提高产率，或者被丢弃，由此避免对已知有故障的衬底W执行进一步的处理。在仅衬底W的一些目标部分C有缺陷的情况下，可仅对那些良好的目标部分C执行进一步的曝光。

在量测系统MET中，使用检查设备来确定衬底W的性质，特别是不同衬底W或同一衬底W的不同层的性质如何在层间发生变化。检查设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立设备。为了能实现最快速的测量，检查设备需要在曝光后立即测量经曝光的抗蚀剂层的性质。然而，抗蚀剂中的潜影具有非常低的对比度(已曝光至辐射的抗蚀剂部分与尚未曝光至辐射的抗蚀剂部分之间有非常小的折射率差异)并且并非所有的检查设备都具有足够的灵敏度来对潜影进行有用的测量。因此，可以在曝光后焙烤步骤(PEB)之后进行测量，该步骤通常是在曝光后的衬底W上执行的第一步骤，并且增加了在曝光部分与未曝光部分之间的对比度。在此阶段，抗蚀剂中的图像可称为半潜像。也可以对显影后的抗蚀剂图像进行测量，此时，抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已被移除，或者在图案转印步骤(诸如蚀刻)之后进行测量。后一种可能性限制了有缺陷衬底返工的可能性，但仍可能提供有用的信息。

图3描绘了已知散射仪200。在此装置中，使用透镜系统12对由照射源2发射的辐射进行准直，并且所述辐射透射穿过干涉滤光器13和偏振器17，被部分反射面16反射，并且经由具有高数值孔径(NA)的显微镜物镜15聚焦到衬底W上的光斑S中，显微镜物镜15的数值孔径优选地为至少0.9且更优选地为至少0.95。浸没散射仪甚至可能有数值孔径超过1的透镜。

如同在光刻设备LA中的情况，可以设置一个或更多个衬底台WT以在测量操作期间保持所述衬底W。衬底台WT在形式上可以与图1的衬底台WTa、WTb相似或相同。在检查设备与光刻设备LA集成的示例中，它们甚至可以是相同的衬底台WT。粗定位装置和精定位装置可以设置于第二定位装置PW，所述第二定位装置PW被配置成相对于测量光学系统精确地定位所述衬底W。例如，设置各种传感器和致动器以获取关注的目标的位置，并将其置于物镜16下的位置。通常，将在跨越衬底W的不同位置处对目标进行许多测量。衬底台WT可以在X和Y方向移动以获得不同的目标，并且在Z方向移动以获得光学系统在目标上的期望聚焦。当实际上光学系统基本上保持静止且仅衬底W移动时，将操作考虑和描述为如同将物镜15和光学系统带入至衬底W上的不同位置是便利的。假设衬底W和光学系统的相对位置是正确的，则原则上它们中的哪一个在现实世界中移动，或者两者是否都在移动并不重要。

然后，反射辐射通过部分反射表面16进入检测器18，以便检测散射光谱。所述检测器18可以位于物镜15的焦距处的背投光瞳平面11中，但是可以代替地利用辅助光学器件(未示出)将所述光瞳平面重新成像到检测器18上。所述光瞳平面是辐射的径向位置限定了入射角且角位置限定了辐射的方位角的平面。检测器18优选地是二维检测器，以便能够测量衬底目标30的二维角散射光谱。检测器18可以是例如CCD或CMOS传感器的阵列，并且可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。

例如，通常使用参考束来测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射到部分反射面16上时，辐射束的部分作为参考束朝向参考反射镜14透射通过部分反射面16。然后，参考束被投射到同一探测器18的不同部分上，或者替代地投射到不同的探测器上(未示出)。

一组干扰滤光器13可用于在比如405至790nm或甚至更低的范围内(诸如200-200nm)选择关注的波长。干扰滤光器13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13。可在照射路径中设置孔径光阑或空间光调制器(未示出)，以控制目标上的辐射入射角的范围。

检测器18可测量散射光在单个波长(或窄波长范围)处的强度、分别在多个波长处的强度、或在一个波长范围内的积分的强度。此外，检测器18可以分别测量横向磁偏振光和横向电偏振光的强度和/或在横向磁偏振光与横向电偏振光之间的相位差。

衬底W上的衬底目标30可以是一维光栅，所述一维光栅被印制成使得在显影之后，栅条由固体抗蚀线形成。衬底目标30可以是二维光栅，所述二维光栅印制成使得在显影之后，光栅由固体抗蚀剂柱或抗蚀剂中的通孔形成。栅条、柱或通孔可以替代地被蚀刻到衬底W中。此图案对所述光刻设备LA(特别是投影系统PS)中的色差敏感，并且照射对称性和这种色差的存在将在印制的光栅中的变化中表现出来。因此，利用印制的光栅的散射测量数据来重构所述光栅。一维光栅的参数(诸如线宽和形状)或二维光栅的参数(诸如柱或通孔宽度、长度或形状)可以根据印制步骤和/或其他散射测量过程的知识输入到由处理器PU执行的重构过程中。

除了通过重构来测量参数外，角分辨散射测量法还可用于测量产品和/或抗蚀剂图案中特征的不对称性。不对称性测量的一个具体应用是用于测量重叠，其中所述衬底目标30包括叠置的一组周期性特征。例如，在已公布的专利申请US2006066855A1中描述了使用例如图3的仪器的不对称性测量的构思。简言之，虽然目标衍射谱中的衍射阶的位置仅由目标的周期性确定，但衍射谱的不对称性指示了构成所述目标的各个特征的不对称性。在图3的仪器中，其中检测器18可以是图像传感器，衍射阶的这种不对称直接呈现为由检测器18记录的光瞳图像的不对称性。这种不对称性可以通过处理器PU中的数字图像处理来测量，并且对照重叠的已知值进行校准。

图4示出了EUV量测方法，而图5示出了EUV量测设备300，它是图3的量测设备200的替代设备。该设备可用作EUV量测设备的一个示例，用于测量在图1的制造系统中加工的衬底W的参数。由EUV量测设备所使用的测量辐射可包括0.1至100nm的波长范围中的辐射，或视情况在1至100nm的波长范围中的辐射，或视情况在1至50nm的波长范围中的辐射，或视情况在10至20nm的波长范围中的辐射。使用这种EUV辐射的优点是，它可以穿透(并且因此测量)在其他波长下不透明的某些材料的层。减小测量辐射的波长的另一个优点在于，它使较小结构的分辨率成为可能，由此增加对结构的结构变化的灵敏度。然而，由于EUV辐射被透射光学器件吸收，因此反射光学器件被用来将所述测量辐射传输到衬底上或从衬底上传输所述测量辐射。

在图4中，目标30示意性地表示为包括在球形参考坐标系原点处的一维光栅结构。X、Y和Z轴是相对于目标而定义的。(当然，原则上可以定义任何的任意坐标系，并且每个部件都有自己的可以相对于所示坐标系来定义的局部参考坐标系。)所述目标结构的周期性D的方向与X轴对准。这幅图并非真实的透视图，只是一幅示意图。X-Y平面是目标和衬底的平面，且为了清楚起见被示出为朝向观察者倾斜，由圆302的倾斜视图表示。Z方向限定了垂直于衬底的方向N。在图4中，其中入射射线之一被标注为304并且具有掠入射角α。在此示例中，入射射线304(以及形成辐射光斑S的所有入射射线)基本上位于与X-Z平面平行的平面中，X-Z平面是限定方向D和N并且由圆306表示的平面。没有被所述目标30的周期性结构散射的反射光线308在该图中朝向目标的右侧以仰角α出现。

为了实施光谱反射测量，射线308和其他反射射线被分解成包括不同波长的射线的光谱310。例如，可以使用掠入射衍射光栅312产生所述光谱。所述光谱由光谱检测器313检测。此光谱检测器313可例如是具有像素阵列的CCD图像检测器，用于将所述光谱转换为电信号并最终转换为用于分析的数字数据。

除了光谱310，可以使用衍射阶检测器350来检测较高(非零)衍射阶352(例如，至少+1阶和-1阶，以及可能的其他更高衍射阶)。虽然这里示出了一个衍射阶检测器350，但是可以使用多于一个高阶检测器；例如，第一高阶检测器用于+1阶，第二高阶检测器用于-1阶。衍射阶检测器350例如可以是具有像素阵列的CCD图像检测器。

在实际系统中，辐射304的光谱可能受到时间变化的影响，这将会扰乱分析。为了使检测到的光谱310和/或较高衍射阶352针对这些变化进行归一化，由参考光谱检测器314采集参考光谱。为了产生参考光谱，源辐射316被另一衍射光栅318衍射。光栅318的零阶反射光线形成入射射线304，而光栅318的一阶衍射射线320形成由参考光谱检测器314检测到的参考光谱。获得代表所述参考光谱的电信号和数据以用于分析。

根据针对入射角α的一个或更多个值获得的测量光谱310和/或较高衍射阶352，可以用下文进一步描述的方式来计算出所述目标结构T的性质的测量结果。

转向图5，设置EUV量测设备300，用于通过图4的方法测量在衬底W上形成的量测目标30的性质。各种硬件部件以示意图的形式表示。相关技术人员可以根据公知的设计原则应用现有部件和专门设计的部件的混合来实现这些部件。设置一种支撑件(未详细示出)，用于将衬底保持在相对于待描述的其它部件的期望位置和取向。辐射源330向照射系统332提供辐射。照射系统332提供由射线304表示的EUV测量辐射束，该射线304在目标30上形成聚焦辐射光斑。照射系统332还向参考光谱检测器314提供参考光谱320。部件312、313等可以方便地被认为是光谱检测系统333。

本示例中的衬底W被安装在具有定位系统334的可移动支撑件上，使得可以调整射线304的入射角α和/或可以调整衬底W的x、y、z位置。在此示例中，为了方便起见，选择倾斜所述衬底W以改变入射角，而源330和照射系统332保持静止。为了捕捉反射射线308，检测系统333配备有另一可移动支撑件336，使得所述另一可移动支撑件336相对于静止的照射系统移动通过角度2α，或者相对于衬底移动通过角度α。在反射测量的掠入射区，通过参考所述衬底的平面来定义入射角α是很方便的，如图所示。当然，入射角也可以被定义为介于入射射线I的入射方向与垂直于衬底的方向N之间的角度。

未示出的额外致动器被设置用于将每个目标30置于辐射的聚焦光斑S所在的位置。(以另一方式看，将光斑带到所述目标所在的位置)。在实际应用中，可能有位于单一衬底上的待测量的一系列单个目标或一系列单个目标部位，以及待测量的一系列衬底。原则上，当照射系统和检测器313、350保持静止时衬底和目标是否移动和重新定向，或者当照射系统和检测器313、350移动时衬底是否保持静止，或者这些技术的结合是否实现相对运动的不同组成部分，都是无关紧要的。本公开包含所有这些变型。

如参考图4已描述的，由目标30和衬底W反射的辐射在照射到光谱检测器313之前被分成不同波长的射线的光谱310。光谱检测器313和/或衍射阶检测器350包括例如位置敏感的EUV检测器，典型地是检测器元件的阵列。在每种情况下，所述阵列可以是线性阵列，但实际上可以设置元素(像素)的二维阵列。光谱检测器313和/或衍射阶检测器350可以例如是CCD(电荷耦合器件)图像传感器。

处理器340接收来自检测器350、313和314的信号。特别地，来自光谱检测器313的信号ST表示目标光谱，来自衍射阶检测器350的信号SF表示高阶衍射图案，且来自检测器314的信号SR表示参考光谱。处理器340可以从目标光谱中减去参考光谱以获得目标的反射光谱，该反射光谱相对于源光谱的变化而被归一化。在处理器中使用针对一个或更多个入射角的反射光谱来计算所述目标的性质的测量结果，例如CD或重叠。类似地，处理器340可以从高衍射阶图案(光谱)352中减去所述参考光谱，以获得相对于源光谱的变化而归一化的高阶衍射图案。这些高衍射阶图案352可以在强度不对称测量中进行比较，以计算目标的性质的测量结果，例如重叠或聚焦。

实际上，可以在一系列短脉冲提供来自源330的辐射，并且对于每个脉冲，SR和ST信号可以被一起采集。针对每个单独脉冲计算差信号，然后将差信号合计为在此入射角的情况下针对此目标的总反射光谱。以此方式，脉冲之间的源光谱的不稳定性得以被校正。脉冲频率可以是每秒数千，或甚至每秒数千万(赫兹)。例如，被合计以测量一个反射光谱的脉冲数目可以是数十个或数百个。即使在有如此多脉冲的情况下，物理测量也只需要几分之一秒。

在将这种EUV光谱反射测量应用于半导体制造业的量测中的情况下，可以使用小型光栅量测目标。在将掠入射角α设置为各种不同的值的同时，使用探测器350、313和314来采集多个衍射谱。使用由光谱检测器313检测到的光谱以及所述目标结构的数学模型，可以执行重构计算，以获得CD和/或所关注的其他参数的测量结果。替代地或者另外地，可以比较由衍射阶检测器350所检测到的互补的较高衍射阶，以确定目标结构中的不对称性，并且因此根据目标性质，确定一个或更多个关注的相关参数，诸如重叠、聚焦或剂量。

图6图示了典型衬底目标30的平面图，以及图3或图5的散射仪200、300中的照射光斑S的范围。为了获得不受周围结构干扰的衍射光谱，已知的方法中的目标30是大于照射光斑S的直径的光栅。光斑S的直径可以小于2μm，且光栅的宽度和长度可以是5μm。所述衬底目标30可以是周期性的，节距为L。换言之，光栅被照射“欠填充”，且衍射信号不受目标光栅外部的产品特性等的干涉。具体参考图3的散射仪200(尽管该原理适用于图5的散射仪300)，包括照射源2的照射布置、透镜系统12、干涉滤光器13和偏振器17可以被配置成提供跨过物镜15的光瞳平面的均匀强度的照射。替代地，通过在照射路径中包括孔径/光圈，可以将照射限制在同轴或离轴方向。如上文引用的先前应用中所描述，改进的散射仪可以使用所谓的暗场成像来采集来自都位于同一照射光斑S内的若干较小目标的衍射辐射。

无论检查设备的类型如何，通常要求将照射光斑S足够好地定位在目标30的中心，否则可产生可能会作为假重叠而被拾取的假不对称性。定位预算包括平台定位以及晶片(目标)上的光斑大小。此大小随着散焦而增大。因此，本文披露了一种改进的聚焦控制方法，用于优化所述目标30上的照射光斑S的聚焦。还披露了一种改进的对准方法，用于对准所述目标30上的照射光斑S。

目标上的照射光斑聚焦

首先，将描述一种优化的聚焦方法。如果所述光斑S未被聚焦，则照射将落在并非所述目标30的特征上，并且收集的辐射将不允许对目标30的性质进行精确测量。如已提及，将辐射束传递通过光学系统并且使用某种探测器系统来获得表示聚焦误差的信号的聚焦布置是已知的。例如，在已公布的专利申请US20080151228A中，从所述目标反射的光被成像到具有不同聚焦偏移的两个光探测器上。通过比较两个光探测器之间的聚焦光强度，允许指示光学系统的散焦，并且识别出散焦的方向。该美国专利申请例示了可用于获得光斑面积的测量结果的各种简单的光探测器。该专利申请的内容通过引用而被合并入本文。可以设想其他类型的聚焦布置，并且本公开不限于US 20080151228A的技术。

披露了一种用于监测来自量测设备的照射的特性以优化聚焦的方法。在实施例中，该方法包括使用量测设备在量测设备的不同聚焦设置的情况下获取强度测量结果(例如，从光瞳图像)。量测设备的每个聚焦设置对应于用于尝试将光斑S聚焦于Z方向(即垂直方向)的不同位置处的量测设备。Z方向垂直于目标30的平面。

特别地，每个聚焦设置可对应于量测设备的设定散焦。零的散焦对应何时使用所述量测设备以试图在目标30的高度处将光斑S聚焦在目标30上。与非零散焦值对应的其它聚焦设置对应何时使用所述量测设备以试图将光斑聚焦于目标30的高度上方或下方的某一距离(散焦值)。可能的情况是：具备零散焦值的聚焦设置是量测设备的最佳聚焦设置。

量测设备用于检查所述衬底W的特性或性质。例如，量测设备可用于测量在所述衬底W的多层中所形成的一个或更多个图案的品质或精度。因此，通过采集待由所述量测设备检查的所述衬底W的目标30上的光瞳图像来监测来自所述量测设备的照射的特性。这与已知技术不同，在已知技术中，可以使用对于作为所述量测设备的一部分的基准或基准件的测量结果来校准所述量测设备的聚焦。特别地，如果通过对所述量测设备本身的基准或基准件进行测量来校准所述量测设备的聚焦，则此校准的结果并没有考虑所述量测设备将要用于的不同应用。例如，所述量测设备的校准并没有考虑将要由量测设备检查的衬底W的性质。

如果由所述量测设备形成的光斑S旨在是足够大的并且测量大目标(例如40×40μm)，则这种校准方法可以为量测设备的聚焦提供足够程度的精度。然而，对于较新一代量测设备，所述量测设备被设计成将照射聚焦到具有较小大小的光斑S中，并且对较小的目标(例如4.5×4.5μm的目标)进行测量。例如，在实施例中，每个光瞳图像是通过利用直径至多20μm的照射光斑S来照射所述目标30而形成的。在实施例中，每个光瞳图像是通过利用直径至多10μm、至多5μm，且视情况至多2μm的照射光斑S照射所述目标30而形成的。例如，根据具体示例，量测设备具有直径为1.9μm或1.8μm的照射光斑S。

使用量测设备的基准或基准件对所述量测设备的聚焦进行校准可能无法提供量测设备聚焦的足够的精度。对于具有小照射光斑大小的量测设备而言这可能是一个特别严重的问题(尽管本发明不限于用于具有小照射光斑大小的量测设备)。本章节中描述的构思可用于改进对来自具有任何光斑大小的量测设备的照射特性的监测。

考虑与其周围环境具有一定对比度(反射率差异)的目标。如果利用(例如，2μm半峰全宽(FWHM))照射光斑来测量此衬底轮廓，则光瞳中的总强度将实质上包括光斑强度分布(其可包括例如高斯2μm半峰全宽分布)与所述目标及其周围环境的反射率分布的卷积。图7(a)示出了这种反射率分布的一个示例，图7(a)是任意阶(例如，零阶或任何更高衍射阶)的反射率R(y轴)相对于目标区域中衬底位置x(x轴)的曲线。x＝0位置是目标中心，其具有与目标区域的范围相对应的峰值反射率(R_T)。峰值反射率区域的任一侧都是具有相对较低反射率的区域，实际反射率取决于位于此处的结构(如果有)。

图7(b)是光瞳平面中的总强度相对于针对与图7(a)相同的衬底区域的x的“总强度光瞳”曲线，并且示出了针对一定数目的不同聚焦设置，图7(a)的反射率分布与高斯光斑强度分布(对应于照射光斑的强度分布)的去卷积，且每个曲线(线)与不同的聚焦设置相关。当增加散焦时，光斑的大小增大，导致卷积的不同结果。总光瞳强度随散焦而改变。这可以用来校准聚焦。在第一实施例中，可以在衬底上的单个位置处执行测量。替代方法可以使用在多个位置处的测量结果。

图8是包含下列步骤的方法的流程图。在步骤800，照射光斑在所述目标上被定位于第一位置处(此步骤可以使用稍后描述的对准方法)。所述第一位置可以在目标中心x＝0处，或者替代地在偏心位置(例如，x＝2μm)处。在步骤810，针对所述第一位置测量所述总光瞳强度。在步骤820，改变散焦程度，并且针对一定数目的不同散焦程度重复进行步骤810。在可选步骤830，针对目标上的不同位置重复进行步骤810和820。在步骤840，确定最佳聚焦。这可能对应于最大(或替代地最小)强度值(例如，相对于散焦而言的强度曲线的(局部)最大或最小)。在已经在不同的目标位置处进行了测量的情况下(步骤830)，则也可以使用这些额外的测量来增加步骤840处所进行确定的灵敏度。例如，聚焦优化还可以使用对图7(b)的绘图的中心(x＝0)峰值的宽度的确定；与最小照射光斑相对应的最佳聚焦。

图9示出了相对于散焦dF，在x＝0位置900处的强度I的曲线和在x＝2μm位置910处的强度I的曲线。可以看出，在最佳聚焦处，在两个位置处的强度处于最大值(散焦＝0)。也示出了相对于散焦dF，图7(b)的曲线的中心(x＝0)峰值的峰值宽度PW 920的绘图。在最佳聚焦(散焦＝0)处，此峰值宽度也处于最大值。这可以从图7(b)观察到，其中最上面的曲线对应于最佳聚焦，并且在所有曲线图中，具有遍及目标区域的范围的最大强度以及最大峰值宽度两者。

尽管以一维示出(这里，特别是图7(a)和7(b)的x轴示出了在x方向上的位置)，但是可以理解，可以针对衬底平面中的二维(例如，x/y平面中的强度分布)执行该方法。

在实施例中，所确定的聚焦设置用于遍及与所述目标30相邻的管芯区域来对衬底W进行检查。例如，目标30可以定位在与衬底W的管芯区域相邻的划道中。一旦目标30已被用于校准所述量测设备的聚焦，则经校准的聚焦设置可以用于整个管芯区域。

然而，在替代实施例中，一个目标30用于校准所述量测设备的聚焦，并且经校准的聚焦设置可用于衬底W的多个管芯区域。在另一替代实施例中，对所确定的聚焦设置(根据使用一个目标30而确定)进行调整，以便估计为针对于与目标30隔开一定距离的衬底W的管芯区域具有最佳聚焦的聚焦设置。

因此，用户可以具有关于所述量测设备的最佳聚焦设置如何跨越整个衬底W而变化的信息。例如，基于关于遍及所述衬底W的层厚度的信息，这可以是已知的。此信息可用于对量测仪器的聚焦校准进行调整。因此，基于来自一个目标30的聚焦校准，可遍及所述衬底W，甚至针对与所述目标以一定距离间隔开(即不邻近于所述目标)的管芯区域，来确定所述量测设备的最佳聚焦。

照射光斑对准至目标

除了聚焦(z方向)，照射光斑在x/y平面上与所述目标正确地/适当地对准也是重要的。为了进行良好的测量，需要将3μm直径的圆形照射光斑定位于4.5μm的正方形目标内。在±0.75μm的精度内的对准是有挑战性的，特别是使用诸如图5所示的EUV量测设备、或器件内量测(IDM)工具。IDM工具可以包括诸如图3所示的散射仪，其在光瞳中进行测量(例如，使用可见波长)，并且适合于测量5×5μm²或更小的器件内目标(照射光斑为2μm或类似)。利用EUV量测设备，存在着一定数目的掠入射反射镜来在照射系统332与目标30之间、在目标30与衍射光栅312之间、以及在衍射光栅312与光谱检测器313之间(路径长度超过1m)对束进行引导。结果，光路中存在有一定数目的指向角漂移和热机械漂移，以及晶片平台定位漂移(例如，由于干涉仪并没有被置于真空中，且因此对温度、压力和湿度漂移敏感)。

优选地，在没有任何生产率损失的情况下测量所述对准。这可以通过在以标称速度、加速度和加速度变化率(即加加速度)从一个目标步进至另一个目标的同时执行所述对准来实现。此外，为了避免引入机械复杂性(由于有限的体积)、额外的校准工作、和间接测量系统的成本，希望通过使用在测量辐射与所述目标之间的相互作用的直接测量来在50nm的区域中以一定精度感测所述对准误差。

在所提出的实施例中，所述对准方法可以运用可用的量测传感器输出；特别是图5所示衍射阶检测器350以及晶片平台定位传感器，例如干涉仪。这些传感器输出可与所述目标上的测量辐射反射的模型、以及所述目标周围的禁区或隔离区一起使用，以重构所述对准误差。所提出的对准方法具有三个步骤：

1.感测：在朝向和远离目标移动的同时测量辐射强度。

2.量测：基于已知运动和反射模型来重构对准误差。

3.校正：针对下一个目标调适晶片平台运动设定点(即前馈)。

图10图示了所需的对准精度。需要将大约3.0μm的圆形照射光斑1000定位在具有大约4μm至5μm(例如4.5μm)的长度的侧边的正方形目标1010内。该目标围绕其周缘具有大约0.2μm至0.3μm(例如0.25μm)的禁区或隔离区1020，该禁区或隔离区具有已知的结构。对准误差Δx，Δy是在照射光斑1000的中心与目标1010的中心之间的距离，且其通常分解为x分量和y分量(图中仅示出y方向的对准误差Δy)。还示出了左侧(例如，产品)场1030和右侧(例如，产品)场1040。

图11是所提出的控制回路的框图，具有额外的对准重构步骤1100，以及以粗体突出显示的控制路径(非突出显示的控制步骤/路径形成当前控制布置)。设定点生成器1110针对晶片平台定位1130的反馈控制器1120确定了位置设定点。平台传感器系统(例如，干涉仪1140)用于对目标执行量测1150以确定实际平台位置；并且基于此量测，用于对所述设定点发生器1110的输出进行修正的校正得以被确定。还示出了照射源和光学器件定位(例如，测量束定位)1160和辐射检测器(例如，衍射阶检测器1170)。

在本文所披露的额外控制回路中，衍射阶检测器信号1170(例如，衍射阶的所测量光强度)，与照射源和光学器件定位信号1160和晶片平台定位信号1130(或者替代地，如果所得到的控制误差是可接受的，则为位置设定点)一起被用于对准重构步骤1100中以重构所述对准误差(例如，使用反射模型)。假定主要干扰(或漂移)为低频，例如显著小于5Hz。这很可能至少部分地是针对源、光路和晶片定位的若干漂移误差的情况。还设想到，计算重构(步骤1100)有可能在大约30ms的时间尺度内，即在目标之间的步进时间的一小部分内(可以是60ms)。作为替代方案，可以提前对另一个目标应用校正，从而所述重构时间可以花费90ms到120ms的全移动－获取时间。

可以针对衍射阶检测器信号1170以大约100kHz的高频并且针对晶片平台定位1130以大约10kHz的高频来对传感器进行采样。重构可以每目标执行一次，因此重构以大约10Hz的频率进行更新(针对90ms的移动－获取时间)。现在将进一步详细描述上述对准方法的主要阶段。

感测：测量目标上的散射的测量辐射的一阶衍射

与来自目标的第一衍射阶对应的衍射阶检测器信号1170已被用于衬底(OVL)或临界尺寸(CD)量测，以测量所述目标的几何和/或光学参数。现在提议使用此探测器1170以用于进行对准。在实施例中，衍射阶检测器1170可用于在运动期间(例如，紧接于平台稳定以供目标测量之前和之后)对准以及用于在静止期间(一旦稳定)的OVL/CD(或其他参数)量测。

量测：基于衬底位置和反射模型来重构对准误差

当照射光斑朝向目标或远离目标移动时，衍射辐射随表面结构而改变。此衍射辐射可包括任何衍射阶和/或形成目标边缘、禁区和目标周围的任何其他辐射，即使在没有任何正式衍射阶的情况下这些辐射也可沿衍射阶检测器的方向散射。尽管如此，这种散射光将会给出有价值的信息。请注意，对移动到目标或从目标移动的照射光斑的任何讨论描述了照射光斑和目标的相对移动，并且可以描述照射光斑实际移动、晶片平台(以及因此目标)实际移动、或照射光斑和晶片平台两者都移动的实例。预期此衍射反射针对目标、其禁区和周围的场是不同的。每个表面结构的贡献的权重取决于所述照射光斑的强度分布的面积分。假设目标和禁区的衍射是已知的且是充分不同的，则有可能识别衍射强度从禁区到目标的转变，并且根据此衍射强度转变以及已知晶片平台位置确定所述对准误差。此情形如图12所示。

图12(a)示出了位置(y)随时间变化的曲线图。阴影和标注对应图10的阴影和标注。该图显示了所述照射光斑相对于时间t的路径1200：1)当照射光斑1000第一次落在目标1010上时(即，紧接于其相对于晶片平台稳定之前)，2)当照射光斑1000'位于其稳定于的测量位置时，以及3)紧接于照射光斑1000”在获取后已移动远离所述目标之后。此图上还标记了稳定位置y＝0和目标y＝y₀的实际中心。这些位置之间的差异是对准误差Δy。

图12(b)示出了在与图12(a)相同的时间段内，在衍射阶检测器1170上相对于时间t而测量到的合成强度I信号1210。再次，阴影和标注对应于图10的阴影和标注。从信号1210可以看出，例如，当遇到目标时(当行进到所述目标时)或遇到下一个场时(当行进远离所述目标时)，通过在信号强度中的急剧下降和随后的急剧上升，可以识别从禁区到目标的转换。结合图12(a)所示的已知晶片平台位置来使用该特征，可以重构对准误差Δy。在第一实施例中，直截了当的实施方式包括针对在衍射阶检测器1170上所测量的强度来检测出阈值违例或违规(例如，是比指示所述照射光斑处于所述目标上的阈值更高的测量强度)，同时在同一时刻读出位置传感器以导出对准误差Δy。虽然简单，但这种方法可能是不充分精确的，因为它对所述探测器的散粒噪声敏感(因为它仅基于一个样本)以及(在一定程度上)对周围场的未知衍射敏感，而它需要高的采样频率(即，大于300kHz)以精确地限定边缘。

因此，在另一实施例中，建议选择一组测量点(例如，基于阈值条件)并且最小化至此组测量点的拟合与基于运动轮廓和反射模型的建模曲线的差，以重构所述对准误差。这种方法如图13所图示。衬底区域的阴影和标注对应于前面的图。图13是强度I相对于位置y(或x)的曲线图。阈值强度水平I_t被标记为对准误差Δy，即在y＝0位置(即，所述照射光斑相对于晶片平台稳定之处-由此位置处的大量样品证明)与实际目标中心y₀之间的差。该曲线图上是相对于位置而测量到的强度值。点是不用于重构的低于阈值强度水平I_t的测量强度值。十字形是用于重构的高于阈值强度水平I_t的测量强度值。在实施例中，可以指定所述禁区的反射率以便改善信号(所述禁区相对于目标和相对于周围场的反射率的较大差异提供信号中的更多变化，这使得较易于与噪声分离)。

该方法包括使用衍射模型以获得根据所述对准误差而变化的在光强和位置二者之间的建模关系，并且最小化该建模关系与所观察到的关系之间的差异以重构所述对准误差。为了从构思上图示这一点，示出了三个建模绘图A、B、C，每一个对应于不同的对准误差值Δy。还可以看出，建模绘图B与所观察的数据最佳地拟合，且因此所述对准误差Δy是对应于此建模绘图B的对准误差。执行适当的最小化(例如以迭代的方式)可产生较准确的结果。

上述描述涉及y方向对准误差Δy。对于每个目标，应在衬底平面的两个方向上重构所述对准误差。在实施例中，执行每个目标的y方向对准误差Δy和x方向对准误差Δx两者的重构。例如，这可以通过控制所述照射光斑/晶片平台使得照射光斑在x方向到达所述目标并且在y方向离开(或反之亦然)来进行。替代地，针对每次采集，到达和离开可以在同一方向上，并且在目标之间切换。后一选项将会增加重构精度，因为可以利用固定的目标大小(达到纳米级)且将其用于重构，并且每次重构的测量样本的数量将加倍。

在实施例中，衍射模型不具有关于周围场的衍射的先验信息。上述方法对于噪声求出平均值，并且还包括了在重构中远离边缘/过渡区(例如，较靠近于目标中心)且因此受未知周围场的影响较小的样本。此外，它还允许在数据点之间进行插值，且因此实现30至100kHz的低得多且更真实的采样频率。针对1000个随机噪声模拟，最小二乘优化(未示出)的解在50nm(绝对平均值+3个标准差)内是准确的。在此示例中，忽略边缘效应(诸如散射)。取决于影响，这种影响可以替代地被包括在模型中，从测量中过滤掉，或者甚至加以利用，因为它可揭示关于边缘部位的更有用信息。

校正：针对下一个目标来调适晶片平台控制

重构后的对准误差可用于针对后续(例如，下一个)目标校正晶片平台控制，以便针对后续目标来最小化此对准误差。针对同一目标的校正也是可能的，但生产率损失会相当大。在实施例中，可以通过针对待测量的下一个目标校正晶片平台运动设定点，来实施所述校正。

现在将描述对于上述构思的一些改进。

源功率：对准模式

为了获得高信噪比，需要高的源功率，但源功率不能太高，因为高剂量可能有损于围绕目标的场。用于重叠量测的源功率对于对准而言是过高的。因此，在实施例中，针对照射源提出了若干照射模式，其可以包括：

1.关闭：当照射光斑远离实施目标达大的距离时，例如，大于5μm；

2.对准模式：当照射光斑与所述目标相距较小距离(例如小于5μm)时，可使用用于对准的经优化的较低源功率(相对于下面的采集模式而言)，这避免了损坏周围的场；以及

3.采集模式：当照射光斑在目标内时，可使用用于(例如，叠加或CD)量测的经优化的高的源功率。

像素化探测器：每波长的反射率

衍射阶检测器350可以包括像素化的光检测器，并且因此包含关于散射辐射的空间信息。此空间信息可以用来区分每波长的反射率或散射辐射，这可以被利用以增加重构精度。另外，零阶衍射检测器(图5中标注为313)也可用于获取更多信息。

生产率：在运动期间获得

常规地，量测采集始于动态稳定期之后的静止，并且在所述照射光斑移动到下一个目标之前完成。在无采集的情况下在目标内花费的时间约为例如数毫秒以用于稳定，以及为几毫秒以用于组合的减速和加速。总的移动和稳定时段相对于采集时间以及相对于总移动－采集时间都是相当大的。因此，在实施例中，建议避免具有专用的移动和稳定时段，而是替代地使用这些(例如，数毫秒)来进行采集，由此减少移动－采集时间。这可以包括从在移动和稳定时段期间所采样的图像中选择所述照射光斑在所述目标内的图像，并且针对每个所选图像在集成到最终图像之前(使用已经描述的方法)校正所述对准误差。更具体地，该方法可包括下列步骤：

1.在照射光斑到达准直位置之前的短时间(例如数毫秒)开始采集且在照射光斑离开准直位置之后的短时间(例如数毫秒)完成采集；

2.重构所述对准误差以确定(后验)动态对准误差，即针对每个图像的对准误差；

3.基于所述动态对准误差来选择光斑位于目标内的图像；和

4.在集成到最终图像之前基于所述动态对准误差来校正每个选定图像的定位。

粗对准

执行粗略对准以定位第一目标。通过扫描某一区域，可以使用上文提出的类似方法来找到所述目标。一个更快的替代方案是使用较大的目标(例如，50至100μm)，这些目标通常已经可用在划道中以用于光刻目的。这些目标的重复使用避免了为量测引入专用目标，但需要在更高波长(例如可见光)处的额外的光学分支或支路，因为目标并不总是在顶层。对于例如约1μm的相对宽松的精度要求，基于目前先进的光学器件，该设计可以是相对低成本的且紧凑的，而离轴布局可以解决体积问题。专用基准件可用于校准在轴(例如EUV和可见光)之间的距离。

尽管在本公开中可以具体提及在诸如散射仪的检查设备中使用聚焦监测和控制布置，但是应当理解，如上文所提及，所披露的布置可以在其他类型的功能性设备中应用。

尽管在本文中可以具体提及检查设备在IC制造中的使用，但是应当理解，本文描述的检查设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测模式，平板显示器、液晶显示器、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这些替代应用的情境中，本文中术语“晶片”或“管芯”的任何用法可分别被视为与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。

根据本发明的其他实施例在以下编号的项目中描述：

1.一种在检查设备内对测量照射光斑相对于衬底上的目标的位置和/或大小进行优化的方法，所述方法包括：

针对所述照射光斑相对于所述目标的不同大小和/或位置，检测因照射所述目标而产生的来自至少所述目标的散射辐射；以及

基于所检测到的散射辐射的特性，针对所述照射光斑相对于所述目标的不同大小和/或位置，优化所述测量照射光斑相对于所述目标的位置和/或大小。

2.根据第1项所述的方法，其中优化步骤包括优化所述测量照射光斑相对于所述目标的大小，所述测量照射光斑的大小取决于所述测量照射光斑在所述目标上的聚焦，所述方法还包括：

针对所述测量照射光斑的不同聚焦设置来检测所述目标上的所述散射辐射；和

基于针对不同聚焦设置中每个聚焦设置所检测到的散射辐射的特性的比较来选择最佳聚焦设置。

3.根据第2项所述的方法，其中所检测到的散射辐射的特性是强度。

4.根据第2或3项所述的方法，其中最佳聚焦设置对应于针对所检测到的散射辐射的特性的最高或最低值。

5.根据第2至4项中任一项所述的方法，其中所述方法还包括执行针对所述测量照射光斑的不同聚焦设置来检测所述目标上的所述散射辐射的所述步骤；以及基于来自不同部位的所检测到的散射辐射的特性来选择所述最佳聚焦设置。

6.根据第5项所述的方法，还包括：针对不同聚焦设置中每个聚焦设置，确定在所检测到的散射辐射的特性与所述测量照射光斑相对于所述目标的位置之间的关系的峰值的宽度；以及

基于针对不同聚焦设置中每个聚焦设置的所述峰值的宽度的比较来选择最佳聚焦设置。

7.根据第1项所述的方法，其中所述检测步骤包括针对所述照射光斑在衬底的平面上相对于所述目标的不同位置，检测因照射所述目标而产生的来自所述目标及其周围的散射辐射；以及

所述优化步骤包括基于针对所述照射光斑相对于所述目标的不同位置所检测到的散射辐射的特性来优化所述测量照射光斑相对于散射目标的对准位置。

8.根据第7项所述的方法，其中所检测到的散射辐射的特性是所述散射辐射的强度。

9.根据第8项所述的方法，其中所述散射辐射的强度包括一个或更多个检测到的非零衍射阶的强度。

10.根据第7至9项中任一项所述的方法，其中所述检测步骤包括在所述测量照射光斑移动到所述目标、稳定于所述目标上并且移动远离所述目标的采集时间段内，在不同采样情况下检测来自所述目标的散射辐射。

11.根据第10项所述的一种方法，其中，在单个采集时间段内，所述对准位置针对衬底的平面的两个正交方向被优化，在此期间，所述照射光斑移动到所述目标的方向和照射光斑移动远离所述目标的方向相互正交。

12.根据第11项所述的一种方法，其中在单独的采集时间段中，针对衬底的平面的正交方向中的每个方向优化所述对准位置。

13.根据第10至12项中任一项所述的方法，其中还包括：

针对在所述采集时间段内采集的多个图像来重构所述对准误差，所述多个图像包括当所述测量照射光斑移动到所述目标和/或移动远离所述目标时采集的图像；

校正所述测量照射光斑在所述多个图像中每个图像上的定位；和

将所述多个图像集成到最终图像中。

14.根据第7至13项中任一项所述的方法，包括：检测所述衬底的位置并且在所述优化步骤中使用检测到的衬底的位置。

15.根据第7至14项中任一项所述的方法，其中所述优化步骤包括重构对准误差，所述对准误差是实际对准位置与期望对准位置的差。

16.根据第15项所述的方法，其中所述对准误差的所述重构包括确定所检测到的散射辐射的所述特性的轮廓以及相对于目标的位置；和

将所述轮廓与取决于对准误差的建模轮廓进行比较。

17.根据第16项所述的方法，包括通过最小化在所述建模轮廓与关于所述对准误差的所确定轮廓之间的差来重构所述对准误差。

18.根据第16或17项所述的方法，其中使用所述照射辐射、所述目标和至少部分地包围所述目标的禁区的衍射模型来确定所述建模轮廓。

19.根据第18项中任一项所述的方法，其中仅使用超过阈值的所检测到的散射辐射的特性的值来确定所述轮廓。

20.根据第19项所述的方法，其中所述阈值基于相对于来自禁区的衍射的强度水平而言的来自所述目标的衍射的强度水平。

21.根据第13至20项中任一项所述的方法，包括确定校正，该校正将用于在后续目标的测量中对于保持所述衬底的晶片平台进行定位的所述对准误差最小化。

22.根据第7至21项中任一项所述的方法，包括使用检测到的散射辐射中的空间信息来识别随波长而变化的来自所述目标的衍射，并在所述优化步骤中使用此衍射信息。

23.根据第7至22项中任一项所述的方法，其中所述测量照射光斑源自照射源，该照射源能够在源功率比对所述目标的参数进行测量的采集模式更低的对准模式下操作。

24.根据第23项所述的一种方法，其中在所述照射光斑距离所述目标至少一个光斑直径的时间间隔期间，所述照射源被切换到关闭状态。

25.根据前面任何项目的方法，其中照射源是能够在1至100nm波长范围内产生辐射的高次谐波产生源。

26.一种测量光刻过程的参数的量测设备，所述量测设备能够操作以执行根据第1至25项中任一项所述的方法。

27.一种非暂时性计算机程序产品，包括用于使处理器执行根据第1至25项中任一项所述的方法的机器可读指令。

28.一种系统，包括：

检查设备，被配置为在衬底上的目标上提供辐射束，并且检测被目标衍射的辐射以确定图形形成过程的参数；和

根据第27项所述的非暂时性计算机程序产品。

29.根据第28项所述的系统包括操作以产生所述辐射束的高次谐波产生源，其中所述辐射束包括1至100nm波长范围内的辐射。

30.根据第28或29项所述的系统，还包括光刻设备，所述光刻设备包括支撑结构以及投影系统，所述支撑结构被配置成保持用于调制辐射束的图案形成装置，所述投影系统被配置成将调制后的辐射束投射到辐射敏感衬底上。

本文中使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如波长为或约为365、355、248、193、157或126nm)和极紫外线(EUV)辐射(例如波长在5至20nm范围内)以及粒子束，诸如离子束或电子束。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可指各种类型光学部件的任何一种或组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。

虽然本发明的具体实施例已经在上文中描述过，但是应当理解，本发明可以用并非所描述的方式实践。此外，设备的部分可以用计算机程序的形式实现，该计算机程序包含描述如上所公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列，或者具有存储在其中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)。

以上描述旨在说明而不是限制。因此，本领域技术人员将清楚地看到，在不脱离下面所述权利要求的范围的情况下，可以对所述发明进行修改。

Claims (14)

1.一种在检查设备内对测量照射光斑相对于衬底上的目标的位置和/或大小进行优化的方法，所述方法包括：

针对在所述衬底的平面上所述测量照射光斑相对于所述目标的不同大小和/或位置，检测因照射所述目标而产生的来自至少所述目标和目标周围的散射辐射的特性；以及

基于所检测到的散射辐射的特性，优化所述测量照射光斑相对于所述目标的位置和/或大小，其中所述优化包括基于所述特性来优化所述测量照射光斑相对于所述目标的对准位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中优化步骤包括优化所述测量照射光斑相对于所述目标的大小，所述测量照射光斑的大小取决于所述测量照射光斑在所述目标上的聚焦，所述方法还包括：

针对所述测量照射光斑在所述目标上的不同聚焦设置来检测所述散射辐射；和

基于针对不同聚焦设置中每个聚焦设置所检测到的散射辐射的特性的比较来选择最佳聚焦设置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所检测到的散射辐射的特性是强度。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中最佳聚焦设置对应于针对所检测到的散射辐射的特性的最高值或最低值。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述方法还包括执行针对所述测量照射光斑在所述目标上的不同聚焦设置来检测所述散射辐射的所述步骤；以及基于来自不同部位的所检测到的散射辐射的特性来选择所述最佳聚焦设置。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：针对不同聚焦设置中每个聚焦设置，确定在所检测到的散射辐射的特性与所述测量照射光斑相对于所述目标的位置之间的关系的峰值的宽度；以及

基于针对不同聚焦设置中每个聚焦设置的所述峰值的宽度的比较来选择最佳聚焦设置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所检测到的散射辐射的特性是所述散射辐射的强度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述散射辐射的强度包括一个或更多个检测到的非零衍射阶的强度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述检测步骤包括在所述测量照射光斑移动到所述目标、稳定于所述目标上并且移动远离所述目标的采集时间段内，在不同采样情况下检测来自所述目标的散射辐射。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在单个采集时间段内，所述对准位置针对衬底的平面的两个正交方向被优化，在此期间，所述照射光斑移动到所述目标的方向和照射光斑移动远离所述目标的方向相互正交。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在单独的采集时间段中，针对衬底的平面的正交方向中的每个方向优化所述对准位置。

12.根据权利要求9所述的方法，其中还包括：

针对在所述采集时间段内采集的多个图像来重构对准误差，所述多个图像包括当所述测量照射光斑移动到所述目标和/或移动远离所述目标时采集的图像；

校正所述测量照射光斑在所述多个图像中每个图像上的定位；和

将所述多个图像集成到最终图像中。

13.根据权利要求7所述的方法，包括：检测所述衬底的位置并且在所述优化步骤中使用检测到的衬底的位置。

14.根据权利要求7所述的方法，其中所述优化步骤包括重构对准误差，所述对准误差是实际对准位置与期望对准位置的差。

Images