专利名称：量测方法和设备、光刻设备、光刻处理单元和包括量测目标的衬底的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于量测的方法和设备，例如可用于通过光刻技术制造器件中，还涉及使用光刻技术制造器件的方法。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上) 的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀齐IJ)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向) 扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。在光刻过程中，经常期望对生成的结构进行测量，例如为过程控制和检验的需要。 进行这样的测量的各种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，和用于测量器件中的两个层的重叠、对准精度的专用工具。近来，已经开发各种形式的散射仪用于光刻领域中。这些装置将辐射束引导到目标上和测量散射辐射的一个或更多的性质，例如单个反射角的作为波长函数的强度；在一个或更多的波长处作为反射角的函数的强度；或作为反射角的函数的偏振，用于获得可以确定目标的感兴趣的性质的“光谱”。对感兴趣的性质的确定可以通过各种技术来执行例如通过诸如严格耦合波分析或有限元方法等迭代方法来重建目标结构；库检索；和主成分分析。传统散射仪使用的目标是相对大的(例如40μπιΧ40μπι)的光栅，测量束产生比光栅小的斑(即光栅是未被填满的)。这简化了目标的重建，因为它可以被看做成无限的。 然而，为了减小目标的尺寸，例如10 μ mX 10 μ m或更小，因此它们可以定位在产品特征中间，而不是在划线中，已经提出所谓的暗场量测术。因为更小的目标以更类似于产品特征的方式受过程变化的影响和因为可能需要更少的插值来确定过程变化在实际特征位置处的作用，所以将目标放置在产品特征中间增加了测量精度。在暗场量测术中，用大的测量斑照射小的光栅(即光栅是过填充的)。通常照射时离轴的，或者说，测量束在窄的角度范围内入射到目标上，所述窄的角度范围不包括与衬底垂直的角度。在散射仪的测量支路中，由目标所衍射的第零级被场阑阻挡，光栅仅利用第一级衍射束中的一个被成像到检测器上。仅利用第一级衍射束中的另一个获得光栅的第二图像。如果光栅通过相同的光栅的叠加而形成，则在这两个叠置的光栅之间的重叠误差的测量可以从由各个第一级衍射束形成的图像的强度差获得。暗场量测术具有一些缺点。例如， 因为需要每一光栅的两个图像和为了精确确定重叠而需要多对不同地偏置的光栅，所以降低了生产率。多对光栅的使用还增加了衬底上的空间，所述空间需要致力于量测目标且因此对于产品特征是不可利用的。因为光栅被过填充，所以成像系统中的像差可能导致光栅位置的变化以影响测量结果。
发明内容
期望提供一种改进的量测方法和设备，例如其可以实现更精确的测量和/或在更小的目标上进行测量。根据本发明的一实施例，提供了一种量测设备，配置成测量衬底上的多个目标的性质。所述量测设备包括源、物镜、传感器和图像处理器。所述源配置成发出照射辐射束。 所述物镜配置成将所述测量辐射束引导到在所述衬底上的目标上和收集由所述目标所衍射的辐射。所述传感器配置成检测所述目标的图像。所述源、物镜和传感器布置成使得所述照射束基本上同时照射所述目标，由所述传感器检测的所述目标的图像由一个第一级衍射束形成。图像处理器配置成在由所述传感器检测的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像。根据本发明的另一实施例，提供了一种测量衬底上的多个目标的性质的方法，所述方法包括以下步骤产生照射束；使用物镜将作为测量束的照射束引导到所述目标上， 使得所述测量束同时照射所述目标；利用所述物镜收集由所述目标所衍射的辐射；检测所述目标的图像，所述图像仅由一个第一级衍射束形成。在所述检测到的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像。根据本发明的另一实施例，提供了一种衬底，所述衬底在其上具有至少四个量测目标，其中所述量测目标包括光栅并在可以由圆圈紧密地限制的阵列中彼此相邻定位。根据目标图像在传感器图像中的位置，可以在重叠测量上施加校正，以补偿光学像差。本发明的另外的特征和优点以及本发明各种实施例的结构和操作将在下文中参考附图进行详细描述。注意到，本发明不限于此处描述的具体实施例。此处呈现出这样的实施例仅是为了说明的目的。基于此处包含的教导，相关领域的技术人员将明白另外的实施例。
此处包含的且形成了说明书的一部分的附图示出了本发明，且与所述文字描述一起用于进一步说明本发明的原理，和使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。图1示出根据本发明的一实施例的光刻设备。图2示出根据本发明的一实施例的光刻单元或簇。图3示出根据本发明的一实施例的暗场散射仪。图4示出根据本发明的一实施例的在衬底上的测量斑的轮廓和目标。图5示出根据本发明的一实施例的方法中获得的图4的目标的图像。图6示出根据本发明的一实施例的第二衬底上的测量斑的轮廓和目标。
图7示出根据本发明的一实施例的方法中获得的图6的目标的图像。图8示出根据本发明的一实施例的方法中使用的照射模式。图9示出了根据本发明的一实施例的与图8的照射模式一起使用的第三衬底上的测量斑的轮廓和目标。图10示出根据本发明的一实施例的方法中获得的图9的目标的图像。在结合附图时，通过下文阐述的详细描述，将更加明白本发明的特征和优点，在附图中相同的附图标记在全文中表示对应的元件。在附图中，相同的附图数字通常表示相同的、功能类似的和/或结构类似的元件。元件首次出现的附图用相应的附图数字中最左边的数字表示。
具体实施例方式本说明书公开了包括本发明的特征的一个或更多的实施例。所公开的实施例仅示例性说明本发明。本发明的范围不受所述公开的实施例的限制。本发明由随附的权利要求限定。所描述的实施例和在说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“示例性实施例”等的提及表示所述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例不一定包括特定的特征、结构或特性。此外，这些措词不必表示同一实施例。此外，当特定特征、结构或特性被关于实施例进行描述时，应该理解，无论是否被明确地描述，结合其他的实施例实现这些特征、结构或特点是在本领域技术人员的知识范围内。本发明的实施例可以在硬件、固件、软件或其任何组合中实施。本发明实施例还可以被实施为存储在机器可读介质上的指令，其可以通过一个或更多个处理器读取和执行。 机器可读介质可以包括用于储存或传输成机器(例如计算装置)可读形式的信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存装置；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)，以及其他。此外，固件、软件、例行程序、指令可以在此处被描述成执行特定动作。然而，应该认识到，这样的描述仅是为了方便并且这些动作实际上由计算装置、处理器、 控制器或用于执行所述固件、软件、例行程序、指令等的其他装置产生。然而，在更详细地描述这样的实施例之前，有必要阐述本发明的实施例可以被实施的示例性环境。图1示意性地示出光刻设备LA。所述设备包括照射系统(照射器)IL,配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或深紫外(DUV)辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；衬底台(例如晶片台)WT，构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C (例如包括一根或多根管芯)上。所述照射系统可以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、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
图案形成装置支撑件以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意， 被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。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液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。光刻设备还可以是其中至少一部分衬底可以被折射率相对高的液体(例如水)覆盖、以便填充在投影系统和衬底之间的空间的类型。浸没液体还可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如在掩模和投影系统之间。在本领域中公知，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。如在此处所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中， 而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和ο-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均勻性和强度分布。所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过图案形成装置(例如掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF (例如，干涉仪器件、线性编码器、2D编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。 在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记Pl、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。小的对准标识还可以被包含在管芯内、在器件特征中间，在该情形中，期望标识尽可能小，且不需要任何与相邻的特征不同的成像或处理条件。检测对准标识的对准系统在下文被进一步描述。可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(S卩，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。 在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(S卩，单一的动态曝光)。 衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。光刻设备LA是所谓的双平台类型，其具有两个衬底台WTa，WTb和两个站(曝光站和测量站)在它们之间可以更换衬底台。在一个衬底或一个衬底台被在曝光站曝光的同时，另一衬底可以被装载到在测量站的另一衬底台上和执行各种预备步骤。所述预备步骤可以包括利用水平传感器LS映射对衬底的表面控制和利用对准传感器AS测量衬底上的对准标识的位置。这使得实质地增加了设备的生产率。如果位置传感器IF不能够在它处于测量站以及曝光站时测量衬底台的位置，则第二位置传感器可以被提供以能够使衬底台的位置在两个站被追踪。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簇)， 光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。传统地，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以显影曝光后的抗蚀剂的显影器DE、激冷板CH和烘烤板 BK0衬底输送装置或机械手RO从输入/输出口 1/01、1/02拾取衬底，在不同的处理设备之间移动所述衬底，然后将他们传递到光刻设备的进料台LB。经常统称为轨道的这些装置处于轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作用于将生产率和处理效率最大化。暗场测量术的例子可以在WO 2009/078708和国际申请W02009/106279(于2009 年2月23日申请的、未在本优先权日公开的PCT/EP09/001271)，通过引用将上述文件的全部内容并入本文中。在图3中显示根据本发明的一实施例的暗场量测设备。暗场量测设备可以是独立的装置或包含在光刻设备LA(例如在测量站处)或光刻单元LC中。在所述设备中，由源 11 (例如氙灯)发射的光被经由分束器15通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统引导到衬底W上。这些透镜布置成4F布置的二重序列。因此，辐射入射到衬底上的角度范围可以通过限定在与衬底共轭的平面(即光瞳面)中的空间强度分布来选择。尤其是，这可以通过在透镜12和14之间的共轭面中插入合适形式的孔板13来完成。在本发明的实施例中， 孔板13具有离开由透镜12、14和16形成的照射系统的光轴定位的单个小孔，使得测量束以不包含衬底的法线的窄锥角入射到衬底W上。由此，照射系统形成具有单个极的离轴照射模式。光瞳面的其余部分期望是暗的，因为在单个极之外的任何不必要的光将减小被检测的图像中的对比度。在一实施例中，测量束的主光线入射到光栅上的入射角被根据光栅的节距进行选择，使得来自光栅的第一级衍射束中的一个被沿着其光轴引导到物镜16中。 物镜16具有高的数值孔径(NA)，例如0. 95或更大。在一个例子中，由衬底W上的目标衍射的第零级束(实线)和一个第一级束(点链线)由物镜16收集且被引导返回通过分束器15。第二分束器17将衍射束分成两个测量支路。在第一测量支路中，光学系统18利用第零级和第一级衍射束在第一传感器19(例如 CCD或CMOS传感器)上形成了目标的衍射光谱(光瞳面图像)。由传感器19捕获的光瞳面图像可以用于对量测设备调焦和/或对第一级束的强度测量进行归一化。光瞳面图像还可以用于诸如重建等没有作为本申请所公开的主要内容的许多测量目的。
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在第二测量支路中，光学系统20、22在传感器23 (例如CXD或CMOS传感器)上形成了衬底W的目标的图像。在第二测量支路中，孔径光阑21设置在与传感器23和衬底W 的平面共轭的平面中。孔径光阑21作用是阻挡第零级衍射束，使得形成在传感器23上的目标的图像仅由第一级束形成。由传感器19和23捕获的图像被输出至图像处理器和控制器M，其功能将在下文进一步描述。在本发明的另一实施例中，使用目标的轴上照射，具有离轴孔的孔径光阑用于基本上仅使一个第一级衍射光穿过至传感器。在另一实施例中，替代第一级束或除第一级束之外，第二级、第三级和更高级次的束也可以用于测量。图4示出根据本发明的一实施例的形成在衬底上的复合目标。复合目标包括四个光栅32-35，所述光栅32-35紧密定位在一起以使得它们将都在由量测设备的照射束形成的测量斑31内，因此都同时被照射且同时被成像到传感器19和23上。光栅32-35自身是通过重叠光栅形成的复合光栅，所述重叠光栅在形成在衬底W上的半导体器件的不同层中形成图案。光栅32-35被不同地偏置以便于形成有复合光栅的不同部分的层之间的重叠的测量。在本发明的一实施例中，光栅32-35可以具有+D，-D，+3D，-3D的偏置。这意味着光栅中的一个所具有的组成部分布置成使得如果它们都被在它们的名义位置精确地印刷，那么所述组成部分中的一个将被相对于另一个偏移距离D。第二光栅所具有的组成部分布置成使得如果其完美地印刷，那么偏移将为D但是与第一光栅的方向相反，以此类推。在根据图5显示的本发明的一实施例的方法中，包括光栅32-35的组成部件的两个层之间的重叠误差被测量。使用图3的量测设备，光栅32-35的图像由第一级衍射束中的一个获得。如果光栅位于产品区域中，那么还可以在这一图像中看到产品特征。之后，衬底W或孔板13被旋转180°，使得可以利用另一第一级衍射束获得光栅的第二图像。图像处理器和控制器M处理这些图像以识别光栅32-35的独立的图像。这可以通过模式匹配技术来完成。如果光栅的独立的图像已经被识别，那么这些单独的图像的强度可以被测量， 例如通过对已选择的强度值进行平均化处理或对已选择的强度值求和。之后可以通过图像处理器和控制器M根据由此获得的强度值来确定重叠，例如根据下述方程
权利要求
1.一种量测设备，配置成测量衬底上的多个目标的性质，所述量测设备包括源，配置成发射照射辐射束；物镜，配置成将测量辐射束引导到所述衬底上的目标上和收集由所述目标衍射的辐射；和传感器，配置成检测所述目标的图像；其中所述源、物镜和传感器布置成使得所述照射束同时照射所述目标，由所述传感器检测的所述目标的图像由一个第一级衍射束形成；和所述设备还包括图像处理器，配置成在由所述传感器检测的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像。
2.根据权利要求1所述的量测设备，其中所述图像处理器包括图案识别器。
3.根据权利要求2所述的量测设备，其中所述图案识别器配置成识别四个或更多的独立的图像的阵列。
4.根据权利要求1、2或3所述的量测设备，还包括控制器，所述控制器配置成根据所述独立的图像中的每一图像确定强度值。
5.根据权利要求4所述的量测设备，其中所述控制器还配置成确定所述衬底的层之间的重叠误差，在所述层中所述目标的部分由所确定的强度值形成。
6.根据权利要求5所述的量测设备，其中所述控制器配置成基于下述的方程确定重叠-ι ^ ν(2π·η ^ Λι+产衍射级_ ι-,衍射级 重 )=.sin、节距重暨乂 °
7.根据权利要求4-6中任一项所述的量测设备，其中所述控制器还配置成确定所述目标图像在所述传感器的图像场内的位置和参考所确定的位置对所确定的强度或重叠值施加校正。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的量测设备，其中所述源和所述物镜被布置用于以离轴照射模式照射所述目标。
9.根据权利要求8所述的量测设备，其中所述离轴照射模式基本上由单极构成。
10.根据权利要求9所述的量测设备，其中所述离轴照射模式基本上由第一极和第二极构成。
11.根据权利要求10所述的量测设备，其中所述第一极位于所述光瞳面的第一轴线上，所述第二极位于所述光瞳面的第二轴线上，所述第一轴线和所述第二轴线是正交的。
12.根据权利要求10或11所述的量测设备，其中所述目标包括具有垂直于所述第一轴线的线的至少一个光栅和具有垂直于所述第二轴线的线的至少一个光栅。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的量测设备，其中所述目标包括具有第一偏置的第一光栅和具有第二偏置的第二光栅，所述第二偏置不同于所述第一偏置。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的量测设备，还包括在所述物镜和所述传感器之间的孔径光阑，所述孔径光阑配置成阻挡由所述目标衍射的第零级辐射。
15.根据权利要求14所述的量测设备，其中所述孔径光阑配置成基本上仅使由所述目标衍射的一个第一级辐射通过。
16.一种光刻设备，包括照射光学系统，布置成照射图案；投影光学系统，布置成将所述图案的图像投影到衬底上；和根据权利要求1-15中任一项所述的量测装置。
17.根据权利要求16所述的光刻设备，包括曝光站、测量站和能够在所述曝光站和所述测量站之间移动的衬底台，其中所述量测装置定位在所述测量站处。
18.一种光刻单元，包括光刻设备、至少一个处理装置、衬底输送装置和根据权利要求 1-14中任一项所述的量测装置。
19.一种测量衬底上的多个目标的性质的方法，所述方法包括以下步骤 产生照射束；使用物镜将作为测量束的照射束引导到所述目标上，使得所述测量束同时照射所述目标；利用所述物镜收集由所述目标衍射的辐射； 检测所述目标的图像，所述图像仅由一个第一级衍射束形成；和在所检测到的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述识别步骤由图案识别器来执行。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述图案识别器配置成识别四个或更多的图像的阵列。
22.根据权利要求19、20或21所述的方法，还包括根据所述独立的图像中的每一图像确定强度值的步骤。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括确定所述衬底的层之间的重叠误差的步骤， 在所述层中所述目标的部分根据所确定的强度值形成。
24.根据权利要求23所述的方法，其中确定重叠误差的步骤基于下述方程来执行
25.根据权利要求22-24中任一项所述的方法，其中根据在所检测到的图像中的每一目标图像的位置对所确定的强度或重叠值施加校正。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述照射束被以离轴照射模式引导所述目标上。
27.根据权利要求沈所述的方法，其中所述离轴照射模式基本上由单极构成。
28.根据权利要求沈所述的方法，其中所述离轴照射模式基本上由第一极和第二极构成。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一极位于所述光瞳面的第一轴线上，所述第二极位于所述光瞳面的第二轴线上，所述第一轴线和所述第二轴线是正交的。
30.根据权利要求观或四所述的方法，其中所述目标包括具有垂直于所述第一轴线的线的至少一个光栅和具有垂直于所述第二轴线的线的至少一个光栅。
31.根据权利要求19-30中任一项所述的方法，其中所述目标包括具有第一偏置的第一光栅和具有第二偏置的第二光栅，所述第二偏置不同于所述第一偏置。
32.根据权利要求19-31中任一项所述的方法，还包括阻挡由在所述物镜和用于检测所述图像的传感器之间的目标所衍射的第零级辐射的步骤。
33.根据权利要求19-30中任一项所述的方法，还包括基本上仅允许被所述目标所衍射的一个第一级辐射到达用于检测所述图像的传感器的步骤。
34.一种衬底，所述衬底在其上具有至少四个量测目标，其中所述量测目标包括光栅且在能够由圆圈紧密地限制的阵列中彼此相邻定位。
35.根据权利要求34所述的衬底，其中所述目标中的第一个目标具有第一偏置，所述目标中的第二个目标具有第二偏置，所述第二偏置不同于所述第一偏置。
36.根据权利要求34或35所述的衬底，其中所述光栅中的第一个光栅具有平行于第一方向延伸的线，所述光栅中的第二个光栅具有平行于第二方向延伸的线，所述第一方向和第二方向正交。
37.一种设备，包括物镜，配置成将辐射束引导到衬底上的目标上和收集由所述目标衍射的辐射； 传感器，配置成检测所述目标的图像；和图像处理器，配置成在由所述传感器检测的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像，其中所述源、所述物镜和传感器布置成使得所述束同时照射所述目标并使得由所述传感器检测的所述目标的图像由一个第一级衍射束形成。
38.根据权利要求37所述的设备，其中所述图像处理器包括图案识别器。
39.根据权利要求38所述的设备，其中所述图案识别器配置成识别四个或更多的独立的图像的阵列。
40.根据权利要求37所述的设备，还包括控制器，所述控制器配置成由所述独立图像中的每一图像确定强度值。
41.根据权利要求40所述的设备，其中所述控制器还配置成确定所述衬底的层之间的重叠误差，在所述层中所述目标的部分由所确定的强度值形成。
42.根据权利要求41所述的设备，其中所述控制器配置成基于下述的方程确定重叠
43.根据权利要求40-42中任一项所述的设备，其中所述控制器还配置成确定所述目标图像在所述传感器的图像场内的位置和参考所确定的位置对所确定的强度或重叠值施加校正。
44.根据权利要求37所述的设备，其中所述源和所述物镜被布置用于以离轴照射模式照射所述目标。
45.根据权利要求44所述的设备，其中所述离轴照射模式基本上由单极构成。
46.根据权利要求44所述的设备，其中所述离轴照射模式基本上由第一极和第二极构成。
47.根据权利要求46所述的设备，其中所述第一极位于所述光瞳面的第一轴线上，所述第二极位于所述光瞳面的第二轴线上，所述第一轴线和所述第二轴线是正交的。
48.根据权利要求46或47所述的设备，其中所述目标包括具有垂直于所述第一轴线的线的至少一个光栅和具有垂直于所述第二轴线的线的至少一个光栅。
49.根据权利要求37所述的设备，其中所述目标包括具有第一偏置的第一光栅和具有第二偏置的第二光栅，所述第二偏置不同于所述第一偏置。
50.根据权利要求37所述的设备，还包括在所述物镜和所述传感器之间的孔径光阑， 所述孔径光阑配置成阻挡由所述目标衍射的第零级辐射。
51.根据权利要求50所述的设备，其中所述孔径光阑配置成基本上仅使由所述目标衍射的一个第一级辐射通过。
52.一种光刻设备，包括照射光学系统，布置成照射图案；投影光学系统，布置成将所述图案的图像投影到衬底上；和量测装置，包括物镜，配置成将辐射束引导到所述衬底上的目标上和收集由所述目标衍射的辐射； 传感器，配置成检测所述目标的图像；图像处理器，配置成在由所述传感器检测的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像，其中所述源、所述物镜和传感器布置成使得所述束基本上同时照射所述目标且使得由所述传感器检测的所述目标的图像由一个第一级衍射束形成。
53.根据权利要求52所述的光刻设备，还包括 曝光站；测量站；和能够在所述曝光站和所述测量站之间移动的衬底台，其中所述量测装置定位在所述测量站处。
54.一种光刻单元，包括 光刻设备；至少一个处理装置； 衬底输送装置；和量测装置，包括物镜，配置成将辐射束引导到所述衬底上的目标上和收集由所述目标衍射的辐射； 传感器，配置成检测所述目标的图像；和图像处理器，配置成在由所述传感器检测的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像，其中所述源、所述物镜和传感器布置成使得所述束基本上同时照射所述目标且使得由所述传感器检测的所述目标的图像由一个第一级衍射束形成。
55.一种方法，包括使用物镜将作为测量束的照射束引导到目标上，使得所述测量束基本上同时照射所述目标；利用所述物镜收集由所述目标衍射的辐射；检测所述目标的图像，所述图像仅由一个第一级衍射束形成；和在所检测到的图像中识别所述目标中的各个目标的独立的图像。
56.根据权利要求55所述的方法，其中所述识别步骤由图案识别器来执行。
57.根据权利要求56所述的方法，其中所述图案识别器配置成识别四个或更多的独立的图像的阵列。
58.根据权利要求55所述的方法，还包括根据所述独立的图像中的每一图像确定强度值的步骤。
59.根据权利要求58所述的方法，还包括确定所述衬底的层之间的重叠误差的步骤， 在所述层中所述目标的部分由所确定的强度值形成。
60.根据权利要求59所述的方法，其中确定重叠误差的步骤基于下述方程来执行
61.根据权利要求58-60中任一项所述的方法，其中根据在所检测到的图像中的每一目标图像的位置对所确定的强度或重叠值施加校正。
62.根据权利要求55所述的方法，其中所述照射束被以离轴照射模式引导所述目标上。
63.根据权利要求62所述的方法，其中所述离轴照射模式基本上由单极构成。
64.根据权利要求62所述的方法，其中所述离轴照射模式基本上由第一极和第二极构成。
65.根据权利要求64所述的方法，其中所述第一极位于所述光瞳面的第一轴线上，所述第二极位于所述光瞳面的第二轴线上，所述第一轴线和所述第二轴线是正交的。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述目标包括具有垂直于所述第一轴线的线的至少一个光栅和具有垂直于所述第二轴线的线的至少一个光栅。
67.根据权利要求55所述的方法，其中所述目标包括具有第一偏置的第一光栅和具有第二偏置的第二光栅，所述第二偏置不同于所述第一偏置。
68.根据权利要求55所述的方法，还包括阻挡由在所述物镜和用于检测所述图像的传感器之间的目标衍射的第零级辐射的步骤。
69.根据权利要求55所述的方法，还包括基本上仅允许被所述目标衍射的一个第一级辐射到达用于检测所述图像的传感器的步骤。
70.一种衬底，所述衬底在其上具有至少四个量测目标，其中所述量测目标包括光栅且在由圆圈紧密地限制的阵列中彼此相邻定位。
71.根据权利要求70所述的衬底，其中所述目标中的第一个目标具有第一偏置，所述目标中的第二个目标具有第二偏置，所述第二偏置不同于所述第一偏置。
72.根据权利要求70所述的衬底，其中所述光栅中的第一个光栅具有平行于第一方向延伸的线，所述光栅中的第二个光栅具有平行于第二方向延伸的线，所述第一方向和第二方向正交。
全文摘要
一种量测设备布置成以离轴照射模式照射多个目标。仅利用一个第一级衍射束获得目标的图像。在目标是复合光栅的情况下，可以根据不同光栅的图像的强度获得重叠测量。重叠测量可以被针对于由光栅在像场中的位置变化引起的误差进行校正。
文档编号G03F7/20GK102483582SQ201080037150
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月5日 优先权日2009年8月24日
发明者A·库兰, A·邓鲍夫, H·斯米尔德, H·柏莱曼斯, R·普拉格, W·考恩, 阿诺·布里克 申请人:Asml荷兰有限公司