用于測(cè)量襯底上的結(jié)構(gòu)的方法和設(shè)備、用于誤差校正的模型、用于實(shí)施這樣的方法和設(shè)備 ...的制作方法
【專利摘要】一種重構(gòu)過(guò)程包括測(cè)量通過(guò)光刻工藝形成在襯底上的結(jié)構(gòu)，確定用于生成模型化圖案的重構(gòu)模型，計(jì)算并最小化包括模型誤差的多變量成本函數(shù)。由討厭參數(shù)導(dǎo)致的誤差基于通過(guò)概率密度函數(shù)描述的討厭參數(shù)的行為的統(tǒng)計(jì)描述被建模。從統(tǒng)計(jì)描述計(jì)算在平均模型誤差和加權(quán)矩陣方面所表示的模型誤差。這些被用于修改成本函數(shù)以便減少重構(gòu)中的討厭參數(shù)的影響，而不增加重構(gòu)模型的復(fù)雜性。討厭參數(shù)可以是模型化結(jié)構(gòu)的參數(shù)，和/或重構(gòu)中使用的檢查設(shè)備的參數(shù)。
【專利說(shuō)明】用于測(cè)量襯底上的結(jié)構(gòu)的方法和設(shè)備、用于誤差校正的模型、 用于實(shí)施這樣的方法和設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年12月05日提交的歐洲申請(qǐng)13195846的權(quán)益，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容 通過(guò)引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于測(cè)量襯底上的結(jié)構(gòu)的方法和設(shè)備及用于誤差校正的模型。本發(fā)明 可以例如應(yīng)用在微觀結(jié)構(gòu)的基于模型的量測(cè)中，例如以評(píng)定光刻設(shè)備的臨界尺寸(CD)或重 疊性能。
【背景技術(shù)】
[0004] 光刻設(shè)備是將期望的圖案施加到襯底上、通常是到襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器?？?以例如在集成電路（1C)的制造中使用光刻設(shè)備。在這種場(chǎng)合下，可替代地稱作掩?；蜓谀?版的圖案形成裝置可以用于生成待形成在1C的單個(gè)層上的電路圖案。該圖案可以被轉(zhuǎn)移到 襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一個(gè)或數(shù)個(gè)管芯的部分)上。圖案的轉(zhuǎn)移典型 地是憑借到設(shè)置于襯底上的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上的成像來(lái)進(jìn)行。一般情況下，單 一個(gè)襯底將包含被相繼地圖案化的鄰接目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻設(shè)備包括:所謂的步 進(jìn)器，其中通過(guò)使整個(gè)圖案一次曝光到目標(biāo)部分上來(lái)輻照各目標(biāo)部分;和所謂的掃描器，其 中通過(guò)在給定方向（"掃描"方向）上憑借輻射束掃描圖案同時(shí)同步地平行于或反向平行于 該方向掃描襯底來(lái)輻照各目標(biāo)部分。也可以通過(guò)將圖案壓印到襯底上而使圖案從圖案形成 裝置轉(zhuǎn)移至襯底。
[0005] 為了監(jiān)測(cè)光刻工藝，測(cè)量圖案化的襯底的參數(shù)。參數(shù)可以包括例如形成在圖案化 的襯底中或上的相繼層之間的重疊誤差和顯影的光敏抗蝕劑的臨界線寬(CD)。該測(cè)量可以 在產(chǎn)品襯底上和/或在專用量測(cè)目標(biāo)上執(zhí)行。存在有用于進(jìn)行在光刻工藝中形成的微觀結(jié) 構(gòu)的測(cè)量的各種技術(shù)，包括掃描電子顯微鏡和各種專業(yè)工具的使用。一種快速且非侵入形 式的專業(yè)檢查工具是將輻射束指向到襯底的表面上的目標(biāo)上并且測(cè)量散射的或反射的束 的性質(zhì)的散射儀。兩種主要類型的散射儀是已知的。光譜散射儀將寬譜帶輻射束指向到襯 底上并測(cè)量被散射到特定的窄角度范圍內(nèi)的輻射的光譜(強(qiáng)度作為波長(zhǎng)的函數(shù)）。角分辨散 射儀使用單色輻射束并測(cè)量作為角度的函數(shù)的散射輻射的強(qiáng)度。
[0006]通過(guò)將束的在由襯底反射或散射前后的性質(zhì)進(jìn)行比較，可以確定襯底的性質(zhì)。這 可以例如通過(guò)將從反射或散射束的測(cè)量得到的數(shù)據(jù)與從參數(shù)化模型計(jì)算的模型(模擬)衍 射信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)完成。計(jì)算的信號(hào)可以被預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)在庫(kù)中，庫(kù)代表分布在參數(shù)化 模型的參數(shù)空間中的多個(gè)候選襯底結(jié)構(gòu)。可選地或另外地，參數(shù)可以在迭代搜索過(guò)程期間 變化，直到計(jì)算的衍射信號(hào)與測(cè)量的信號(hào)匹配為止。在US 7522293(Wu)和US 2012/ 0123748A1中，例如，這兩個(gè)技術(shù)被分別描述為例如"基于庫(kù)的"和"基于回歸的"過(guò)程。
[0007]特別是對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)或包括特定的材料的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確地給散射束建模所要求 的參數(shù)的數(shù)量是高的。定義"模型菜單"，其中參數(shù)被定義為或者給定的（"固定的"）或者可 變的（"浮動(dòng)的"）。對(duì)于浮動(dòng)參數(shù)，變化的準(zhǔn)許范圍或者以絕對(duì)項(xiàng)或者通過(guò)參考與標(biāo)稱值的 偏離來(lái)定義。模型中的各浮動(dòng)參數(shù)代表模型中的另一"自由度"，以及因此是在找到最佳匹 配候選結(jié)構(gòu)的多維參數(shù)空間中的另一尺寸。即使利用少量參數(shù)，計(jì)算任務(wù)的大小也很快地 變得非常大，例如通過(guò)使庫(kù)樣本的數(shù)量不可接受地提高。它還提高了與測(cè)量的襯底不對(duì)應(yīng) 的錯(cuò)誤匹配參數(shù)集合的風(fēng)險(xiǎn)。在某些情況中，將參數(shù)固定至與在實(shí)際測(cè)量的結(jié)構(gòu)中不同的 值可能對(duì)重構(gòu)具有很小的影響。然而，在其他時(shí)間，參數(shù)的固定值與真實(shí)值之間的差異可以 使匹配過(guò)程顯著地失真，使得在感興趣的參數(shù)的重構(gòu)中出現(xiàn)不準(zhǔn)確性。在這樣的狀況中的 固定參數(shù)可以稱作"討厭(Ml i sance)"參數(shù)。
[0008] 這樣的討厭參數(shù)使得難以找到計(jì)算的準(zhǔn)確性與實(shí)用性之間的適當(dāng)折衷。討厭參數(shù) 可以是被測(cè)量的結(jié)構(gòu)的模型的參數(shù)，但是也可以是用于得到測(cè)量的設(shè)備的參數(shù)。也就是說(shuō)， 不同的設(shè)備可以從相同結(jié)構(gòu)得到稍微不同的衍射信號(hào)，并且因此產(chǎn)生感興趣的參數(shù)的稍微 不同的測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到關(guān)于討厭參數(shù)的統(tǒng)計(jì)信息及其對(duì)觀測(cè)的衍射信號(hào)的影響可以用 于改進(jìn)重構(gòu)的準(zhǔn)確性，而不用使討厭參數(shù)作為模型中的浮動(dòng)參數(shù)。
[0010] 在第一方面，本發(fā)明提供了一種測(cè)量襯底上的結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法，所述方法包括 以下步驟：
[0011] (a)定義數(shù)學(xué)模型，在數(shù)學(xué)模型中所述結(jié)構(gòu)的形狀和材料性質(zhì)由包括至少一個(gè)感 興趣的參數(shù)的多個(gè)參數(shù)代表；
[0012] (b)用一個(gè)或多個(gè)輻射束照射所述結(jié)構(gòu)并且檢測(cè)由于所述輻射與所述結(jié)構(gòu)之間的 相互作用而產(chǎn)生的信號(hào)；
[0013] (d)通過(guò)在使感興趣的參數(shù)變化并且使至少一個(gè)其他參數(shù)不變化的情況下模擬所 述輻射與所述數(shù)學(xué)模型之間的相互作用，計(jì)算多個(gè)模型信號(hào)；
[0014] (e)通過(guò)在使其他參數(shù)根據(jù)假定的統(tǒng)計(jì)行為變化的情況下模擬所述輻射與所述數(shù) 學(xué)模型之間的相互作用，計(jì)算對(duì)于所述其他參數(shù)的影響的模型；
[0015] (f)在使用影響的模型來(lái)抑制所述其他參數(shù)的在模型信號(hào)中沒(méi)有被代表的變化的 影響的情況下，計(jì)算在檢測(cè)到的信號(hào)與在步驟(d)中計(jì)算的模型信號(hào)中的至少一些之間的 匹配的程度；
[0016] (g)基于計(jì)算的匹配的程度報(bào)告所述感興趣的參數(shù)的測(cè)量。
[0017] 所述影響的模型可以例如提供加權(quán)矩陣，通過(guò)加權(quán)矩陣在檢測(cè)到的信號(hào)與模型信 號(hào)之間的匹配的程度與信號(hào)的一些部分相比更取決于其他部分。在其中檢測(cè)到的信號(hào)是通 過(guò)角分辨散射測(cè)量得到的二維衍射圖案的實(shí)施例中，所述加權(quán)矩陣可以例如針對(duì)所述衍射 圖案中的一些像素定義了比其他像素低的權(quán)重，以計(jì)算匹配的程度。
[0018] 可替代地地或另外地，所述影響的模型可以提供在計(jì)算匹配的程度之前被從檢測(cè) 到的信號(hào)減去的均值誤差信號(hào)。在其中檢測(cè)到的信號(hào)是通過(guò)角分辨散射測(cè)量得到的二維衍 射圖案的實(shí)施例中，所述影響的模型可以例如提供均值誤差矩陣，由此在計(jì)算匹配的程度 之前不同的誤差值被從檢測(cè)到的衍射圖案的不同像素減去。
[0019] 其他參數(shù)可以是在步驟(a)中建模的結(jié)構(gòu)的形狀或材料的參數(shù)，或者是在步驟(b) 中用于獲得檢測(cè)到的信號(hào)的檢測(cè)設(shè)備的參數(shù)。在實(shí)際實(shí)施中，可以同時(shí)定義并校正數(shù)個(gè)其 他參數(shù)。
[0020] 假定的統(tǒng)計(jì)行為的模型可以包括用于該或各所述其他參數(shù)的標(biāo)稱值和方差。當(dāng)定 義多個(gè)其他參數(shù)時(shí)，它們的假定統(tǒng)計(jì)行為可以相互獨(dú)立地或者以它們之間的協(xié)方差關(guān)系進(jìn) 行建模。
[0021] 第二方面中的發(fā)明提供一種用于測(cè)量襯底上的結(jié)構(gòu)的參數(shù)的檢查設(shè)備，設(shè)備包 括：
[0022] -支撐，用于在其上形成有所述結(jié)構(gòu)的襯底；
[0023] -光學(xué)系統(tǒng)，用于用一個(gè)或多個(gè)輻射束照射結(jié)構(gòu)并且檢測(cè)由于所述輻射與所述結(jié) 構(gòu)之間的相互作用而產(chǎn)生的信號(hào)；
[0024] _處理器，被布置成:通過(guò)模擬所述輻射與數(shù)學(xué)模型之間的相互作用計(jì)算多個(gè)模型 信號(hào)，在數(shù)學(xué)模型中所述結(jié)構(gòu)的形狀和材料性質(zhì)用包括至少一個(gè)感興趣的參數(shù)的多個(gè)參數(shù) 代表;計(jì)算檢測(cè)到的信號(hào)與計(jì)算的模型信號(hào)中的至少一些之間的匹配的程度;和報(bào)告基于 計(jì)算的匹配的程度的所述感興趣的參數(shù)的測(cè)量，
[0025]其中所述處理器被布置成在使感興趣的參數(shù)變化并且使至少一個(gè)其他參數(shù)不變 化的情況下計(jì)算所述多個(gè)模型信號(hào)，并且其中所述處理器被進(jìn)一步布置成當(dāng)計(jì)算所述匹配 的程度時(shí)使用影響的模型來(lái)抑制所述其他參數(shù)的可能存在于檢測(cè)到的信號(hào)中但是在模型 信號(hào)中沒(méi)有被代表的變化的影響。
[0026]設(shè)備可以通過(guò)將合適的數(shù)據(jù)處理功能添加至諸如散射儀等的現(xiàn)有檢查設(shè)備來(lái)實(shí) 施。
[0027]發(fā)明進(jìn)一步提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于引起處理器執(zhí)行根據(jù)如以上陳述 的發(fā)明的方法的步驟(d)和(f)的機(jī)器可讀指令。
[0028]計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以進(jìn)一步包括用于引起處理器執(zhí)行方法的步驟(e)的指令。 [0029]發(fā)明又進(jìn)一步提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于引起處理器執(zhí)行根據(jù)如以上陳 述的發(fā)明的方法的步驟(e)的機(jī)器可讀指令，以計(jì)算以供檢查設(shè)備執(zhí)行方法的步驟(a)至 (d)和(f)與(g)使用的影響的模型。
[0030] 發(fā)明的這些及其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面描述的示例性實(shí)施例的考慮中容易 理解。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 現(xiàn)在將參照隨附的示意圖通過(guò)僅示例的方式來(lái)描述發(fā)明的實(shí)施例，圖中相應(yīng)的附 圖標(biāo)記指示相應(yīng)的部分，并且其中：
[0032]圖1是光刻設(shè)備的示意圖；
[0033]圖2是光刻單元或簇的示意圖；
[0034]圖3是穿過(guò)通過(guò)圖5或圖6的過(guò)程利用相關(guān)聯(lián)的模型參數(shù)待測(cè)量的第一示例結(jié)構(gòu)的 示意截面；
[0035]圖4圖示散射儀的操作原理；
[0036]圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于利用模型誤差的校正重構(gòu)來(lái)自散射儀測(cè)量 的結(jié)構(gòu)的示例過(guò)程；
[0037] 圖6描繪了使用在圖5的過(guò)程中的用于模型誤差的估計(jì)和校正的發(fā)明的示例過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 圖1示意性地描繪了光刻設(shè)備LA。設(shè)備包括：照射系統(tǒng)（照射器）IL，被配置成調(diào)節(jié) 輻射束B(niǎo)(例如，UV輻射或DUV輻射）；圖案形成裝置支撐或支撐結(jié)構(gòu)（例如，掩模臺(tái))MT，被構(gòu) 造成支撐圖案形成裝置(例如，掩模)MA并被連接至配置成根據(jù)某些參數(shù)將圖案形成裝置準(zhǔn) 確定位的第一定位器PM;襯底臺(tái)（例如，晶片臺(tái))WT，被構(gòu)造成保持襯底(例如，涂有抗蝕劑的 晶片)W并被連接至配置成根據(jù)某些參數(shù)將襯底準(zhǔn)確定位的第二定位器PW;和投影系統(tǒng)（例 如，折射型投影透鏡系統(tǒng))PS，被配置成將通過(guò)圖案形成裝置MA賦予輻射束B(niǎo)的圖案投影到 襯底W的目標(biāo)部分C(例如，包括一個(gè)或多個(gè)管芯)上。
[0039] 照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，諸如折射型、反射型、磁型、電磁型、靜電 型或其他類型的光學(xué)部件，或者它們的任何組合，用于指向、成形或控制輻射。
[0040] 圖案形成裝置支撐以取決于圖案形成裝置的定向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)和諸如例如圖 案形成裝置是否被保持在真空環(huán)境中等的其他條件的方式保持圖案形成裝置。圖案形成裝 置支撐可以使用機(jī)械的、真空的、靜電的或其他夾持技術(shù)來(lái)保持圖案形成裝置。圖案形成裝 置支撐可以是例如可根據(jù)需要固定或可動(dòng)的框架或臺(tái)。圖案形成裝置支撐可以確保圖案形 成裝置例如相對(duì)于投影系統(tǒng)處于期望的位置。這里的術(shù)語(yǔ)"掩模版"或"掩模"的任何使用都 可以視為與更上位的術(shù)語(yǔ)"圖案形成裝置"同義。
[0041] 這里使用的術(shù)語(yǔ)"圖案形成裝置"應(yīng)該廣義地解釋為是指可以用于賦予輻射束在 其截面中的圖案諸如以在襯底的目標(biāo)部分中創(chuàng)建圖案的任何裝置。應(yīng)該注意的是，賦予輻 射束的圖案可以不是確切地對(duì)應(yīng)于襯底的目標(biāo)部分中的期望圖案，例如，如果圖案包括相 移特征或所謂輔助特征的話。一般地，賦予輻射束的圖案將對(duì)應(yīng)于諸如集成電路等的在目 標(biāo)部分中創(chuàng)建的器件中的特定的功能層。
[0042] 圖案形成裝置可以是透射型的或反射型的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編 程反射鏡陣列和可編程LCD面板。掩模是光刻中公知的，并且包括諸如二元、交替相移和衰 減相移等的掩模類型，以及各種混合掩模類型?？删幊谭瓷溏R陣列的示例采用小反射鏡的 矩陣布置，其中的每一個(gè)可以單個(gè)地傾斜以便沿不同方向反射進(jìn)來(lái)的輻射束。傾斜的反射 鏡賦予由反射鏡陣列反射的在輻射束上的圖案。
[0043] 如這里所描繪的，設(shè)備是透射類型的（例如，采用透射型掩模）?？商娲?，設(shè)備可 以是反射類型的（例如，采用如上面所提及的類型的可編程反射鏡陣列，或者采用反射型掩 模)。
[0044] 光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)(雙平臺(tái)）或更多的襯底臺(tái)（和/或兩個(gè)或更多的掩模臺(tái)） 的類型的。在這樣的"多平臺(tái)"機(jī)器中，可以平行地使用附加的臺(tái)，或者可以在一個(gè)或多個(gè)其 他臺(tái)正用于曝光的時(shí)候在一個(gè)或多個(gè)臺(tái)上執(zhí)行預(yù)備步驟。
[0045] 光刻設(shè)備也可以是如下類型的：其中，襯底的至少一部分可以由具有相對(duì)高的折 射率的液體、例如水覆蓋，以便填充投影系統(tǒng)與襯底之間的空間。浸沒(méi)液體也可以施加至光 刻設(shè)備中的其他空間，例如在掩模與投影系統(tǒng)之間。浸沒(méi)技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，用于增 加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。如這里使用的術(shù)語(yǔ)"浸沒(méi)"不意味著諸如襯底等的結(jié)構(gòu)必須被沉浸 在液體中，相反僅意味著在曝光期間在投影系統(tǒng)與襯底之間設(shè)有液體。
[0046]參見(jiàn)圖1，照射器IL從輻射源S0接收輻射束。源和光刻設(shè)備可以是單獨(dú)的實(shí)體，例 如當(dāng)源是準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在這樣的情況中，源不視為形成光刻設(shè)備的一部分，并且在包括 了例如合適的指向反射鏡和/或擴(kuò)束器的光束傳遞系統(tǒng)BD的幫助下使輻射束從源S0傳到照 射器IL。在其他情況中，源可以是光刻設(shè)備的一體部分，例如當(dāng)源是汞燈時(shí)。源S0和照射器 IL以及如果需要的話與光束傳遞系統(tǒng)BD-起可以稱作輻射系統(tǒng)。
[0047] 照射器IL可以包括用于調(diào)整輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整器AD。一般地，可以調(diào)整 照射器的光瞳面中的強(qiáng)度分布的至少外部和/或內(nèi)部徑向程度(常分別稱作0外和0內(nèi)）。另 外，照射器IL可以包括諸如積分器IN和聚光器C0等的各種其他部件。照射器可以用于調(diào)節(jié) 輻射束，以在其截面中具有期望的均勻性和強(qiáng)度分布。
[0048] 輻射束B(niǎo)入射在被保持在圖案形成裝置支撐(例如，掩模臺(tái)MT)上的圖案形成裝置 (例如，掩模)MA上，并且通過(guò)圖案形成裝置而被圖案化。橫穿過(guò)圖案形成裝置(例如，掩模） MA，輻射束B(niǎo)通過(guò)投影系統(tǒng)PS，該投影系統(tǒng)使光束聚焦到襯底W的目標(biāo)部分C上。在第二定位 器PW和位置傳感器IF(例如，干涉儀裝置、線性編碼器、2-D編碼器或電容傳感器)的幫助下， 可以使襯底臺(tái)WT準(zhǔn)確地移動(dòng)，例如以便將不同的目標(biāo)部分C定位在輻射束B(niǎo)的路徑上。類似 地，第一定位器PM和另一位置傳感器（圖1中未明確描繪)可以用于將圖案形成裝置(例如， 掩模)MA相對(duì)于輻射束B(niǎo)的路徑準(zhǔn)確地定位，例如在從掩模庫(kù)進(jìn)行的機(jī)械檢索之后，或在掃 描期間。
[0049] 圖案形成裝置(例如，掩模)MA和襯底W可以利用掩模對(duì)齊標(biāo)記Ml、M2和襯底對(duì)齊標(biāo) 記P1、P2而對(duì)齊。雖然如圖示出的襯底對(duì)齊標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但它們可以位于目標(biāo) 部分之間的空間中（這些被稱為劃線對(duì)齊標(biāo)記）。類似地，在超過(guò)一個(gè)的管芯設(shè)置于圖案形 成裝置(例如，掩模)MA上的狀況中，掩模對(duì)齊標(biāo)記可以位于管芯之間。小的對(duì)齊標(biāo)記也可以 被包括在器件特征之中的管芯內(nèi)，在該情況中期望標(biāo)記盡可能小并且不要求除鄰接特征以 外的任何不同的成像或處理?xiàng)l件。檢測(cè)對(duì)齊標(biāo)記的對(duì)齊系統(tǒng)在下面進(jìn)一步進(jìn)行描述。
[0050] 所描繪的設(shè)備可以以多種模式進(jìn)行使用，包括例如步進(jìn)模式或掃描模式。光刻設(shè) 備的構(gòu)造和操作對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的并且不需要為了本發(fā)明的理解進(jìn)一步進(jìn)行 描述。
[0051] 如圖2所示，光刻裝置LA形成有時(shí)也稱作光刻單元或簇的光刻單元LC的一部分，該 光刻單元還包括用以在襯底上執(zhí)行曝光前和后工藝的設(shè)備。傳統(tǒng)上，這些設(shè)備包括用以沉 積抗蝕劑層的旋涂器SC、用以使已曝光的抗蝕劑顯影的顯影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。襯 底處理機(jī)或機(jī)器人R0從輸入/輸出端口 1/01、1/02拾取襯底、使它們?cè)诓煌に囋O(shè)備之間移 動(dòng)并接著傳遞至光刻設(shè)備的進(jìn)料臺(tái)LB。經(jīng)?？偡Q為軌道的這些裝置在軌道控制單元TCU的 控制之下，該軌道控制單元TCU自身由監(jiān)督控制系統(tǒng)SCS控制，該監(jiān)督控制系統(tǒng)SCS還憑借光 刻控制單元LACU控制著光刻設(shè)備。因此，可以操作不同設(shè)備以使生產(chǎn)量和處理效率最大化。 [0052]為了使被光刻設(shè)備曝光的襯底正確且一致地曝光，期望檢查已曝光的襯底以測(cè)量 諸如隨后的層之間的重疊誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等的性質(zhì)。如果檢測(cè)到誤差，則可以 對(duì)隨后的襯底的曝光度進(jìn)行調(diào)整，尤其是如果檢查可以即刻且快速完成使得相同批次的其 他襯底仍然待曝光。還有，已經(jīng)被曝光的襯底可以被剝離并重新加工一以提高產(chǎn)率一或丟 棄，由此避免在已知會(huì)有缺陷的襯底上執(zhí)行曝光。在襯底的僅一些目標(biāo)部分有缺陷的情況 中，可以僅在良好的那些目標(biāo)部分上執(zhí)行進(jìn)一步的曝光。
[0053]檢查設(shè)備用于確定襯底的性質(zhì)，并且特別是確定不同襯底或相同襯底的不同層的 性質(zhì)從層到層是如何變化的。檢查設(shè)備可以集成到光刻設(shè)備LA或光刻單元LC內(nèi)或者可以是 獨(dú)立的裝置。為了實(shí)現(xiàn)最迅速的測(cè)量，期望的是檢查設(shè)備在曝光之后立即測(cè)量在已曝光的 抗蝕劑層中的性質(zhì)。然而，抗蝕劑中的潛像具有非常低的對(duì)比度一在抗蝕劑的已曝光于輻 射的部分與未曝光的那些之間在折射率上僅有非常小的差異一并且不是所有檢查設(shè)備都 具有足夠的靈敏度來(lái)進(jìn)行潛像的有用測(cè)量。因此，可以在曝光后烘烤步驟(PEB)之后進(jìn)行測(cè) 量，該曝光后烘烤步驟通常是在已曝光的襯底上所執(zhí)行的第一步驟并且增加抗蝕劑的已曝 光和未曝光部分之間的對(duì)比度。在該階段，抗蝕劑中的圖像可以稱作半潛。也可以進(jìn)行已顯 影的抗蝕劑圖像的測(cè)量一此時(shí)抗蝕劑的或者已曝光的或者未曝光的部分已被去除一或者 在諸如蝕刻等的圖案轉(zhuǎn)移步驟之后進(jìn)行。后一可能性限制了有缺陷襯底的重新加工的可能 性但仍然可以提供有用信息。
[0054]圖3圖示目標(biāo)30和定義其形狀的參數(shù)中的一些作為待檢查的簡(jiǎn)單形式的結(jié)構(gòu)。襯 底300、例如硅晶片攜帶著由通過(guò)使一層抗蝕劑材料曝光并顯影而形成的很多平行柵條所 形成的衍射光柵。光柵不需要包括凸起的柵條，其僅作為示例圖示并提到。合適的特征包括 通過(guò)光刻或者通過(guò)光刻跟著通過(guò)蝕刻、沉積和其他工藝步驟形成的直立柵條、接觸孔等。這 里選擇柵條純粹為了簡(jiǎn)單。
[0055]特征302代表被重復(fù)很多次以構(gòu)成光柵的結(jié)構(gòu)中的一個(gè)的截面。在抗蝕劑下方的 是層304,其在常見(jiàn)示例中將簡(jiǎn)單地是硅晶片上的例如具有l(wèi)nm至3nm的厚度的"天然的"氧 化物層。在真實(shí)產(chǎn)品中，可能在特征302的下方有不同性質(zhì)的很多層。在用抗蝕劑涂覆襯底 并曝光之前，抗反射(BARC)層306已經(jīng)以已知的方式施加至襯底以改進(jìn)印刷圖案的質(zhì)量。 [0056] 通過(guò)諸如圖5或圖6中所示等的過(guò)程待測(cè)量的特征302的參數(shù)包括特征高度H1、半 高臨界尺寸(mid-CD或MCD)和側(cè)壁角度SWA。如果需要也可以定義其他參數(shù)。如果要測(cè)量不 對(duì)稱特征，則SWA可以針對(duì)左、右側(cè)壁分別定義。像頂部圓角、基腳或者負(fù)責(zé)線邊緣粗糙度 (LER)的涂層梯形的任何其他特征可以添加至模型以增加準(zhǔn)確性。
[0057] 這些參數(shù)H1、M⑶、SWA將以不同方式貢獻(xiàn)于當(dāng)通過(guò)散射測(cè)量測(cè)量該目標(biāo)30時(shí)觀察 的衍射圖案。將影響衍射圖案的其他形狀參數(shù)是底下的層306、304的高度(厚度），分別標(biāo)有 H2、H3。除了幾何參數(shù)之外，光學(xué)參數(shù)也可以被包括在模型中。為了給目標(biāo)建模并因此準(zhǔn)許 建模的衍射圖案的計(jì)算，用于這些參數(shù)的估計(jì)值被用在步驟506的計(jì)算中。當(dāng)考慮到層的數(shù) 量、特征302的形狀還有潛在的底下的特征和層時(shí)，變得清楚的是，待執(zhí)行用于最佳擬合參 數(shù)集合的搜索的參數(shù)空間是高度多維的。目標(biāo)光柵圖案自身可以是二維的。用于建模所要 求的附加參數(shù)是所有不同材料的性質(zhì)，諸如它們的折射率、消光系數(shù)等。這些可以被如此地 明確定義使得它們可以被視作固定參數(shù)，或者它們自身可以經(jīng)受不確定性。它們可能需要 根據(jù)進(jìn)來(lái)的福射的波長(zhǎng)和偏振被進(jìn)一步細(xì)分。
[0058]圖4示意性示出可以在本發(fā)明的實(shí)施例中用作檢查設(shè)備的散射儀。在該設(shè)備中，由 輻射源402發(fā)射的輻射使用透鏡系統(tǒng)412準(zhǔn)直并透射通過(guò)干涉濾波器413和偏振器417、由部 分反射表面416反射并且經(jīng)由顯微鏡物端透鏡415被聚焦到襯底W上。透鏡415具有高的數(shù)值 孔徑(NA)、例如0.9或0.95或更大。浸沒(méi)散射儀可以甚至具有有著超過(guò)1的數(shù)值孔徑的透鏡。 由目標(biāo)30反射和衍射的輻射被相同的物端透鏡415收集接著透射通過(guò)部分反射表面416進(jìn) 入檢測(cè)器418內(nèi)以便使散射(衍射)光譜被檢測(cè)。檢測(cè)器可以位于在透鏡系統(tǒng)415的焦距上的 背投影光瞳平面411中，然而光瞳平面可以而是利用輔助光學(xué)器件(未示出）被重新成像到 檢測(cè)器上。光瞳平面是其中輻射的徑向位置定義入射的角度并且角位置定義輻射的方位角 度的平面。檢測(cè)器418在該示例中是二維檢測(cè)器使得襯底目標(biāo)30的二維角散射光譜可以被 測(cè)量。檢測(cè)器418可以例如是(XD或CMOS傳感器的陣列，并且可以使用例如每幀40毫秒的積 分時(shí)間。
[0059] 參考光束經(jīng)常例如被用于測(cè)量入射輻射的強(qiáng)度。要做到這一點(diǎn)，當(dāng)輻射束入射在 分束器416上時(shí)，它的一部分透射通過(guò)分束器作為朝向參考反射鏡414的參考光束。參考光 束接著被投影到相同檢測(cè)器418的不同部分上或者可替代地到不同檢測(cè)器(未示出）上。來(lái) 自檢測(cè)器的信號(hào)由處理單元PU以數(shù)字形式接收，處理單元PU執(zhí)行用以在數(shù)學(xué)上重構(gòu)目標(biāo)結(jié) 構(gòu)30的計(jì)算。
[0060] 一組干涉濾波器413是可用的以選出在比方說(shuō)405nm至790nm或甚至更低、諸如 200nm至300nm的范圍中的感興趣的波長(zhǎng)。干涉濾波器可以是可調(diào)諧的而不是包括一組不同 的濾波器。可以使用光柵代替干涉濾波器。在以下描述中，術(shù)語(yǔ)"光"應(yīng)該用于是指在散射測(cè) 量技術(shù)中使用的輻射。與散射測(cè)量或任何其他量測(cè)技術(shù)中使用的輻射有關(guān)的術(shù)語(yǔ)"光"的使 用不旨在暗示對(duì)光譜的可見(jiàn)部分中的輻射的任何限制。
[0061] 檢測(cè)器418可以測(cè)量在單一個(gè)波長(zhǎng)(或窄波長(zhǎng)范圍）的散射光的強(qiáng)度、分別在多個(gè) 波長(zhǎng)或在波長(zhǎng)范圍上整體的散射光的強(qiáng)度。此外，檢測(cè)器可以單獨(dú)地測(cè)量橫向磁與橫向電 偏振光的強(qiáng)度和/或橫向磁與橫向電偏振光之間的相位差。
[0062] 使用寬譜帶光源（即，具有寬范圍的光頻率或波長(zhǎng)的光源一并因此是寬范圍的顏 色)是可能的，其給出了大的集光率，允許了多個(gè)波長(zhǎng)的混合。當(dāng)寬譜帶混合中的成分具有 比如說(shuō)A A的帶寬時(shí)，在各成分之間提供至少2 A A(g卩，帶寬的兩倍)的間距可以是有利的。 輻射的數(shù)個(gè)"源"可以是使用纖維束被分裂開(kāi)的擴(kuò)展輻射源的不同部分。以該方式，可以測(cè) 量處于平行的多個(gè)波長(zhǎng)的角分辨散射光譜。3-D光譜(波長(zhǎng)和兩個(gè)不同的角度)可以被測(cè)量， 其包含與2-D光譜相比更多的信息。這允許更多信息被測(cè)量，這增加了量測(cè)過(guò)程魯棒性。這 在EP 1628164A中更詳細(xì)地進(jìn)行了描述。
[0063]襯底W上的目標(biāo)30可以是1-D光柵，其被印刷成使得在顯影之后，柵條由實(shí)的抗蝕 劑線形成。目標(biāo)30可以是2-D光柵，其被印刷成使得在顯影之后，光柵由實(shí)的抗蝕劑柱或在 抗蝕劑中的通孔(孔)形成。柵條、柱或通孔可以可替代地被蝕刻到襯底內(nèi)。該圖案對(duì)光刻投 影設(shè)備、特別是投影系統(tǒng)PL中的色差敏感，并且照射對(duì)稱性和這樣的像差的存在將使它們 自身顯現(xiàn)在被印刷的光柵上的變化中。于是，被印刷的光柵的散射測(cè)量數(shù)據(jù)被用于重構(gòu)光 柵。1-D光柵的諸如線寬和形狀等的參數(shù)或者2-D光柵的諸如柱或通孔寬度或長(zhǎng)度或形狀等 的參數(shù)，來(lái)自印刷步驟和/或其他散射測(cè)量過(guò)程的知識(shí)，可以是由處理單元PU執(zhí)行的重構(gòu)過(guò) 程中的感興趣的參數(shù)。
[0064]圖4的散射儀僅是角分辨散射儀的一個(gè)示例，并且可以在不脫離本發(fā)明的原理的 情況下使用其他形式。此外，本發(fā)明同樣可以利用通過(guò)光譜(能量分辨)散射測(cè)量得到的衍 射圖案來(lái)應(yīng)用。
[0065] 重構(gòu)過(guò)程-引言
[0066]諸如"基于回歸的"和"基于庫(kù)的"方法等的圖案重構(gòu)過(guò)程的詳細(xì)描述以及不同類 型的散射儀的描述可以在US 2012/0123748A1中找到。本文檔描述了用于避免和/或校正 "基于回歸的"重構(gòu)過(guò)程中的誤差的數(shù)值方法、在這里稱作模型誤差校正(MEC)方法的使用。 MEC方法可以被用在諸如"基于庫(kù)的"過(guò)程和回歸與庫(kù)過(guò)程的混合等的其他重構(gòu)模型中。MEC 方法可以應(yīng)用在不同的重構(gòu)過(guò)程中。
[0067] 圖5圖示用于利用參數(shù)化模型和使用諸如散射儀等的檢查設(shè)備檢測(cè)到的衍射圖案 (衍射光譜)重構(gòu)目標(biāo)的"基于回歸的"過(guò)程。在該類型的重構(gòu)過(guò)程中，計(jì)算基于目標(biāo)形狀的 第一估計(jì)(第一候選結(jié)構(gòu)）的衍射圖案并且與測(cè)量的衍射圖案進(jìn)行比較。計(jì)算模擬輻射與由 模型描述的結(jié)構(gòu)之間的相互作用。接著使模型的參數(shù)系統(tǒng)地變化并且衍射圖案在一系列的 迭代中重新計(jì)算，以生成新的候選結(jié)構(gòu)并因此達(dá)到最佳擬合。目標(biāo)將為了該描述被假定為 在一個(gè)方向上周期性的結(jié)構(gòu)，如例如參照?qǐng)D3描述的。在實(shí)踐中它可以在兩個(gè)(或更多的)方 向上是周期性的，并且處理將相應(yīng)地修改。衍射圖案可以例如是由圖4的散射儀中的傳感器 418檢測(cè)的2-D光瞳圖像。
[0068] 在引言和權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)中，由散射儀測(cè)量的衍射圖案是檢測(cè)的信號(hào)的示例。使 用參數(shù)化模型計(jì)算的衍射圖案是模型信號(hào)的示例。更詳細(xì)的方法的步驟如下：
[0069] 502:建立'重構(gòu)模型'，重構(gòu)模型定義目標(biāo)結(jié)構(gòu)關(guān)于若干參數(shù)Pi (P1、P2、P3等等）的 參數(shù)化模型。這些參數(shù)可以例如在1-D周期性結(jié)構(gòu)中代表側(cè)壁的角度、特征的高度或深度、 特征的寬度。目標(biāo)和底下的層的材料性質(zhì)也用諸如折射率(在散射測(cè)量輻射束中存在的特 定的波長(zhǎng)處)等的參數(shù)代表。重要的是，雖然目標(biāo)結(jié)構(gòu)可以由描述其形狀和材料性質(zhì)的幾十 個(gè)參數(shù)定義，但重構(gòu)模型會(huì)將這些參數(shù)中的很多參數(shù)定義為具有固定值，而其他參數(shù)是可 變或"浮動(dòng)"參數(shù)，以用于以下過(guò)程步驟的目的。在現(xiàn)有公開(kāi)US 2012/0123748A1中，描述了 在固定與浮動(dòng)參數(shù)之間進(jìn)行選擇的過(guò)程。選擇的集合可以稱作用于重構(gòu)過(guò)程的"菜單"，并 且可以嘗試不同的菜單。例如，現(xiàn)有公開(kāi)引入了參數(shù)可以被準(zhǔn)許變化而不是完全獨(dú)立的浮 動(dòng)參數(shù)的方式。可以在實(shí)施本發(fā)明時(shí)采用或不采用這些技術(shù)。為了描述圖5的目的，僅浮動(dòng) 參數(shù)被視作參數(shù)P i。將在下面詳細(xì)討論以新穎的方式進(jìn)行的其他參數(shù)的處理。
[0070] 503:通過(guò)為浮動(dòng)參數(shù)設(shè)定初始值Pi(0)(即，P1(0)、P2(0)、P3(0)等等)估計(jì)模型目 標(biāo)形狀。各浮動(dòng)參數(shù)將生成在如菜單中所定義的某些預(yù)定范圍內(nèi)。
[0071] 504:使用散射儀測(cè)量襯底上的實(shí)際目標(biāo)的衍射圖案。該測(cè)量的衍射圖案被轉(zhuǎn)發(fā)至 諸如計(jì)算機(jī)等的計(jì)算系統(tǒng)。計(jì)算系統(tǒng)可以是上面提及的處理單元PU，或者它可以是單獨(dú)的 設(shè)備。506:將代表目標(biāo)的估計(jì)形狀的參數(shù)與模型化目標(biāo)的不同元件的材料性質(zhì)一起用于計(jì) 算散射性質(zhì)。這可以例如使用RCWA等的嚴(yán)格光學(xué)衍射方法或者麥克斯韋方程組的任何其他 求解器來(lái)完成。這給出了用于所估計(jì)的目標(biāo)形狀的模型衍射圖案。
[0072] 508、510:接著將測(cè)量的衍射圖案與模型衍射圖案進(jìn)行比較，并且使用它們的共性 和區(qū)別計(jì)算針對(duì)模型目標(biāo)形狀的"評(píng)價(jià)函數(shù)"。在這里所公開(kāi)的新穎的方法中，在評(píng)價(jià)函數(shù) 的計(jì)算中使用標(biāo)有MEC(用于"模型誤差校正"）的附加計(jì)算511，以減少所謂的討厭參數(shù)的影 響。MEC計(jì)算基于討厭參數(shù)的統(tǒng)計(jì)觀測(cè)及其對(duì)觀測(cè)到的衍射圖案的影響。將在下面參照?qǐng)D6 更詳細(xì)地對(duì)其進(jìn)行描述。
[0073] 512:假定評(píng)價(jià)函數(shù)指示模型在準(zhǔn)確地代表實(shí)際目標(biāo)形狀之前需要改進(jìn)，估計(jì)新的 參數(shù)？1(1)、？2(1)、？3(1)等并將其迭代反饋到步驟506內(nèi)。重復(fù)步驟506至512，以便搜索最 佳地描述測(cè)量的目標(biāo)的參數(shù)值的集合。為了幫助搜索，步驟506中的計(jì)算可以進(jìn)一步生成評(píng) 價(jià)函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，指示增加或減小參數(shù)將使評(píng)價(jià)函數(shù)在參數(shù)空間中的該特定的區(qū)域中增加 或減小的靈敏度。評(píng)價(jià)函數(shù)的計(jì)算和導(dǎo)數(shù)的使用是本領(lǐng)域已知的，并且將不會(huì)在這里詳細(xì) 描述。
[0074] 514:當(dāng)評(píng)價(jià)函數(shù)指示該迭代過(guò)程已收斂在具有期望準(zhǔn)確性的解上時(shí)，將當(dāng)前估計(jì) 參數(shù)作為實(shí)際目標(biāo)結(jié)構(gòu)的測(cè)量報(bào)告。
[0075] 上面的過(guò)程的步驟為了說(shuō)明起見(jiàn)以某順序呈現(xiàn)。它們不是必須以所描述的順序執(zhí) 行。例如，步驟502和/或503可以在進(jìn)行步驟504中的測(cè)量之后執(zhí)行。該迭代過(guò)程的計(jì)算時(shí)間 很大程度上由所使用的正向衍射模型、即利用嚴(yán)格光學(xué)衍射理論從估計(jì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)計(jì)算估計(jì) 模型衍射圖案來(lái)確定。如果要求更多的浮動(dòng)參數(shù)，那么有更多的自由度。計(jì)算時(shí)間隨著自由 度的數(shù)量而增加。在506計(jì)算的估計(jì)或模型衍射圖案可以以各種形式表達(dá)。例如，當(dāng)模型包 括設(shè)備的從照射源402到檢測(cè)器418的光學(xué)行為以及被檢查的目標(biāo)的散射行為時(shí)，可以容易 將模型化衍射光譜與通過(guò)圖4的散射儀設(shè)備測(cè)量的衍射光譜進(jìn)行比較。當(dāng)要在每一個(gè)襯底 上測(cè)量很多目標(biāo)時(shí)，這變成重要的考慮因素。
[0076] 從圖5向前遍及本描述，術(shù)語(yǔ)"衍射圖案"將被用作在如下假設(shè)下的檢測(cè)信號(hào)的示 例，該假設(shè)即，如在圖4的示例設(shè)備和上面提及的現(xiàn)有公開(kāi)US 2012/0123748A1中所描述的 那樣使用角分辨散射儀。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地將該教導(dǎo)適配不同類型的散射儀，或 者甚至其他類型的測(cè)量?jī)x器。
[0077]總之，圖5的過(guò)程使用模型擬合方案從散射測(cè)量信號(hào)推斷目標(biāo)結(jié)構(gòu)的參數(shù)。浮動(dòng)參 數(shù)可以僅與模型的內(nèi)部相關(guān)，或者可以是系統(tǒng)用戶希望通過(guò)測(cè)量和重構(gòu)過(guò)程確定的真正的 感興趣的參數(shù)(P0I)。雖然該構(gòu)思在原理上簡(jiǎn)單，但是在實(shí)踐中難以設(shè)計(jì)重構(gòu)模型。模型應(yīng) 該針對(duì)準(zhǔn)確性被優(yōu)化，這可以例如通過(guò)均方根誤差(RMSE)定義，并且可以被分解成噪聲靈 敏度(再現(xiàn)性)和偏差(系統(tǒng)誤差）。模型優(yōu)化還應(yīng)該獲得對(duì)感興趣的參數(shù)的實(shí)際變化的最優(yōu) 的測(cè)量響應(yīng)，而對(duì)噪聲的影響、校準(zhǔn)誤差、模型近似和其他參數(shù)的變化不敏感。最后，模型運(yùn) 行時(shí)間應(yīng)該被最小化。
[0078] 新穎的重構(gòu)過(guò)程-原理
[0079]滿足上面的目的的目前最先進(jìn)的途徑是用足夠的浮動(dòng)參數(shù)定義重構(gòu)模型以描述 待測(cè)量的結(jié)構(gòu)的所有可能的變化。如果這些參數(shù)的典型變化對(duì)測(cè)量信號(hào)具有很少或沒(méi)有影 響，那么操作者將這些參數(shù)的子集固定在各自的標(biāo)稱值。當(dāng)參數(shù)被固定時(shí)匹配過(guò)程中的自 由度減小，這通常改善了擬合過(guò)程的穩(wěn)定性(條件數(shù)量)和噪聲魯棒性。當(dāng)參數(shù)被固定時(shí)擬 合過(guò)程的速度會(huì)增加。在直接回歸中，例如，經(jīng)常使用高斯-牛頓(GN)迭代方法。用于GN步驟 的時(shí)間隨著必須被計(jì)算的導(dǎo)數(shù)的數(shù)量而線性地增加，并因此與自由度大致成正比。
[0080]擬合過(guò)程被設(shè)計(jì)為確定在測(cè)量的和模型化的信號(hào)之間的最佳擬合，其中模型化信 號(hào)取決于參數(shù)Pi。該最佳擬合可以以方程(1)的標(biāo)準(zhǔn)形式來(lái)表達(dá)： 剛4=，，"/-剩4⑴，
[0082]其中Pflt是浮動(dòng)參數(shù)Pi的優(yōu)化的擬合集合、f代表測(cè)量的衍射信號(hào)、Cf是光子噪聲 協(xié)方差矩陣并且G(P)代表用于候選參數(shù)集合P的正向函數(shù)(即，模型化的衍射信號(hào)）。這些信 號(hào)可以被視作矢量(或多維實(shí)/復(fù)矩陣），其分量例如是衍射光瞳圖案的單個(gè)像素值。方程 (1)中的范數(shù)"I I ... I I"因此代表測(cè)量的信號(hào)與各模型化信號(hào)之間的"距離"或誤差。凡例 "arg min"代表尋求該誤差、也稱作"成本函數(shù)"或"評(píng)價(jià)函數(shù)"被最小化時(shí)的參數(shù)集合P所進(jìn) 行的擬合過(guò)程。
[0083]如已經(jīng)提到的，重構(gòu)模型是感興趣的參數(shù)(Pi)和討厭參數(shù)(Pu)的函數(shù)。典型目標(biāo)中 的討厭參數(shù)的示例包括定義底下的層（圖3中的306、304)的參數(shù)或者用于進(jìn)行測(cè)量的設(shè)備 的參數(shù)。這些不同類別的討厭參數(shù)可以分別稱作"應(yīng)用參數(shù)"和"傳感器參數(shù)"。還可以在"校 準(zhǔn)的"參數(shù)與"非校準(zhǔn)的"參數(shù)之間進(jìn)行區(qū)分。對(duì)于各單個(gè)儀器來(lái)說(shuō)，一些傳感器參數(shù)對(duì)光瞳 的影響在校準(zhǔn)過(guò)程中被測(cè)量并且作為校準(zhǔn)常數(shù)被存儲(chǔ)校準(zhǔn)文件中。校準(zhǔn)文件可以在模型化 信號(hào)G中被用作傳感器性質(zhì)的代表。測(cè)量的圖案和模型計(jì)算兩者包括設(shè)備的行為以及目標(biāo) 自身的行為。雖然校準(zhǔn)文件針對(duì)不同設(shè)備之間的差異校正模型，但它不能校正所有差異，或 者不能校正例如校準(zhǔn)的參數(shù)的隨時(shí)間的漂移?？赡艽嬖跊](méi)有被校準(zhǔn)的其他傳感器參數(shù)，并 且作為應(yīng)用參數(shù)的討厭參數(shù)也(根據(jù)定義)沒(méi)有被校準(zhǔn)。因此，討厭參數(shù)、無(wú)論它們是應(yīng)用參 數(shù)還是校準(zhǔn)的參數(shù)都具有類似的效果并且本討論同樣適用于兩種情況，除非明確做出區(qū) 分。當(dāng)尋求準(zhǔn)確性與計(jì)算負(fù)擔(dān)之間的適當(dāng)平衡時(shí)，解決方案可能是使具有對(duì)感興趣的參數(shù) 的高靈敏度和強(qiáng)相關(guān)性的任何討厭參數(shù)(P u)浮動(dòng)，而其余Pu在重構(gòu)期間被保持固定。然而， 在實(shí)踐中，使所有這樣的參數(shù)浮動(dòng)導(dǎo)致重構(gòu)問(wèn)題的病態(tài)性以及增加所要求的處理?？商娲?的解決方案通過(guò)MEC步驟511提供，如現(xiàn)在將描述的。
[0084]圖6示出在圖5的方法中的步驟511處的MEC貢獻(xiàn)的計(jì)算。雖然圖5的方法必須在產(chǎn) 生具有測(cè)量目標(biāo)30的襯底時(shí)實(shí)時(shí)執(zhí)行，但MEC方法的步驟中的一些可以在準(zhǔn)備或"離線"階 段中執(zhí)行。數(shù)值方法校正誤差、例如由討厭參數(shù)Pu導(dǎo)致的誤差，而不將它們當(dāng)作重構(gòu)模型G 中的固定或浮動(dòng)參數(shù)對(duì)待。通過(guò)概率密度函數(shù)(PDF)描述的各討厭參數(shù)Pu的影響可以被統(tǒng) 計(jì)建模并且作為"噪聲/誤差項(xiàng)"被包括在重構(gòu)模型G中。結(jié)果，在重構(gòu)模型中得到給定準(zhǔn)確 性所需要的浮動(dòng)參數(shù)的數(shù)量被減少。在圖3和圖4的示例模型結(jié)構(gòu)的背景下，Pu可以代表例 如H2、H3和一些層的材料性質(zhì)。Pi可以被減少成諸如H1、M⑶和SWA等的真正的感興趣的參 數(shù)。
[0085] MEC方法在該文檔中以一般形式進(jìn)行描述，但是可以以若干方式變化。圖6中代表 了主要步驟：
[0086] 602:第一步驟是定義討厭參數(shù)Pu的范圍和特點(diǎn)。
[0087] 603:定義測(cè)量模型（叫它H)。如下面將圖示出的，測(cè)量模型H-般不同于步驟502中 的用于真實(shí)目標(biāo)的重構(gòu)過(guò)程中所采用的重構(gòu)模型G。然而，根據(jù)應(yīng)用，可以在步驟503/603中 實(shí)施同一模型。
[0088] 604:通過(guò)概率密度函數(shù)PDF描述各討厭參數(shù)Pu的統(tǒng)計(jì)行為。MEC方法的執(zhí)行依賴于 諸如roF(Pu)的標(biāo)稱值和方差等的roF(Pu)的初始參數(shù)的準(zhǔn)確估計(jì)。PDF可以通過(guò)在若干代 表性樣本上進(jìn)行的討厭參數(shù)的測(cè)量來(lái)得到。
[0089] 605:可以通過(guò)使用由roF(pu)給出代表值Pu作為到模型內(nèi)的輸入?yún)?shù)對(duì)Pu對(duì)計(jì)算 的衍射圖案的影響統(tǒng)計(jì)地建模。
[0090] 606:接著可以從605的計(jì)算的圖案針對(duì)Pu計(jì)算加權(quán)矩陣。作為協(xié)方差矩陣的該加 權(quán)矩陣代表測(cè)量的衍射圖案的各部分中的討厭參數(shù)的可能的影響。討厭參數(shù)Pu的貢獻(xiàn)可以 建模在單一個(gè)加權(quán)矩陣中。當(dāng)使用方法的線性版本時(shí)（下面說(shuō)明），可以將各Pu的貢獻(xiàn)單獨(dú) 地建模并且加到一起。
[0091] 607:接著可以從605的計(jì)算的圖案針對(duì)Pu推斷均值圖案或平均圖案。這代表在平 均誤差方面在測(cè)量的衍射圖案的各部分中的討厭參數(shù)的可能的影響。
[0092] 608:在圖5的（在線)重構(gòu)過(guò)程(步驟510)中計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)之前，使用針對(duì)各Pu的平 均圖案來(lái)校正測(cè)量的圖案。
[0093 ] 609:在圖5的在線重構(gòu)過(guò)程(步驟510)中的評(píng)價(jià)函數(shù)的計(jì)算中使用加權(quán)矩陣。以該 方式，在由圖5代表的搜索過(guò)程中減少討厭參數(shù)的影響。
[0094] 新方法可以用于校正（至少部分地）重構(gòu)中的各種誤差源。步驟607、608不需要在 MEC方法的所有版本中實(shí)施，并且步驟606、609不需要在所有版本中實(shí)施。實(shí)施兩對(duì)步驟允 許更全面的校正。
[0095]新方法在步驟603中采用模型H，其可以不同于"實(shí)時(shí)"重構(gòu)過(guò)程的步驟502中所使 用的正向函數(shù)G。模型H可以特別地比模型G更加詳盡或"完整"。假如僅在過(guò)程的離線階段中 使用，則如果模型H花費(fèi)很多小時(shí)的處理時(shí)間不是問(wèn)題。新穎的方法將更詳盡的模型的準(zhǔn)確 性帶到重構(gòu)過(guò)程內(nèi)而沒(méi)有相應(yīng)地增加處理負(fù)擔(dān)。接著可以使用模型H和G得到衍射圖案的兩 個(gè)集合。針對(duì)感興趣的參數(shù)的給定值使用衍射模型H和G得到的衍射圖案之間的差異給出了 模型誤差 Merr = H(P)-G(P)。
[0096] 在根據(jù)討厭值的期望統(tǒng)計(jì)分布計(jì)算時(shí)的模型誤差允許計(jì)算例如在方法的步驟607 中的平均模型誤差。當(dāng)測(cè)量的和模型化的衍射圖案對(duì)應(yīng)于例如傳感器418上的像素的陣列 時(shí)，各像素可以被分配平均模型誤差。通過(guò)在計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)(510/608)時(shí)的平均模型誤差的 減法，由在正向模型G中做出的假定生成的誤差在重構(gòu)過(guò)程中被校正。
[0097] 也可以從模型誤差導(dǎo)出加權(quán)矩陣(步驟606)。這些矩陣根據(jù)衍射圖案的特定部分 通過(guò)在討厭參數(shù)的每一個(gè)中的統(tǒng)計(jì)期望變化而被引起變化的多少將權(quán)重分配至這些部分。 以該方式，重構(gòu)/計(jì)算的圖案的對(duì)特定討厭參數(shù)的依賴性可以被減少。換言之，各討厭參數(shù) 的"指印"或者討厭參數(shù)的集合被識(shí)別，并且重構(gòu)利用較少權(quán)重的討厭參數(shù)的指印執(zhí)行，使 得重構(gòu)通過(guò)感興趣的參數(shù)的指印被更可靠地確定。
[0098] 討厭參數(shù)的變化對(duì)計(jì)算的衍射圖案的影響被編碼在雅可比矩陣(J)中。使用參數(shù) 值的期望統(tǒng)計(jì)分布，導(dǎo)出這些參數(shù)的方差和(如果已知的話)協(xié)方差并且以模型誤差的協(xié)方 差矩陣的形式表達(dá)。
[0099] 如之前提到的，討厭參數(shù)Pu可以包括校準(zhǔn)的參數(shù)和非校準(zhǔn)的參數(shù)。非校準(zhǔn)的參數(shù) 被當(dāng)作測(cè)量模型H中的"自由"參數(shù)對(duì)待，而它們?cè)谥貥?gòu)模型G中被保持固定。將這放在數(shù)學(xué) 項(xiàng)=扣/巧=0; =冊(cè)7祀中。校準(zhǔn)的參數(shù)在圖6中的影響的模型的計(jì)算期間 被當(dāng)作兩個(gè)模式中的"自由"參數(shù)對(duì)待(然后^ *〇)。
[0100] 來(lái)自不同類型的參數(shù)和其他誤差源的貢獻(xiàn)可以被組合在加權(quán)矩陣中。MEC加權(quán)矩 陣可以例如是模型誤差和測(cè)量噪聲、例如散射儀檢測(cè)器18中固有的"光子噪聲"的協(xié)方差矩 陣的總和。關(guān)于特定的參數(shù)或參數(shù)的組的可用的統(tǒng)計(jì)信息的細(xì)節(jié)可以在實(shí)踐中變化。如果 參數(shù)之間的相關(guān)性的全面測(cè)量不可用，則傳感器參數(shù)C u的協(xié)方差矩陣可以被簡(jiǎn)化為代表著 不同參數(shù)的方差的對(duì)角形式。即使當(dāng)沒(méi)有關(guān)于某一參數(shù)的統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可用時(shí)，該參數(shù) 的變化的影響也仍然可以通過(guò)使用假定的協(xié)方差矩陣來(lái)減少。經(jīng)驗(yàn)可以用于估計(jì)可能的標(biāo) 稱值和方差，和被輸入在矩陣C u中的這些。估計(jì)的方差可以通過(guò)將結(jié)果進(jìn)行比較來(lái)改進(jìn)。
[0101] 注意，雖然已在回歸過(guò)程的背景下描述了上面的方法，但是加權(quán)矩陣和/或平均誤 差矩陣可以應(yīng)用于在其他匹配過(guò)程、例如基于庫(kù)的過(guò)程或混合過(guò)程中計(jì)算評(píng)價(jià)誤差。
[0102] 在用于校正傳感器參數(shù)的應(yīng)用示例(所謂的"機(jī)器到機(jī)器"匹配）的背景下，上面的 新方法的更詳細(xì)的數(shù)學(xué)說(shuō)明如下。下文中提到的符號(hào)和操作(關(guān)于向量或多維矩陣)是公知 的。技術(shù)讀者將認(rèn)識(shí)到I |M| I是M的范數(shù)(M和Q是向量或矩陣），MT表示轉(zhuǎn)置的M，I |M| Iq代表加 權(quán)范數(shù)々A/并且f1表示M的逆。
[0103] 在下面的介紹中，下標(biāo)"R"表示參數(shù)的真實(shí)測(cè)量/已知值并且下標(biāo)"0"表示參數(shù)的 標(biāo)稱值。
[0104] 回想一下，MEC方法確定在步驟607中計(jì)算的平均模型誤差（稱作fccirr)和在步驟 606中計(jì)算的加權(quán)矩陣(稱作C)。這些參數(shù)中的每一個(gè)或兩者被用在評(píng)價(jià)函數(shù)的計(jì)算中以校 正模型誤差。該新方法的核心方程是：
[0105] fc〇rr = Eu[H(Pi0,u)-G(Pi0,u) ] =/duU(u) (H(Pi〇,u)-G(Pi〇,u)) (2)，
[0106] 其中Eu代表關(guān)于討厭參數(shù)u的期望值，并且
[0107] C = Cf+covu[H(Pi0,u)-G(Pi0,u)]
[0108] =Cf+/duU(u)(H(PiO,u)-G(PiO,u)-fcorr)(H(PiO,u)-G(PiO,u)-fcorr) T (3)，
[0109] 其中U(u)是討厭參數(shù)u的聯(lián)合概率分布、Cf是代表測(cè)量噪聲（例如檢測(cè)器418中的 光子散粒噪聲）的協(xié)方差矩陣、du是U的差分并且 C0Vu代表衍射圖案關(guān)于U的協(xié)方差矩陣。方 程(2)和(3)中的積分可以例如通過(guò)諸如黎曼和或采樣等的數(shù)值方法來(lái)確定。
[0110] 現(xiàn)在將描述用于校正檢查設(shè)備之間的差異、也就是傳感器誤差的新方法的使用。 在數(shù)值方法的該應(yīng)用中，討厭參數(shù)是傳感器設(shè)備參數(shù)。核心方程在給定的示例中被簡(jiǎn)化為 線性化版本。技術(shù)讀者將容易領(lǐng)會(huì)到可以如何將技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)用參數(shù)的校正。
[0111] 應(yīng)用示例："機(jī)器到機(jī)器"匹配
[0112] 如已經(jīng)提到的，不同的散射測(cè)量傳感器的特征參數(shù)不同，相同結(jié)構(gòu)圖案的重構(gòu)針 對(duì)不同設(shè)備給出不同結(jié)果。差異通過(guò)校準(zhǔn)過(guò)程和校準(zhǔn)文件被最小化，但是不能被完全消除。 重構(gòu)模型可以被修改以便包括"機(jī)器到機(jī)器"匹配，例如，模型可以補(bǔ)償傳感器差異。該校正 的實(shí)際益處在于，可以使來(lái)自不同設(shè)備的測(cè)量結(jié)果可比而不引入誤差。
[0113] 步驟603中采用的測(cè)量模型H不同于步驟502的正向（重構(gòu)）模型G。因此，在該示例 中，模型誤差由定義。注意，正向模型G經(jīng)由校準(zhǔn)文件取決于傳感器參 數(shù)。"機(jī)器到機(jī)器"匹配方法的主要步驟被呈現(xiàn)在該部分中。
[0114] 包括代表"傳感器誤差"的項(xiàng)的成本函數(shù)可以以方程(4)的形式表達(dá)：
[0115] FiP^uR) = UR) - uR) - /forr||^1 (4)。
[0116] 其中u在該示例中代表傳感器參數(shù)。如之前討論的，擬合過(guò)程被設(shè)計(jì)為通過(guò)使包括 由新方法計(jì)算的模型誤差的評(píng)價(jià)/成本函數(shù)最小化來(lái)確定測(cè)量的模型化的信號(hào)之間的最佳 擬合。如之前提到的，在給定的實(shí)施中，可以選擇僅使用均值模型誤差(省略步驟606 ) 或僅使用加權(quán)函數(shù)C(省略步驟607)。成本函數(shù)方程(4)的形式可以相應(yīng)地修改。
[0117] 測(cè)量的衍射信號(hào)f對(duì)于圖6的過(guò)程來(lái)說(shuō)可以是合成的測(cè)量圖像，是取決于定義了測(cè) 量的結(jié)構(gòu)和傳感器的參數(shù)的值的"測(cè)量"模型mPuU)與噪聲項(xiàng)^的和：
[0118] f(Pi,u)=H(Pi,u)+e (5)，
[0119] 參數(shù)fc^rjPC然后使用方程(2)和(3)通過(guò)MEC模型來(lái)確定。
[0120] 可以采用數(shù)個(gè)方案來(lái)確定參數(shù)匕_和(：。例如，在MEC方法的線性版本中，參數(shù)fccirr 和C可以被定義如下：
[0121] fcorr = H(Pi〇,u〇)-G(Pi〇,u〇) (6)，
[0122] 和
[0123] C = (7)，
[0124] 其中代表雅可比矩陣代表雅可比矩陣3G/& ,并且cu是傳感器參數(shù) 的協(xié)方差矩陣。也就是說(shuō)，cu代表傳感器參數(shù)u的集合的期望統(tǒng)計(jì)分布。
[0125] 雅可比矩陣被用于計(jì)算橫跨模型化衍射圖案的所有部分(像素）的傳感器參數(shù)變 化的影響。關(guān)于特定的參數(shù)或參數(shù)的組的可用的統(tǒng)計(jì)信息的細(xì)節(jié)可以在實(shí)踐中變化。如上 面提到的，協(xié)方差矩陣C u可以被簡(jiǎn)化成對(duì)角形式。即使當(dāng)沒(méi)有關(guān)于某一參數(shù)的統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)可用時(shí)，經(jīng)驗(yàn)也可以被用于估計(jì)可能的標(biāo)稱值和方差，并且這些估計(jì)值用于形成矩陣 Cuo
[0126] 注意，迭代程序可以在該新方法的所有版本中采用以進(jìn)行參數(shù)匕_和(：的更好的 近似。在該方案中，匕_和(：在主重構(gòu)循環(huán)的每次迭代中被更新。
[0127] 結(jié)論
[0128] 為了針對(duì)其他模型評(píng)估包括MEC方法的重構(gòu)方法，將利用新重構(gòu)模型得到的誤差 值與例如利用傳統(tǒng)"固定和浮動(dòng)"模型得到的結(jié)果進(jìn)行比較。包括MEC方法的模型在示例產(chǎn) 品堆棧上顯示出比例如"固定和浮動(dòng)"模型更好的性能。包括MEC方法的模型的性能接近測(cè) 量裸多層上的額外數(shù)據(jù)(例如H2、H3)的"前饋"方法，而后者要求額外測(cè)量并因此具有在生 產(chǎn)線上的吞吐量缺點(diǎn)。此外，通過(guò)使用MEC，在機(jī)器之間針對(duì)感興趣的重構(gòu)參數(shù)的均值偏移 量(偏差)和方差(再現(xiàn)性)兩者得到了很大的改善。
[0129] 總之，上面公開(kāi)了用于通過(guò)識(shí)別某些討厭參數(shù)而校正相關(guān)聯(lián)的各種類型的模型誤 差的多種簡(jiǎn)單的數(shù)值模型。方法沒(méi)有將浮動(dòng)參數(shù)添加至過(guò)程，它們也沒(méi)有通過(guò)將參數(shù)固定 至錯(cuò)誤值而增加系統(tǒng)偏離的風(fēng)險(xiǎn)。它們已被證明改善了用于商業(yè)使用的產(chǎn)品堆棧的均方誤 差(方差+偏差2)并且以與已知方法相比相等或較低的計(jì)算成本改善了"機(jī)器到機(jī)器"匹配。 總體上講，MEC方法可以被應(yīng)用于校正諸如離散誤差(與模型化輻射和結(jié)構(gòu)細(xì)分成有限數(shù)量 的諧波和片有關(guān))等的其他模型誤差。
[0130] PDF(Pu)的表征是MEC模型中的關(guān)鍵參數(shù)。在半導(dǎo)體量測(cè)中，過(guò)程被良好控制，導(dǎo)致 PDF(Pu)的準(zhǔn)確估計(jì)。商業(yè)產(chǎn)品堆棧和"機(jī)器到機(jī)器"匹配的詳細(xì)研究已表明誤差對(duì)估計(jì)的 PDF的靈敏度足夠弱。
[0131] 例如，在計(jì)算負(fù)擔(dān)(運(yùn)行時(shí)間）方面，項(xiàng)f^rjPC是獨(dú)立于機(jī)器的并且對(duì)于特定應(yīng)用 可以離線地確定。在一個(gè)實(shí)施中，每個(gè)應(yīng)用需要幾個(gè)小時(shí)。然而，從測(cè)量的圖案減去fc^r所 需要的在線時(shí)間是可忽略的。
[0132] 相同的處理單元PU可以包括圖2的整個(gè)過(guò)程，或者不同的過(guò)程和子過(guò)程可以被分 配給不同的處理單元(未示出）。處理單元PU可以利用包含用于確定襯底上的對(duì)象的近似結(jié) 構(gòu)的機(jī)器可讀指令的一個(gè)或多個(gè)序列的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來(lái)操作，指令適于引起PU中的一個(gè) 或多個(gè)處理器執(zhí)行這里所描述的方法。在這樣的布置中，在處理單元PU上運(yùn)行的軟件模塊 可以從散射儀的其他部件接收衍射信號(hào)和電磁散射性質(zhì)。
[0133] 雖然上面已描述了發(fā)明的特定實(shí)施例，但應(yīng)該領(lǐng)會(huì)的是發(fā)明可以以除所描述的以 外的其他方式實(shí)踐。例如，發(fā)明可以采取包含描述了如上面所公開(kāi)的方法的計(jì)算機(jī)可讀指 令的一個(gè)或多個(gè)序列的計(jì)算機(jī)程序或者其上具有這樣的計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)（例 如，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁或光盤）的形式。包含實(shí)施具有模型誤差校正的過(guò)程的指令的計(jì)算機(jī) 程序產(chǎn)品可以被供給用于修改現(xiàn)有硬件系統(tǒng)的操作。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以包括還用于通過(guò) 圖6的方法或其他方法來(lái)計(jì)算影響（在示例中的項(xiàng)和C)的模型的指令?？商娲?，一個(gè) 計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以包括僅用于使用在另一地方或時(shí)間計(jì)算的影響的模型的在線過(guò)程的 指令。用于離線過(guò)程所要求的計(jì)算資源不需要是與在制造工廠的散射儀中使用的相同的那 個(gè)。
[0134] 雖然可能在該正文中對(duì)檢查方法和設(shè)備的在1C的制造中的使用進(jìn)行了特定參考， 但應(yīng)該理解的是，這里所描述的檢查方法和設(shè)備可以具有其他應(yīng)用，諸如集成光學(xué)系統(tǒng)的 制造、用于磁疇存儲(chǔ)器、平板顯示器、掩模版、液晶顯示器(IXD)、薄膜磁頭的引導(dǎo)和檢測(cè)圖 案等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)的是，在這樣的可替代應(yīng)用的背景下，這里的術(shù)語(yǔ)"晶片"或 "管芯"的任何使用可以被視作分別與更上位的術(shù)語(yǔ)"襯底"或"目標(biāo)部分"同義。這里提及的 襯底可以在曝光之前或之后在例如軌道(典型地將一層抗蝕劑施加至襯底并使經(jīng)過(guò)曝光的 抗蝕劑顯影的工具）、量測(cè)工具和/或檢查工具中進(jìn)行處理。在適用時(shí)，這里的公開(kāi)可以應(yīng)用 于這樣的和其他襯底處理工具。此外，襯底可以被處理超過(guò)一次，例如以便創(chuàng)建多層1C，使 得這里所使用的術(shù)語(yǔ)襯底也可以是指已經(jīng)包含多個(gè)經(jīng)過(guò)處理的層的襯底。
[0135] 雖然可能已在上面對(duì)在光學(xué)光刻的背景下的發(fā)明的實(shí)施例的使用進(jìn)行了特定參 考，但應(yīng)該領(lǐng)會(huì)的是，發(fā)明可以在任何應(yīng)用、例如壓印光刻中使用，并且只要情況允許并不 限于光學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案形成裝置中的拓?fù)涠x了創(chuàng)建在襯底上的圖案?？梢詫?圖案形成裝置的拓?fù)浒磯旱焦┙o至襯底的一層抗蝕劑內(nèi)，隨之通過(guò)施加電磁輻射、熱、壓力 或其組合使抗蝕劑固化。在抗蝕劑固化之后，將圖案形成裝置從抗蝕劑上移走，在其中留下 圖案。
[0136] 這里所使用的術(shù)語(yǔ)"輻射"和"光束"涵蓋所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射 (例如，具有或大約365腦、355腦、24811111、19311111、15711111或126腦的波長(zhǎng)）和極紫外江1^)輻射 (例如，具有在5nm至20nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)），以及諸如粒子束或電子束等的粒子束。
[0137] 術(shù)語(yǔ)"透鏡"只要情況允許可以是指包括折射型、反射型、磁性型、電磁型和靜電型 光學(xué)部件在內(nèi)的各種類型的光學(xué)部件中的任一項(xiàng)或組合。
[0138] 術(shù)語(yǔ)"電磁"涵蓋電的和磁的。
[0139] 術(shù)語(yǔ)"電磁散射性質(zhì)"涵蓋反射和透射系數(shù)及散射測(cè)量參數(shù)，包括光譜(諸如作為 波長(zhǎng)的函數(shù)的強(qiáng)度）、衍射圖案(作為位置/角度的函數(shù)的強(qiáng)度)和橫向磁的與橫向電的偏振 光的相對(duì)強(qiáng)度和/或在橫向磁的與橫向電的偏振光之間的相位差。衍射圖案自身可以例如 使用反射系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
[0140]因此，雖然關(guān)于反射散射描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但發(fā)明也適用于透射散射。
[0141]上面的描述旨在說(shuō)明性的，不是限制性的。因此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易 見(jiàn)的是可以在不脫離下面所陳述的權(quán)利要求的精神和范圍的情況下對(duì)如所描述的方法進(jìn) 行修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)量襯底上的結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法，所述方法包括如下步驟： (a) 定義數(shù)學(xué)模型，在所述數(shù)學(xué)模型中所述結(jié)構(gòu)的形狀和材料性質(zhì)由包括至少一個(gè)感 興趣的參數(shù)的多個(gè)參數(shù)代表； (b) 用一個(gè)或多個(gè)輻射束照射所述結(jié)構(gòu)并且檢測(cè)由于所述輻射與所述結(jié)構(gòu)之間的相互 作用而產(chǎn)生的信號(hào)； (d) 通過(guò)在使所述感興趣的參數(shù)變化并且使至少一個(gè)其他參數(shù)不變化的情況下模擬所 述輻射與所述數(shù)學(xué)模型之間的相互作用，計(jì)算多個(gè)模型信號(hào)； (e) 通過(guò)在使所述其他參數(shù)根據(jù)假定的統(tǒng)計(jì)行為變化的情況下模擬所述輻射與所述數(shù) 學(xué)模型之間的相互作用，計(jì)算對(duì)于所述其他參數(shù)的影響的模型； (f) 在使用所述影響的模型來(lái)抑制所述其他參數(shù)的在所述模型信號(hào)中沒(méi)有被代表的變 化的影響的情況下，計(jì)算在檢測(cè)到的信號(hào)與在步驟(d)中計(jì)算的模型信號(hào)中的至少一些之 間的匹配的程度； (g) 基于計(jì)算的所述匹配的程度報(bào)告所述感興趣的參數(shù)的測(cè)量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述影響的模型提供加權(quán)矩陣，通過(guò)所述加權(quán)矩陣 在檢測(cè)到的信號(hào)與模型信號(hào)之間的所述匹配的程度與所述信號(hào)的一些部分相比更取決于 其他部分。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述檢測(cè)到的信號(hào)是通過(guò)角分辨散射測(cè)量得到的 二維衍射圖案，并且所述加權(quán)矩陣針對(duì)所述衍射圖案中的一些像素定義了比其他像素低的 權(quán)重，以計(jì)算所述匹配的程度。4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述影響的模型提供了在計(jì)算匹配的程度 之前被從所述檢測(cè)到的信號(hào)減去的均值誤差信號(hào)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述檢測(cè)到的信號(hào)是通過(guò)角分辨散射測(cè)量得到的 二維衍射圖案，并且所述影響的模型提供了均值誤差矩陣，由此在計(jì)算所述匹配的程度之 前不同的誤差值被從所述檢測(cè)到的衍射圖案的不同像素減去。6. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述其他參數(shù)是在步驟(a)中建模的所述 結(jié)構(gòu)的所述形狀或材料的參數(shù)。7. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述其他參數(shù)是用于在步驟(b)中獲得所 述檢測(cè)到的信號(hào)的檢測(cè)設(shè)備的參數(shù)。8. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中多個(gè)感興趣的參數(shù)在步驟(d)中被改變并 且在步驟(g)中被報(bào)告。9. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中多個(gè)其他參數(shù)在步驟(d)中被固定并且在 步驟(e)中被改變。10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述步驟(d)和所述步驟(f)在迭代循環(huán) 中通過(guò)回歸執(zhí)行以找到所述感興趣的參數(shù)的值，而不重新計(jì)算所述影響的模型。11. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟(d)和所述步驟(f)在迭 代循環(huán)中通過(guò)回歸執(zhí)行以找到所述感興趣的參數(shù)的值，并且其中所述影響的模型在所述循 環(huán)的一個(gè)或多個(gè)迭代之后被重新計(jì)算以考慮所述感興趣的參數(shù)中的更新。12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述影響的模型包括用于多個(gè)其他參數(shù) 的與所述假定的統(tǒng)計(jì)行為的模型組合的一個(gè)或多個(gè)雅可比矩陣。13. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述假定的統(tǒng)計(jì)行為的模型包括用于該 或各所述其他參數(shù)的標(biāo)稱值和方差。14. 一種用于測(cè)量襯底上的結(jié)構(gòu)的參數(shù)的檢查設(shè)備，所述設(shè)備包括： -用于襯底的支撐，所述襯底具有在所述襯底上形成的所述結(jié)構(gòu)； -光學(xué)系統(tǒng)，用于用一個(gè)或多個(gè)輻射束照射所述結(jié)構(gòu)并且檢測(cè)由于所述輻射與所述結(jié) 構(gòu)之間的相互作用而產(chǎn)生的信號(hào)； -處理器，被布置成：通過(guò)模擬所述輻射與數(shù)學(xué)模型之間的相互作用計(jì)算多個(gè)模型信 號(hào)，在所述數(shù)學(xué)模型中所述結(jié)構(gòu)的形狀和材料性質(zhì)由包括至少一個(gè)感興趣的參數(shù)的多個(gè)參 數(shù)代表;計(jì)算所述檢測(cè)到的信號(hào)與所述計(jì)算的模型信號(hào)中的至少一些之間的匹配的程度； 和基于所述計(jì)算的匹配的程度報(bào)告所述感興趣的參數(shù)的測(cè)量， 其中所述處理器被布置成在使所述感興趣的參數(shù)變化并且使至少一個(gè)其他參數(shù)不變 化的情況下計(jì)算所述多個(gè)模型信號(hào)，并且其中所述處理器被進(jìn)一步布置成當(dāng)計(jì)算所述匹配 的程度時(shí)使用影響的模型來(lái)抑制所述其他參數(shù)的可能存在于所述檢測(cè)到的信號(hào)中但是在 所述模型信號(hào)中沒(méi)有被代表的變化的影響。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的檢查設(shè)備，其中所述影響的模型提供加權(quán)矩陣，通過(guò)所述加 權(quán)矩陣在檢測(cè)到的信號(hào)與模型信號(hào)之間的所述匹配的程度與所述信號(hào)的一些部分相比更 取決于其他部分。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢查設(shè)備，其中所述檢測(cè)到的信號(hào)是通過(guò)角分辨散射測(cè)量 得到的二維衍射圖案，并且所述加權(quán)矩陣針對(duì)所述衍射圖案中的一些像素定義了比其他像 素低的權(quán)重，以計(jì)算所述匹配的程度。17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16中的任一項(xiàng)所述的檢查設(shè)備，其中所述影響的模型提供了在 計(jì)算匹配的程度之前被從所述檢測(cè)到的信號(hào)減去的均值誤差信號(hào)。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的檢查設(shè)備，其中所述檢測(cè)到的信號(hào)是通過(guò)角分辨散射測(cè)量 得到的二維衍射圖案，并且所述影響的模型提供了均值誤差矩陣，由此在計(jì)算所述匹配的 程度之前不同的誤差值被從所述檢測(cè)到的衍射圖案的不同像素減去。19. 根據(jù)權(quán)利要求14至18中的任一項(xiàng)所述的檢查設(shè)備，其中所述處理器被布置成在迭 代循環(huán)中通過(guò)回歸執(zhí)行模型信號(hào)和匹配的程度的所述計(jì)算以找到所述感興趣的參數(shù)的值， 而不重新計(jì)算所述影響的模型。20. 根據(jù)權(quán)利要求15至19中的任一項(xiàng)所述的檢查設(shè)備，其中所述處理器被布置成在迭 代循環(huán)中通過(guò)回歸執(zhí)行模型信號(hào)和匹配的程度的所述計(jì)算以找到所述感興趣的參數(shù)的值， 并且被進(jìn)一步布置成在所述循環(huán)的一個(gè)或多個(gè)迭代之后重新計(jì)算所述影響的模型以考慮 所述感興趣的參數(shù)中的更新。21. 根據(jù)權(quán)利要求14至20中的任一項(xiàng)所述的檢查設(shè)備，其中所述處理器被進(jìn)一步布置 成通過(guò)在使所述其他參數(shù)根據(jù)假定的統(tǒng)計(jì)行為變化的情況下模擬所述輻射與所述數(shù)學(xué)模 型之間的相互作用，計(jì)算對(duì)于所述其他參數(shù)的所述影響的模型。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的檢查設(shè)備，其中所述影響的模型包括用于多個(gè)其他參數(shù)的 與所述假定的統(tǒng)計(jì)行為的模型組合的一個(gè)或多個(gè)雅可比矩陣。23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的檢查設(shè)備，其中所述其他參數(shù)是在所述數(shù)學(xué)模型中的 所述結(jié)構(gòu)的所述形狀或材料的參數(shù)。24. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的檢查設(shè)備，其中所述其他參數(shù)是所述檢查設(shè)備自身的 校準(zhǔn)的參數(shù)。25. 根據(jù)權(quán)利要求21至24中的任一項(xiàng)所述的檢查設(shè)備，其中所述處理器被布置成使得 計(jì)算所述多個(gè)模型信號(hào)時(shí)被固定的多個(gè)其他參數(shù)在計(jì)算所述影響的模型時(shí)被改變。26. 根據(jù)權(quán)利要求14至25中的任一項(xiàng)所述的檢查設(shè)備，其中所述假定的統(tǒng)計(jì)行為的模 型包括用于該或各所述其他參數(shù)的標(biāo)稱值和方差。27. -種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于引起處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所 述的方法的所述步驟(d)和所述步驟(f)的機(jī)器可讀指令。28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括用于引起處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán) 利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的方法的所述步驟(e)的指令。29. -種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于引起處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所 述的方法的所述步驟(e)的機(jī)器可讀指令，以計(jì)算以供檢查設(shè)備執(zhí)行所述方法的所述步驟 (a)至所述步驟(d)和所述步驟(f)與所述步驟(g)使用的影響的模型。
【文檔編號(hào)】G01N21/47GK105900016SQ201480072918
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年11月5日
【發(fā)明人】M·P·敏克, J·M·布魯克, I·塞蒂加
【申請(qǐng)人】Asml荷蘭有限公司