CN110462523B - 结构的不对称性监视 - Google Patents

Abstract

一种方法，包括：获得针对在测量辐射的第一波长处测量的衬底的蚀刻轮廓确定的光学特性的第一值，获得针对在测量辐射的第二波长处测量的衬底的蚀刻轮廓确定的光学特性的第二值，并获得表示第一值和第二值之间的差异的导出值；以及基于第一值和第二值或基于导出值，确定在蚀刻中的倾斜的发生以形成蚀刻轮廓。

Description

结构的不对称性监视

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月23日提交的美国申请62/475,679的优先权并且其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及例如在通过光刻和蚀刻技术的器件制造中可使用的检查/计量的方法和设备以及使用光刻和蚀刻技术制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。例如，可以在集成电路(IC)的制造中使用光刻设备。在那种情况下，可以使用图案化装置(其备选地被称为掩模或掩模版)来生成要在IC的个体层上形成的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括裸片的一部分、一个裸片或若干裸片)上。图案的转移通常经由在衬底上所提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的成像。通常，单个衬底将包含相继被图案化的相邻目标部分的网络。

实现图案化工艺的重要方面(即，创建涉及图案化的器件或其他结构的过程(诸如光刻曝光或压印)，其通常可以包括一个或多个相关联的处理步骤，诸如抗蚀剂的显影、蚀刻等)包括执行该工艺本身、设置该工艺以进行监视和控制，然后实际监视和控制该工艺本身。假设图案化工艺的基本原理的配置，诸如图案化装置图案、抗蚀剂类型、光刻后工艺步骤(诸如显影、蚀刻等)，则期望在图案化工艺中设置该装置用于将图案转移到衬底上，显影一个或多个计量目标以监视该工艺，建立计量过程以测量计量目标，然后基于测量来实现对工艺进行监视和/或控制的过程。

因此，在图案化工艺中，期望确定(例如，测量、使用对图案化工艺的一个或多个方面进行建模的一个或多个模型模拟等)一个或多个感兴趣参数，诸如结构的关键尺寸(CD)、在衬底中或衬底上形成的连续层之间的套刻误差(即，连续层的不希望的和无意的未对准)等。

期望针对由图案化工艺创建的结构确定这种一个或多个感兴趣参数，并将它们用于与图案化工艺有关的设计、控制和/或监视，例如，用于工艺设计、控制和/或验证。所确定的图案化结构的一个或多个感兴趣参数可以被用于图案化工艺设计、校正和/或验证、缺陷检测或分类、产出估计和/或工艺控制。

因此，在图案化工艺中，例如为了工艺控制和验证，经常期望对所创建的结构进行测量。用于进行这种测量的各种工具是已知的，包括通常被用来测量关键尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用来测量套刻的专用工具，其是器件中两层的对准准确度的度量。可以根据两层之间的未对准的程度来描述套刻，例如，对1nm的测量套刻的引用可以描述两层未对准1nm的情况。

已经开发了各种形式的检查设备(例如，计量设备)用于在光刻领域中使用。例如，散射测量装置将辐射束引导到目标上并测量重定向(例如，散射)辐射的一个或多个属性——例如，作为波长的函数的单个反射角的强度；作为反射角的函数的一个或多个波长的强度；或者作为反射角的函数的偏振——以获得“光谱”，从中可以确定目标的感兴趣属性。可以通过各种技术来执行感兴趣属性的确定：例如，通过诸如严格耦合波分析或有限元方法之类的迭代方法对目标的重建；库搜索；和主成分分析。

另一种技术涉及阻挡零阶衍射(对应于镜面反射)并且仅处理较高阶。这种计量的示例可以在PCT专利申请公开号WO2009/078708和WO2009/106279中找到，其全部内容通过引用并入本文。该技术的进一步开发已在美国专利申请公开号US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0242940中描述，其每一个都整体并入本文。这种基于衍射的技术通常被用于测量套刻。技术的目标可以小于照射斑点并且可以被衬底上的产品结构包围。目标可以包括多个周期性结构，其可以在一个图像中被测量。在这种计量技术的特定形式中，通过在某些条件下测量目标两次来获得套刻测量结果，同时旋转目标或改变照射模式或成像模式以分别获得-1和+1衍射阶强度。对于给定目标，强度不对称性——这些衍射阶强度的比较，提供了目标不对称性的测量，即目标中的不对称性。目标中的这种不对称性可以被用作套刻误差的指示符。

发明内容

在套刻测量的示例中，套刻测量依赖于套刻(即，套刻误差和故意偏差)是目标中的目标不对称性的唯一原因的假设。目标中的任何其他不对称性，诸如上层中的周期性结构内、上层中的周期性结构套刻的下层中的周期性结构内、或两者的特征的结构不对称性，也导致一阶(或其他更高阶)的强度不对称性。这种强度不对称性归因于目标中的这种其他不对称性，并且与套刻(包括有意的偏差)无关，其扰乱了套刻测量，给出了不准确的套刻测量。

目标的下部或底部周期性结构中的不对称性是结构不对称性的常见形式。例如，它可以源自为了制作底部周期性结构而执行的衬底处理步骤。

可能导致结构不对称性的处理步骤的一个示例是蚀刻。特别地，蚀刻工艺可以具有蚀刻中的倾斜，使得例如沟槽未在正确的角度方向上对准。在一个实施例中，蚀刻中的倾斜可以归因于离子束倾斜，通过该离子束倾斜，等离子体蚀刻工艺的至少一些离子的轨迹不垂直于衬底的主表面。结果是通过蚀刻形成的沟槽中的表面的倾斜(也被称为侧壁角度)。这种倾斜可能导致有效图案从图案所预期的地方偏移。因此，希望能够确定是否存在由于例如蚀刻中的倾斜而导致的结构不对称性并且用信号通知这种倾斜的发生。

在一个实施例中，提供了一种方法，包括：获得针对在测量辐射的第一波长处测量的衬底的蚀刻轮廓确定的光学特性的第一值，获得针对在测量辐射的第二波长处测量的所述衬底的所述蚀刻轮廓确定的所述光学特性的第二值，并获得表示第一值和第二值之间的差异的导出值；以及通过硬件计算机，并基于第一值和第二值或基于导出值，确定蚀刻中的倾斜的发生以形成所述蚀刻轮廓。

在一个实施例中，提供了一种方法，包括：在测量辐射的多个不同波长中的每一个波长处获得针对衬底的不对称蚀刻轮廓的不对称光学特性值，其中所述蚀刻轮廓的所述不对称性由蚀刻中的倾斜引起，并且每个不对称光学特性值对应于针对第一光瞳位置的光学特性的值与针对第二光瞳位置的光学特性的值之间的差异，第二光瞳位置相对于光瞳中心部分处的点被点对称地定位；以及通过硬件计算机并基于所述值，标识所述不对称光学特性值的第一值为负的测量辐射的第一波长和所述不对称光学特性值的第二值为正的测量辐射的第二波长，其中通过找到在使用所述第一波长处的测量针对另一蚀刻轮廓确定的不对称光学特性的值与使用所述第二波长处的测量针对所述另一蚀刻轮廓确定的不对称光学特性的值之间的差异，可以确定在所述另一蚀刻轮廓的蚀刻中的倾斜的发生。

在一个实施例中，提供了一种用于测量图案化工艺的对象的计量设备，所述计量设备被配置为执行如本文所述的方法。

在一个实施例中，提供了一种系统，包括：硬件处理器系统；以及非暂时性计算机可读存储介质，被配置为存储机器可读指令，其中所述机器可读指令当被执行时使所述硬件处理器系统执行如本文所述的方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括其上记录有指令的计算机非暂时性可读介质，所述指令在由计算机执行时实现本文所述的方法。

在一个实施例中，提供了一种系统，包括：计量设备，被配置为将辐射束提供到对象表面上并检测由所述对象表面重定向的辐射；和如本文所述的计算机程序产品。在一个实施例中，该系统还包括光刻设备，所述光刻设备包括：支撑结构，被配置为保持图案化装置以调制辐射束；以及投影光学系统，被布置为将所调制的辐射束投影到辐射敏感的衬底上，其中所述对象是所述衬底。在一个实施例中，该系统还包括蚀刻设备，所述蚀刻设备被配置为蚀刻所述对象并且具有控制系统，所述控制系统被配置为处理从确定所述蚀刻中的倾斜的发生而导出的控制信号。

下面参考附图详细描述其他特征和优点，以及各种实施例的结构和操作。应注意，本发明不限于本文所述的具体实施例。仅出于说明性目的而在本文中呈现这些实施例。基于本文包含的教导，附加实施例对于相关领域的技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图描述实施例，其中：

图1描绘了光刻设备的实施例；

图2描绘了光刻单元或簇的实施例；

图3示意性地描绘了示例检查设备和计量技术；

图4示意性地描绘了示例检查设备；

图5图示出了检查设备的照射斑点与计量目标之间的关系；

图6示意性地描绘了基于测量数据导出多个感兴趣变量的过程；

图7A描绘了被配置为测量目标的检查设备的示意图；

图7B示意性地描绘了对于给定照射方向的目标周期性结构的衍射光谱的细节；

图7C示意性地描绘了用于在使用图7A的检查设备时提供进一步照射模式的照射孔径；

图7D示意性地描绘了用于在图7A的检查设备中使用的另外的照射孔径；

图8描绘了多个周期性结构目标的形式和衬底上的测量斑点的轮廓；

图9描绘了在图7A的检查设备中获得的图8的目标的图像；

图10是示出使用图3的检查设备的套刻测量方法的步骤的流程图；

图11A图示出了从侧面截取的高度示意性蚀刻轮廓；

图11B图示出了从顶部的高度示意性蚀刻轮廓；

图12A、图12B和图12C高度示意性地图示出了由于沟槽的倾斜壁而会如何发生图案偏移；

图13A图示出了可由计量设备获得的示意性反射率分布；

图13B图示出了通过对两个反射率分布进行差分而获得的示意性反射率分布；

图13C图示出了相对于光瞳的数值孔径的反射率的图；

图14是与衬底相关联的计量设备的目标的高度示意性表示；

图15是在衬底的特定倾斜角度下来自衬底的辐射的反射率的相对不对称性的示例图；

图16是来自具有蚀刻轮廓的衬底的辐射的反射率的相对不对称性的示例图；和

图17是根据实施例的方法的步骤的流程图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，呈现在其中可以实现实施例的示例环境是有益的。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：照射光学系统(照射器)IL，被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)；图案化装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT，被构造成支撑图案化装置(例如，掩模)MA并连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数精确地定位图案化装置；衬底台(例如，晶片台)WT，被构造成保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W并连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数精确地定位衬底；以及投影光学系统(例如，折射投影透镜系统)PS，被配置为将由图案化装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。

照射光学系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学组件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学组件或其任何组合。

图案化装置支撑件以取决于图案化装置的取向、光刻设备的设计和其他条件(诸如例如，图案化装置是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案化装置。图案化装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置。图案化装置支撑件可以是例如框架或台面，其可以根据需要是固定的或可移动的。图案化装置支撑件可以确保图案化装置例如相对于投影系统处于期望的位置。本文中的术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案化装置”同义。

本文中使用的术语“图案化装置”应当被广义地解释为指代可以被用来在其横截面中赋予辐射束图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如在图案包括相移特征或所谓的辅助特征的情况下。通常，被赋予辐射束的图案将对应于在诸如集成电路之类的目标部分中创建的器件中的特定功能层。

图案化装置可以是透射的或反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移之类的掩模类型、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，其中的每个小反射镜可以单独地倾斜以便在不同的方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。

如本文中所描绘的，该设备是透射型的(例如，采用透射掩模)。备选地，该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掩模)。

光刻设备也可以是如下这种类型，其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。也可以将浸没液体应用于光刻设备中的其他空间，例如，在掩模和投影系统之间。浸没技术在本领域中是众所周知的，用于增加投影系统的数值孔径。在本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底之类的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。

参考图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是分离的实体，例如当源是准分子激光器时。在这种情况下，源被认为没有形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于光束传送系统BD而从光源SO被传递到照射器IL，光束传送系统BD包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，例如当源是汞灯时，源可以是光刻设备的集成部分。如果需要，源SO和照射器IL与光束传送系统BD一起可以被称为辐射系统。

照射器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ外部和σ内部)。另外，照射器IL可以包括各种其他组件，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器可以被用来调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射在被保持在图案化装置支撑件(例如，掩模台)MT上的图案化装置(例如，掩模)MA上，并且由图案化装置图案化。在穿过图案化装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B穿过投影光学系统PS，投影光学系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上，从而将图案的图像投影在目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)，衬底台WT可以被准确地移动，例如在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一个位置传感器(图1中未明确描绘出)可以被用来相对于辐射束B的路径精确地定位图案化装置(例如掩模)MA——例如在从掩模库中进行机械检索之后或在扫描期间。

可以使用图案化装置对准标记M₁、M₂和衬底对准标记P₁、P₂来对准图案化装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对准标记)。类似地，在图案化装置(例如掩模)MA上提供多于一个裸片的情况下，图案化装置对准标记可位于裸片之间。在器件特征之中，小的对准标记也可以被包括在裸片内，在这种情况下，期望标记尽可能小并且不需要与相邻特征不同的任何成像或工艺条件。下面进一步描述检测对准标记的对准系统。

该示例中的光刻设备LA是所谓的双级类型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站——曝光站和测量站——衬底台在它们之间可以互换。当一个衬底台上的一个衬底正在曝光台处被曝光时，另一个衬底可以在测量台处被加载到另一个衬底台上并进行各种预备步骤。预备步骤可以包括使用水平传感器LS来映射衬底的表面控制，并使用对准传感器AS来测量对准标记在衬底上的位置。这使得设备的吞吐量显著增加。

所描绘的设备可以以各种模式使用，包括例如步进模式或扫描模式。光刻设备的构造和操作对于本领域技术人员来说是公知的，并且对于理解本发明的实施例而言不需要被进一步描述。

如图2中所示，光刻设备LA形成光刻系统的一部分，其被称为光刻单元LC或光刻单元或簇。光刻单元LC还可以包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后工艺的设备。常规地，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影曝光的抗蚀剂的显影剂DE、冷却板CH和烘烤板BK。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同的工艺设备之间移动衬底，然后将其递送到光刻设备的装载台LB。这些通常被统称为“轨道”的装置受轨道控制单元TCU的控制，轨道控制单元TCU本身由监督控制系统SCS控制，监督控制系统SCS还经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化吞吐量和处理效率。

为了对包括至少一个图案化步骤(例如，光学光刻步骤)的图案化工艺(例如，器件制造工艺)进行设计、监视、控制等，可以检查图案化衬底并且测量图案化衬底的一个或多个参数。一个或多个参数可以包括例如在图案化衬底中或在其上形成的连续层之间的套刻、例如在图案化衬底中或在其上形成的特征的关键尺寸(CD)(例如、关键线宽)、光学光刻步骤的焦点或聚焦误差、光学光刻步骤的剂量或剂量误差、光学光刻步骤的光学像差等。可以在产品衬底本身的目标上和/或在提供于衬底上的专用计量目标上执行该测量。存在各种用于对在图案化工艺中形成的结构进行测量的技术，包括使用扫描电子显微镜，基于图像的测量或检查工具和/或各种专用工具。专用计量和/或检查工具的相对快速且非侵入性的形式是这样一种形式，其中将辐射束引导到衬底表面上的目标上，并且测量散射(衍射/反射)束的属性。通过比较束在被衬底散射之前和之后的一个或多个属性，可以确定衬底的一个或多个属性。这可以被称为基于衍射的计量或检查。

图3描绘了示例检查设备(例如，散射仪)。它包括宽带(白光)辐射投影仪2，其将辐射投影到衬底W上。重定向的辐射被传递到光谱仪检测器4，光谱仪检测器4测量镜面反射辐射的光谱10(强度作为波长的函数)，例如如在左下方的图中所示。例如，根据该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与图3右下方所示的模拟光谱库进行比较，可以由处理器PU重建产生检测到的频谱的结构或轮廓。通常，对于重建，结构的一般形式是已知的，并且根据制造结构的工艺的知识来假设一些变量，仅留下结构的少数变量从测量数据中确定。这种检查设备可以被配置为垂直入射检查设备或倾斜入射检查设备。

图4中示出了可以使用的另一种检查设备。在该装置中，由辐射源2发射的辐射使用透镜系统120而被准直并且通过干涉滤波器130和偏振器170进行透射，由部分反射表面160反射并且经由物镜150聚焦到衬底W上的斑点S中，物镜150具有高数值孔径(NA)，理想地为至少0.9或至少0.95。浸没式检查设备(使用诸如水之类的相对高折射率的流体)甚至可以具有超过1的数值孔径。

如在光刻设备LA中那样，可以提供一个或多个衬底台以在测量操作期间保持衬底W。衬底台可以在形式上与图1的衬底台WT相似或相同。在检查设备与光刻设备集成的示例中，它们甚至可以是同一衬底台。粗定位器和精定位器可以被提供给第二定位器PW，第二定位器PW被配置为相对于测量光学系统准确地定位衬底。提供各种传感器和致动器，例如以获取感兴趣的目标的位置，并将其置于物镜150下方的位置中。通常，将在衬底W上的不同位置处的目标上进行许多测量。衬底支撑件可以在X和Y方向上移动以获得不同的目标，并且在Z方向上获得目标相对于光学系统的焦点的期望位置。方便的是，当例如在实践中光学系统可以保持基本静止(通常在X和Y方向，但也可能在Z方向上)并且仅衬底移动时，将操作视为并描述为好像物镜被置于相对于衬底的不同位置。如果衬底和光学系统的相对位置是正确的，那么原则上在现实世界中它们哪一个在移动、或者两者都在移动、或者光学系统的一部分的组合在移动(例如，在Z和/或倾斜方向上)而光学系统的其余部分是静止的并且衬底在移动(例如，在X和Y方向上，但也可选地在Z和/或倾斜方向上)，这都是无关紧要的。

然后，由衬底W重定向的辐射穿过部分反射表面160进入检测器180中，以便使光谱得到检测。检测器180可以位于背投影焦平面110处(即，在透镜系统150的焦距处)，或者平面110可以利用辅助光学器件(未示出)重新成像到检测器180上。检测器可以是二维检测器，从而可以测量衬底目标30的二维角散射光谱。检测器180可以例如是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，可以使用参考束来测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射在部分反射表面160上时，其一部分透射通过部分反射表面160作为朝向参考反射镜140的参考束。然后将参考束投影到同一检测器180的不同部分上，或者备选地，投影到不同的检测器(未示出)上。

一个或多个干涉滤波器130可用于选择感兴趣的波长，例如405nm至790nm或甚至更低，例如200nm至300nm。干涉滤波器可以是可调谐的，而不是包括一组不同的滤波器。可以使用光栅代替干涉滤波器。可以在照射路径中提供孔径光阑或空间光调制器(未示出)，以控制辐射在目标上的入射角的范围。

检测器180可以测量单个波长(或窄波长范围)处的重定向辐射的强度，该强度分别在多个波长处或在波长范围上被积分。此外，检测器可以分别测量横向磁性和横向电偏振辐射的强度和/或横向磁性和横向电偏振辐射之间的相位差。

在衬底W上的目标30可以是1-D光栅。在一个实施例中，印制1-D光栅，使得在显影之后，条由实心抗蚀剂线形成。目标30可以是2-D光栅。在一个实施例中，印制2-D光栅，使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的固体抗蚀剂柱或通孔形成。可以将条、柱或通孔蚀刻到衬底中或衬底上(例如，蚀刻到衬底上的一个或多个层中)。

在一个实施例中，图案(例如，条、柱或通孔)对图案化工艺中的处理的变化(例如，光刻投影设备(特别是投影系统PS)中的光学像差、焦点变化、剂量变化等)是敏感的并且将在印制光栅中的变化中显现出来。因此，在一个实施例中，印制光栅的测量数据被用来重建光栅。根据印制步骤和/或其他检查工艺的知识，可以将1-D光栅的一个或多个参数(诸如线宽和/或形状)或2-D光栅的一个或多个参数(诸如柱或通孔宽度或长度或形状)输入到由处理器PU执行的重建过程中。

图5示出了典型目标30的平面图，以及图4的设备中的照射斑点S的范围。为了获得不受周围结构干扰的衍射光谱，在一个实施例中，目标30是大于照射斑点S的宽度(例如，直径)的周期性结构(例如，光栅)。斑点S的宽度可以小于目标的宽度和长度。换句话说，目标由照射“欠填充”，并且衍射信号实质上没有来自目标本身之外的产品特征等的任何信号。照射布置2、120、130、170可以被配置为在物镜150的后焦平面上提供均匀强度的照射。备选地，通过例如在照射路径中包括孔径，可以将照射限制在轴上或离轴方向。

图6示意性地描绘了基于使用计量学获得的测量数据确定目标图案30'的一个或多个感兴趣变量的值的示例过程。由检测器180检测到的辐射为目标30'提供测量辐射分布108。

对于给定目标30'，可以使用例如数值麦克斯韦尔(Maxwell)求解器210从参数化模型206计算/模拟辐射分布208。参数化模型206示出构成目标和与目标相关联的各种材料的示例层。参数化模型206可以包括用于所考虑的目标的部分的特征和层的一个或多个变量，其可以进行变化以及被导出。如图6中所示，一个或多个变量可以包括一个或多个层的厚度t、一个或多个特征的宽度w(例如CD)、一个或多个特征的高度h、和/或一个或多个特征的侧壁角α。尽管未示出，但是一个或多个变量可以进一步包括但不限于一个或多个层的折射率(例如实数或复数折射率、折射率张量等)、一个或多个层的消光系数、一个或多个层的吸收、显影期间的抗蚀剂损失、一个或多个特征的地位(footing)，和/或一个或多个特征的线边缘粗糙度。变量的初始值可以是针对被测量目标预期的值。然后在212处将测量辐射分布108与计算辐射分布208进行比较以确定两者之间的差异。如果存在差异，则可以改变参数化模型206的一个或多个变量的值，计算新的计算辐射分布208并将其与测量辐射分布108进行比较，直到测量辐射分布108与计算辐射分布208之间存在足够的匹配。在那时，参数化模型206的变量值提供了实际目标30'的几何形状的良好匹配或最佳匹配。在一个实施例中，当测量辐射分布108和计算辐射分布208之间的差异在容限阈值内时，存在足够的匹配。

除了通过重建测量参数之外，基于衍射的计量或检查可以在测量产品和/或抗蚀剂图案中的特征的不对称性中被使用。例如，不对称性测量的特定应用是用于套刻的测量，但是其他应用也是已知的。在这种情况下，目标30通常包括叠加在另一组周期性特征上的一组周期性特征。例如，可以通过比较来自目标30的衍射光谱的相对部分来测量不对称性(例如，比较周期性光栅的衍射光谱中的-1阶和+1阶)。使用图3或图4的仪器的不对称性测量的概念在例如美国专利申请公开US2006-066855中被描述，该专利申请通过引用整体并入本文。简单地说，虽然衍射阶在目标的衍射光谱中的位置仅由目标的周期性确定，但衍射光谱中的不对称性指示构成目标的各个特征的不对称性。在图4的仪器中，其中检测器180可以是图像传感器，衍射阶中的这种不对称性直接表现为由检测器180记录的光瞳图像中的不对称性。这种不对称性可以通过单元PU中的数字图像处理来测量，并且对照已知的套刻值而被校准。

在图7A中示出了适合在实施例中使用的另一检查设备。在图7B中更详细地图示出了目标T和用于照射目标的测量辐射的衍射线。所图示的检查设备是被称为暗场计量设备的类型。检查设备可以是独立器件或者被结合在光刻设备LA中，例如，在测量站或光刻单元LC处。在整个设备中具有若干分支的光轴由虚线O表示。在该设备中，由源11(例如，氙灯)发射的辐射经由光学元件15由包括透镜12、14和物镜16的光学系统引导到衬底W上。这些透镜以4F布置的双重顺序进行布置。可以使用不同的透镜布置，只要它例如将衬底图像提供到检测器上，并且同时允许访问中间光瞳平面以进行空间频率滤波。因此，可以通过在呈现衬底平面的空间光谱的平面(在这里被称为(共轭)光瞳平面)中定义空间强度分布来选择将辐射入射在衬底上的角度范围。特别地，这可以通过在作为物镜光瞳平面的背投影图像的平面中插入合适形式的孔径板13来完成，该孔径板13位于透镜12和14之间。在所图示的示例中，孔径板13具有不同的形式，被标记为13N和13S，其允许不同的照射模式被选择。本示例中的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式中，孔径板13N从仅为了描述而指定为“北”的方向提供离轴辐射。在第二照射模式中，孔径板13S被用来提供类似的照射，但是从被标记为“南”的相反方向。通过使用不同的孔径可以实现其他照射模式。光瞳平面的其余部分理想地是暗的，因为在期望的照射模式之外的任何不必要的辐射将干扰期望的测量信号。

如图7B中所示，放置目标T，其中衬底W垂直于物镜16的光轴O。衬底W可以由支撑件(未示出)支撑。从离开轴O的角度照射在目标T上的测量辐射光线I产生零阶光线(实线0)和两个一阶光线(点划线+1和双点划线-1)。应该记住，对于过填充的小目标，这些光线只是覆盖衬底的包括计量目标T和其他特征的区域的许多平行光线之一。由于板13中的孔径具有(允许有用的辐射量所必需的)有限的宽度，入射光线I实际上将占据一定角度范围，并且衍射光线0和+1/-1将在某种程度上扩散。根据小目标的点扩散函数，每个阶+1和-1将在一定角度范围内进一步扩散，而不是如图所示的单个理想光线。注意，可以设计或调整目标的周期性结构间距和照射角度，使得进入物镜的一阶光线与中心光轴紧密对准。图7A和图7B中所图示的光线被示为稍微偏离轴线，纯粹是为了使它们在图中更容易进行区分。

由衬底W上的目标T衍射的至少0阶和+1阶由物镜16收集并且通过光学元件15被引导回去。返回到图7A，通过指定被标记为北(N)和南(S)的径向相对的孔径，图示出了第一照射模式和第二照射模式二者。当测量辐射的入射光线I来自光轴的北侧时，即，当使用孔径板13N应用第一照射模式时，被标记为+1(N)的+1衍射光线进入物镜16。相反，当使用孔径板13S应用第二照射模式时，-1衍射光线(被标记为-1(S))是进入透镜16的光线。

分束器17将衍射光束分成两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和一阶衍射光束在第一传感器19(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶击中传感器上的不同点，因此图像处理可以比较和对比各个阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以被用于聚焦检查设备和/或归一化一阶光束的强度测量。光瞳平面图像也可以用于诸如重建之类的许多测量目的。

在第二测量分支中，光学系统20、22在传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标T的图像。在第二测量分支中，在与光瞳平面共轭的平面中提供孔径光阑21。孔径光阑21用于阻挡零阶衍射光束，使得形成在传感器23上的目标图像仅由-1或+1一阶光束形成。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器PU，其功能将取决于正在执行的测量的特定类型。请注意，在这里术语“图像”在广义上使用。如果仅存在-1和+1阶中的一个，则将不形成这样的周期性结构特征的图像。

图7A、图7C和图7D中所示的孔径板13和场光阑21的特定形式纯粹是示例。在一个实施例中，使用目标的轴上照射，并且使用具有离轴孔径的孔径光阑来将基本上仅一种一阶衍射辐射传递到传感器。在其他实施例中，代替一阶光束或者除了一阶光束之外，二阶、三阶和更高阶光束(图7A、图7B、图7C和图7D中未示出)可以在测量中被使用。

为了使测量辐射适合于这些不同类型的测量，孔径板13可以包括围绕盘形成的多个孔径图案，该盘旋转以将所期望的图案置于适当位置。注意，孔径板13N或13S仅可以被用来测量被定向在一个方向(X或Y，取决于设置)上的周期性结构。为了测量正交周期性结构，可以实现目标旋转90°和270°。图7C和图7D中示出了不同的孔径板。在上述专利申请公开中描述了这些设备的使用以及设备的许多其他变型和应用。

图8描绘了根据已知实践在衬底上形成的(复合)目标。该示例中的目标包括紧密地定位在一起的四个周期性结构(例如，光栅)32至35，使得它们都将位于由检查设备的计量辐射照射束形成的测量斑点31内。因此，四个周期性结构全部都同时被照射并同时在传感器19和23上成像。在专用于套刻测量的示例中，周期性结构32至35本身是通过套刻周期性结构所形成的复合周期性结构，所述周期性结构被图案化在例如衬底W上形成的半导体器件的不同层中。周期性结构32至35可以具有不同偏置的套刻偏移，以便于测量在层之间的套刻，在这些层中形成复合周期性结构的不同部分。如图所示，周期性结构32至35的取向也可以不同，以便在X和Y方向上衍射入射辐射。在一个示例中，周期性结构32和34是X方向周期性结构，其偏置偏移分别为+d、-d。周期性结构33和35是Y方向周期性结构，分别具有偏置偏移+d、-d。可以在由传感器23捕获的图像中标识这些周期性结构的分开的图像。这仅是目标的一个示例。目标可以包括多于或少于4个的周期性结构，或仅包括单个周期性结构。

图9示出了使用图7D的孔径板13NW或13SE、在图7的设备中使用图8的目标、可以在传感器23上形成并由传感器23检测的图像的示例。虽然光瞳平面图像传感器19不能分辨不同的个体周期性结构32至35，但是图像传感器23可以这样做。暗矩形表示传感器上的图像的场，其中衬底上的照射斑点31被成像到相应的圆形区域41中。在此之内，矩形区域42至45表示小目标周期性结构32至35的图像。如果目标位于产品区域中，则也可能在此图像区域的外围也可以看到产品特征。图像处理器和控制系统PU使用图案识别来处理这些图像，以标识周期性结构32至35的分开的图像42至45。以这种方式，图像不必非常精确地对准在传感器框架内的特定位置处，这极大地提高了测量设备整体的吞吐量。

一旦识别出周期性结构的分开的图像，就可以测量那些个体图像的强度，例如通过对所标识的区域内的所选像素强度值求平均或求和。可以将图像的强度和/或其他属性彼此进行比较。这些结果可以被组合以测量图案化工艺的不同参数。套刻性能是这种参数的重要示例。

图10示出了如何使用例如在PCT专利申请公开序号WO2011/012624(通过引用将其整体并入本文)中描述的方法来测量包含分量周期性结构32至35的两个层之间的套刻误差(即，不期望的和无意的套刻未对准)。这种测量是通过标识目标不对称性来完成的，如通过比较目标周期性结构的+1阶和1阶图像的强度(可以比较其他对应的更高阶的强度，例如+2阶和-2阶)所揭示的，以获得强度不对称性的度量。在步骤S1，通过光刻设备(诸如图2的光刻单元)对衬底(例如半导体晶片)进行一次或多次处理，以产生包括周期性结构32-35的目标。在S2，使用图7的检查设备，仅使用一阶衍射光束中的一个(例如-1)获得周期性结构32至35的图像。在步骤S3，通过改变照射模式，或改变成像模式，或通过在检查设备的视场中将衬底W旋转180°，可以获得使用另一个一阶衍射光束(+1)的周期性结构的第二图像。因此，在第二图像中捕获+1衍射辐射。

注意，通过在每个图像中仅包括一阶衍射辐射的一半，这里所指的“图像”不是传统的暗场显微镜图像。目标周期性结构的个体目标特征将无法被解析。每个目标周期性结构将仅由一定强度级别的区域表示。在步骤S4中，在每个分量目标周期性结构的图像内标识感兴趣区域(ROI)，从中测量强度级别。

在标识了每个个体目标周期性结构的ROI并测量其强度后，可以确定目标的不对称性，并因此确定套刻误差。这在步骤S5中(例如，由处理器PU)完成，步骤S5比较针对每个目标周期性结构32-35的+1和-1阶所获得的强度值，以标识它们的强度不对称性，例如，它们的强度的任何差异。术语“差异”并非旨在仅指减法。可以以比率形式计算差异。在步骤S6中，使用针对多个目标周期性结构所测量的强度不对称性，以及对那些目标周期性结构的任何已知施加的套刻偏置的知识，来计算图案化工艺在目标T附近的一个或多个性能参数。

为了能够创建例如器件结构、套刻目标中的下部周期性结构等，蚀刻设备将掩模图案(例如，抗蚀剂图案)转移到衬底的硬掩模或功能产品层中。结果是蚀刻设备的蚀刻在衬底的硬掩模或功能产品层中形成一个或多个沟槽型特征。在一个实施例中，沟槽可以具有各种形状或轮廓。例如，沟槽可以是细长矩形类型形状(例如，以形成光栅线)或者可以是圆形或圆化形状，诸如圆、椭圆等(例如，以形成接触孔或形成光栅结构)。在一个实施例中，沟槽可以具有矩形轮廓，但是可以具有不同的轮廓(例如，梯形轮廓)。

随着纵横比(即，沟槽的深度与其宽度)的增加和特征尺寸(例如，沟槽的宽度)变小，对沟槽的形状和轮廓(以及因此相关联的非沟槽部分)的控制变得更加重要。应该控制的一个蚀刻参数是蚀刻中的倾斜。也就是说，希望控制蚀刻发生在什么倾斜方向上。

影响蚀刻中的倾斜的方面是离子束倾斜。通常，离子束以基本垂直于衬底的主平面的角度被引导。然而，如果离子束的至少一部分的离子的轨迹角度与垂直方向不同，则可能发生倾斜的蚀刻轮廓(例如，从垂直方向倾斜的沟槽)。(全部或部分离子束的)这种离子束倾斜特别是会发生在衬底边缘处。由于从电偏置表面到接地或浮动表面的变化，可能发生在衬底边缘处产生的电压梯度。这些电压梯度使衬底边缘处的等离子体鞘弯曲，这改变了离子相对于衬底的轨迹。因此，尽管在衬底的中心部分处的离子的轨迹可以基本上垂直于表面，但是在晶片的边缘处的离子的轨迹(例如，边缘可以被认为是衬底的最外侧20％或更少部分，衬底的最外侧10％或更少部分，衬底的最外侧5％或更少部分，或衬底的最外侧2％或更少部分，或衬底的最外侧1％或更少部分)可以与垂直不同，即具有离子束倾斜。在等离子体蚀刻设备的典型情况下，等离子体鞘的等势线将急剧地向上弯曲超过蚀刻设备中的台面的衬底的边缘。因此，为了帮助解决这一点，通常在衬底周围提供边缘环以电气地延伸衬底的等离子体面向的区域。因此，边缘环对等离子体电气地出现，以在衬底的边缘外延伸一些距离。因此，等离子体鞘的等势线在衬底的整个表面上保持相对恒定，从而有助于整个衬底表面上的工艺均匀性。但是，实际上，例如，由于边缘环磨损、边缘环和台面之间的电势差等，在衬底边缘处仍然存在等离子体鞘的一些曲率。结果是等离子体离子的轨迹处于倾斜，导致蚀刻轮廓中的不期望的倾斜。在衬底的中心部分具有基本垂直于衬底表面的离子的轨迹的情况下，则这甚至会更麻烦。因此，衬底边缘周围的衬底的区域将经历与衬底中心处存在的等离子体环境不同的等离子体环境，从而导致整个衬底表面上的不良工艺均匀性。

因此，在蚀刻设备中，存在可以调谐和/或控制离子轨迹的机制。例如，边缘环和台面之间的电势可以变化，并且可能在空间上围绕衬底。本领域中存在各种其他机制来调谐和/或控制蚀刻的倾斜(包括离子束倾斜)，并且那些都是本公开所设想的。

但是，为了能够调节、控制和/或校正蚀刻中的倾斜，首先需要一种方式来知晓这种倾斜的发生以及可选地知晓其量级。因此，本文提供了一种计量技术，用于能够通过测量蚀刻轮廓来检测衬底的蚀刻轮廓中的结构不对称性(诸如具有由蚀刻中的倾斜引起的倾斜壁的沟槽)。特别地，提供了一种监视信号，该监视信号通过测量衬底的蚀刻轮廓来警告在蚀刻中的倾斜的存在。理想地，监视信号对于一个或多个图案化工艺变化是鲁棒的(例如，对蚀刻深度变化相对不敏感)。在一个实施例中，蚀刻轮廓中的结构不对称性的监视信号可以警告蚀刻中的倾斜，而不需要执行如上所述的蚀刻轮廓的重建，例如，使用例如模拟器或者其他数学模型来比较由蚀刻轮廓重定向的辐射与基于预期尺寸参数计算出的模拟或建模辐射，从而确定蚀刻轮廓的各种尺寸参数。

在一个实施例中，用于检测结构不对称性的计量技术是一种光学技术，其涉及在蚀刻轮廓上提供辐射，然后通过分析辐射，至少确定由于在蚀刻轮廓上的蚀刻中的倾斜(例如，离子束倾斜)所产生的至少部分结构不对称性所引起的蚀刻中的倾斜的存在。在一个实施例中，由计量技术产生的信号对蚀刻深度变化相对不敏感。也就是说，在一个实施例中，即使在蚀刻深度中存在相对小的变化的情况下，用于标识蚀刻中的倾斜的信号也将正确地标识蚀刻中的倾斜的存在(或不存在)。在一个实施例中，由计量技术产生的信号对辐射束的一个或多个参数(例如，波长)的变化相对不敏感。也就是说，在一个实施例中，即使在辐射束的一个或多个参数存在相对小的变化的情况下，用于标识蚀刻中的倾斜的信号也将正确地标识蚀刻中的倾斜的存在(或不存在)。

为了帮助理解该计量技术，图11A图示出了从侧面截取的高度示意性的蚀刻轮廓1400。在该示例中，沟槽1410已经被蚀刻在衬底的硬掩模或其他层或一部分中。在这种情况下，沟槽1410形成具有周期1430的周期性结构的一部分，其中沟槽1410和其一个或多个侧壁1420形成周期。此外，沟槽1410具有宽度1440(通常对应于CD)和深度1450。

在这种情况下，由于例如离子束倾斜，沟槽1410处于斜面1460处。斜面1460可以例如通过壁的顶部相对于壁的底部的水平距离或角度来表示，或反之亦然。在一个实施例中，本文的斜面的特征在于侧壁角度1470(无论是以角度的形式，还是以壁的顶部相对于壁的底部的水平距离的形式，还是以另一种形式)。在该示例中，沟槽1410的相对侧处的侧壁角度通常彼此镜像(例如，一侧为88度，另一侧为92度)；然而，相对侧处的侧壁角度不需要彼此镜像(例如，一侧为88度，另一侧为91度(或88度))。在一个实施例中，由于蚀刻中的倾斜引起的侧壁角度的范围从80度至89.9度和/或90.1度到100度。在一个实施例中，由于蚀刻中的倾斜引起的侧壁角度的范围从85度至89.9度和/或从90.1度至95度。

图11B图示出了图11A的蚀刻轮廓1400的高度示意性顶视图。在该示例中，一个或多个侧壁1420的侧壁部分1425被示出具有图案阴影以描绘其以一定角度倾斜，但是该示例中的侧壁部分1425与围绕沟槽1410的其他材料具有相同的材料。此外，当从顶部观察时，沟槽1410被示出为具有矩形形状，但是可以具有其他形状(例如，圆形或椭圆形)。如在这种情况下所见，一个或多个侧壁1480具有90度的侧壁角度。但是，如果蚀刻中的倾斜是围绕Y方向的，则一个或多个侧壁1480可以具有非90度的侧壁角度。这里的示例仅关注围绕X方向的蚀刻中的倾斜，但是本文的公开内容适用于围绕任何方向的蚀刻中的倾斜。

因此，如果不是斜面1460，则沟槽1410周围的侧壁角度将是大约90度。并且，在那种情况下，沟槽1410及其一个或多个侧壁1405也将形成矩形形状，但是从顶部看不到侧壁部分1425。因此，在那种情况下，沟槽1410将是对称的，因为当从顶部观察时沟槽形状具有几何对称性，并且在构成沟槽1410的材料的性质方面没有差异。

但是，对于斜面1460，沟槽1410现在将是不对称的，因为当从顶部观察时沟槽轮廓在侧壁部分1425处具有变化的深度，而在沟槽1410的相对侧处，在从顶部观察时没有这样的变化深度(侧壁斜面将位于边沿下方，并且因此不会被辐射束“看到”)。因此，只要侧壁角度在沟槽周围是不对称的，沟槽1410就是不对称的。也就是说，沟槽具有不对称的轮廓。

在图12A至图12C中高度示意性地图示出了斜面1460的影响。示出的堆叠1500包括抗蚀剂层1510、硬掩模1520、产品层1530和器件特征1540。此外，描绘了虚线1550以示出应该蚀刻抗蚀剂层1510中的图案的位置。如图12A中和虚线1550所示，蚀刻图案应该在器件特征1540之间大致均等间隔地出现在产品层1530中。

然而，图12B示出了使用图12A中所示的抗蚀剂层1510中的图案对硬掩模1520的等离子体蚀刻1560中的示例离子束倾斜。在图12B中，通过蚀刻(或其他工艺)去除了抗蚀剂层1510。如图12B中所示，通过蚀刻而在硬掩模1520中形成倾斜的沟槽1570。

参考图12C，硬掩模1520中的沟槽1570被用来使用另一个处理步骤1580(例如，蚀刻)来对产品层1530进行图案化以形成沟槽1590。即使处理步骤1580将产生具有90度侧壁角度的沟槽1590，如图12C中所示，可以看出沟槽已经从如图12A中的虚线1550所期望的器件特征1540之间的均等间隔偏移。相反，沟槽1570在器件特征1540之间不期望地被不均等地间隔开。因此，可以看出，斜面1460可以在适当的图案放置上并且可能在器件产出上具有显著性。

因此，如上所讨论的，期望光学地确定是否存在蚀刻中的倾斜，使得可以响应于此而采取适当的步骤，诸如调整蚀刻设备以校正蚀刻中的倾斜(例如，校正离子束倾斜)，在另一图案化工艺步骤中进行调整以校正蚀刻中的倾斜的影响，发信号通知衬底的返工等。

如上所指出，如本文所述的光学技术利用了由蚀刻中的倾斜引起的沟槽1410的不对称性。特别地，如果将辐射投影到沟槽1410上，则使用诸如以上关于图3至图9描述的计量设备的测量光瞳示出了光瞳内的辐射的不对称空间/角度分布。这种不对称空间/角度分布的辐射可以被用来标识侧壁的斜面并因此标识蚀刻中的倾斜。

为了利用该技术，具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽具有或能够具有如上所讨论的对称性。例如，沟槽具有反射对称性和材料均匀性。

在一个实施例中，具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽对于特定特征(诸如侧壁角度)具有不对称性。本文的实施例集中于具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽在其是对称的时具有蚀刻中的正确倾斜。然而，相反，具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽可以针对特定不对称性具有蚀刻中的正确倾斜。然后，当其具有特定不对称性时，将使用适当的偏移和计算来考虑具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽具有蚀刻中的正确倾斜。有针对性地，具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽应该能够取决于特定特征值改变对称性(例如，变得不对称，或变得进一步不对称，或者从不对称情况变得对称)。

此外，在实践中，可以存在周期性地布置的多个沟槽以形成目标(该目标可以由器件结构特别地制造或形成)。在一个实施例中，沟槽的实例被布置成格子。在一个实施例中，周期性布置在目标内具有几何对称性。

因此，在该技术中，如下文进一步讨论的，利用与感兴趣的特征(例如，离子束倾斜)相关的对称性的变化(例如，变化到几何不对称性，或者变化成进一步几何不对称性，或从几何不对称性到几何对称性的变化)以能够确定特征(例如，离子束倾斜)。

可以使用例如图3至图9中任意计量设备，用辐射照射包括具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽的物理实例的目标，诸如图11中所描绘的。可以例如通过检测器测量由目标重定向的辐射。在一个实施例中，测量重定向辐射的光瞳，即傅里叶变换平面。示例模拟确定的这种光瞳被描绘为图13A中的光瞳图像。在该示例模拟光瞳中，仅示出了2个象限，但是可以理解，可以测量/模拟其他象限。术语光瞳和光瞳平面在本文中包括其任何共轭，除非上下文另有要求(例如，在标识特定光学系统的光瞳平面的情况下)。光瞳图像实际上是根据重定向辐射的光瞳的光学特性(在这种情况下为反射率)所规定的图像。

为方便起见，本文的讨论将集中于作为感兴趣的光学特性的反射率。但是，本文的技术可以与一个或多个备选或附加光学特性一起使用，诸如强度、偏振和/或相位。此外，为方便起见，本文的讨论集中在检测和处理重定向辐射的图像，特别是光瞳图像。然而，可以以与图像不同的方式测量和表示重定向辐射的光学属性。例如，可以根据一个或多个光谱(例如，强度作为波长的函数)来处理重定向的辐射。因此，可以将检测到的重定向辐射图像视为重定向辐射的光学表示的示例。因此，在光瞳平面图像的情况下，光瞳图像是光瞳表示的示例。

此外，重定向的辐射可以被偏振。因此，在一个实施例中，测量光束辐射是偏振辐射。在一个实施例中，测量光束辐射被线性偏振。

考虑到与具有其相关联的一个或多个侧壁的不对称沟槽相对应的图13A的光瞳图像，在视觉上看起来反射率分布在光瞳图像内基本上是对称的。然而，在光瞳图像内存在不对称反射率分布部分。该不对称反射率分布部分是由于具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽中的不对称性引起的。此外，不对称反射率分布的量级显著低于光瞳图像中的对称反射率分布部分。

因此，在一个实施例中，为了更有效地隔离不对称反射率分布部分，可以从光瞳图像中去除对称反射率分布部分，这导致图13B的导出光瞳图像。为了去除对称反射率分布部分并获得导出的光瞳图像，特定光瞳图像像素(例如，像素)可以通过从该特定光瞳图像像素处的反射率减去对称定位的光瞳图像像素的反射率来去除对称反射率分布部分，并且反之亦然(例如，位于180度处)。在一个实施例中，每个像素可以对应于检测器的像素，但是不是必需的；例如，光瞳图像像素可以是检测器的多个像素。此外，在对像素进行参考时，还可以考虑区域(其中区域例如包括一个像素或多个像素)。在一个实施例中，减去像素反射率的对称点或对称轴对应于具有其相关联的一个或多个侧壁的沟槽的对称点或对称轴。因此，例如，考虑图13A中的光瞳图像，可以通过例如从示出的特定像素处的反射率R_i减去对称定位的像素(即，相对于点/轴A对称地定位的点)处的反射率R_i'来去除对称反射率分布部分。因此，在去除了点对称反射部分S_i的特定像素处的反射率是S_i＝R_i-R_i’。这可以针对光瞳图像的多个像素(例如，光瞳图像中的所有像素)重复。在一个实施例中，值S_i可以是归一化值。也就是说，它们可以除以反射率值。例如，它们可以通过(即，除以)针对所考虑的区域/点的平均反射率而被归一化(例如，(abs(R_i)+abs(R_i’))/2)。

如在图13B的导出光瞳图像中所见，使用具有其相关联的一个或多个侧壁的不对称沟槽的物理实例获得的反射率分布是不对称的。如在区域1600和1610中所见，一旦去除对称反射率分布部分，就存在不对称反射率分布部分(本文称为不对称反射率并且其可以如本文所讨论的那样被归一化)。如从标尺所见，在一个实施例中，与一般的反射率相比，不对称反射率的量级较小(例如，参见图13A的大约0.3的平均反射率，而图13B的最大反射率大约为0.003)。因此，不对称反射率可以呈现弱信号。

此外，图13C示出了沿图13B中的对角线1620的不对称反射率值。在图13C的图中，垂直轴对应于不对称反射率值，水平轴对应于数值孔径，并且因此对应于沿对角线的位置，其中0对应于图13B的光瞳的中心，1对应于光瞳的外边界。从图13C可以看出，在一个实施例中，不对称反射率仅在大入射角(NA)下有效地变得可观察到(并且即使那样可能还是相对较弱)。

但是，尽管不对称反射率可能相对较弱和/或有效地仅在相对高的入射角下可观察到，但几何域中的不对称性可以对应于光瞳中的不对称性。因此，在一个实施例中，提供了一种方法，其使用具有或能够具有固有对称性的一个或多个沟槽(具有相关联的一个或多个侧壁)的光学响应来确定与物理配置变化相对应的参数(例如，离子束倾斜)，该物理配置变化导致一个或多个沟槽(具有相关联的一个或多个侧壁)的物理实例的对称性变化(例如，导致不对称、或导致进一步不对称、或导致不对称布置变得对称)。特别地，在一个实施例中，可以利用由计量设备测量的光瞳中的蚀刻倾斜引起的不对称性(或其缺乏)来确定蚀刻倾斜的存在。也就是说，光瞳不对称性被用来确定蚀刻中的倾斜在目标内的一个或多个沟槽(具有相关联的一个或多个侧壁)的物理实例内的影响的发生。

现在，由于不对称反射率相对较弱和/或有效地仅在相对高的入射角下可观察到的可能性，衬底本身的相对小的倾斜也会在重定向的辐射中引入不对称性。由衬底倾斜引起的这种不对称性在图14中被示意性地描绘。图14是与衬底相关联的计量设备1700的光学物镜的高度示意性表示。

计量设备的物镜1730与衬底1740一起被示出。如在该示例中所见，衬底1740处于倾斜1750处。因此，当倾斜衬底1740被照射1710(其在该示例中通过部分反射镜1720引导到物镜1730中)照射时，辐射在穿过物镜1730并被衬底1740重定向后，返回穿过物镜1730(并且在该示例中，返回穿过部分反射镜1720)以在光瞳的第一侧处提供辐射1760到检测器(为方便起见未示出)以及在关于光瞳的中心而与第一侧相对的光瞳的第二侧处提供辐射1770。

在这种情况下，已经确定辐射1760和1770之间的反射率的不对称性(并且该差异被进一步归一化为零倾斜时衬底的反射率)可以通过以下公式描述：

其中θ对应于衬底在辐射入射位置处的倾斜(例如，倾斜1750)，R₁对应于在光瞳的第一侧处的反射率(例如，针对辐射1760的反射率)，R_r对应于在关于光瞳的中心与第一侧相对的光瞳的第二侧处的反射率(例如，针对辐射1760的反射率)，R₀对应于当θ＝0时的反射率(例如，倾斜1750为零)，并且NA对应于物镜的数值孔径。

图15是在衬底的特定倾斜角度下来自衬底的辐射的反射率的相对不对称性的示例图。垂直轴是光瞳的第一侧和第二侧处的反射率的归一化不对称性，例如

并且水平轴是数值孔径。在这种情况下，在入射位置处针对1mrad的衬底倾斜确定相对不对称值。如图中所示，即使针对小的衬底倾斜，反射率的相对不对称性的影响也随着数值孔径的增加而显著增加(就像如上所讨论的蚀刻轮廓中的结构不对称性引起的反射率的不对称性)。此外，由于衬底倾斜引起的反射率的不对称性的量级如果不是比由于如上所讨论的蚀刻轮廓中的结构不对称引起的反射率的不对称性更大，则是可以与之相当。因此，挑战在于：衬底倾斜还在光瞳中产生不对称性，但是已经确定这种不对称性不取决于波长。因此，期望将由于蚀刻轮廓中的结构不对称性引起的反射率的不对称性与由于衬底倾斜引起的反射率的不对称性分离。旋转衬底180°不是一种选择，因为由于衬底倾斜引起的反射率的不对称性和由于蚀刻轮廓中的结构不对称性引起的反射率的不对称性都将随衬底旋转而旋转。

此外，如果示例0.1°计量精度是期望的，则这对应于大约如下的测量的反射率的不对称性：

其中2°是与垂直方向的侧壁角度变化的示例近似。然而，考虑到图15，1mrad的衬底倾斜已经在NA约为0.9时给出了约4×10^-3的不对称反射率值。因此，在该示例情况下的一种选择是将局部衬底倾斜控制在约100μrad内，使得测量的不对称性可以在5×10^-4的范围内，以获得期望的0.1°计量精度。然而，这在衬底的边缘处可能非常具有挑战性。

因此，在一个实施例中，为了将由于蚀刻轮廓中的结构不对称引起的反射率的不对称性与由于衬底倾斜引起的反射率的不对称性分离，在相同的衬底倾斜条件下在两个不同波长处测量所关注的蚀刻轮廓(例如，在不同波长处的照射之间衬底和测量照射光束路径之间没有相对移动)以获得在每个波长处的总不对称反射率值(例如，归一化的不对称反射率值)。然后，在总不对称反射率值之间发现差异，其有效地消除了衬底倾斜对那些值的贡献，即，去除了由于衬底倾斜引起的反射率的不对称性。这是因为由于衬底倾斜而对不对称反射率值的相同贡献量对于总不对称反射率值是共同的，因为由于衬底倾斜而对不对称反射率值的贡献与波长无关。结果是由于蚀刻轮廓中的结构不对称性引起的不对称反射率值。如果由于蚀刻轮廓中的结构不对称引起的不对称反射率值不为零，那么蚀刻轮廓中可能存在结构不对称性，并且因此表示蚀刻中的潜在倾斜(例如，离子束倾斜)。在一个实施例中，该技术可以检测蚀刻中的倾斜，其范围为80度至89.9度和/或90.1度至100度(其中90度垂直于衬底的主表面)。在一个实施例中，该技术可以检测与垂直方向成5度内的蚀刻中的倾斜，例如，在85度到89.9度和/或90.1度到95度的范围内。

因此，为了实现该过程，应该标识至少两个不同的波长，在该波长处应该测量所关注的蚀刻轮廓。图16是来自具有蚀刻轮廓的衬底的不对称反射率值的示例图。水平轴对应于测量辐射的波长。垂直轴是不对称反射率(即，针对光瞳位置的反射率的值与针对另一光瞳位置的反射率的值之间的差异，该另一光瞳位置是相对于光瞳中心部分处的点而对称地定位的点)。在图16的情况下，不对称反射率在这种情况下通过平均(例如，均值)反射率而被归一化。因此，垂直轴可以被表示为：

其中R₀是针对第一光瞳位置(例如，像素、多个像素、区域等)的反射率的值，R₁₈₀是针对第二光瞳位置(例如，对应的像素、多个像素、区域等)的反射率的值，该第二光瞳位置相对于光瞳中心部分处的点被点对称地定位，并且R_M是第一光瞳位置和第二光瞳位置的反射率的平均值(例如，均值)(例如，abs(R₀)+abs(R₁₈₀))/2)。

此外，对于蚀刻轮廓的三个不同蚀刻深度中的每一个，在图16中示出了数据。在该示例中，提供了针对280nm、300nm和320nm蚀刻深度的数据。具体地，线1900对应于280nm蚀刻深度，线1910对应于300nm蚀刻深度，以及线1920对应于320nm蚀刻深度。

在图16的示例中，数据由模拟器生成。附加或备选地，可以通过用不同的蚀刻深度照射感兴趣的蚀刻轮廓来实验生成数据，每个蚀刻深度在多个不同的波长下。此外，虽然数据已经如图16中所示被绘制成图，但它不必如此被图示。可以对基础数据执行任何分析，而无需生成如图16中所示的曲线。

如图16中所示，由沟槽结构不对称性引起的光瞳不对称性示出摆动曲线。也就是说，在一个实施例中，光瞳不对称性随波长而变化。摆动曲线示出了为什么不同波长下的总不对称反射率值之间的差异对于去除由于衬底倾斜引起的不对称反射率值是有效的，并且在选择适当波长的情况下仍然保持由于蚀刻轮廓中的结构不对称性引起的不对称反射率值。

在一个实施例中，所选择的两个不同波长是摆动曲线的相对侧上的那些波长，即，在其处不对称反射率具有正值的第一波长和在其处不对称反射率具有负值的第二波长。在一个实施例中，两个不同的波长沿着摆动曲线在最大峰值和最小峰值处被选择，或者在相应的最大峰值和最小峰值的最大峰值和最小峰值的20％以内、10％以内或5％以内的值处被选择(例如，最大峰值和/或最小峰值的80％-100％，最大峰值和/或最小峰值的90-100％，或者最大峰值和/或最小峰值的95-100％)。在一个实施例中，选择针对每个不同蚀刻深度都满足任何前述标准的第一波长和第二波长。例如，波长1940(例如，约780nm)是良好的候选，其中曲线1900、1910和1920中的每一个都接近最大峰值。类似地，波长1930(例如，约550nm)是另一个良好的候选，其中曲线1900、1910和1920中的每一个都接近最小峰值。作为另一示例，波长1950(例如，约415nm)是良好的候选，其中曲线1900、1910和1920中的每一个都接近最大峰值。并且，波长1960(例如，大约605nm)是另一个良好的候选，其中曲线1900、1910和1920中的每一个都非常接近最小峰值(但是具有如下所述的每条曲线1900、1910和1920的值大致相同的优点)。

在一个实施例中，选择两个不同的波长，使得波长处的不对称反射率的相应值对蚀刻轮廓的蚀刻深度的变化相对不敏感。换句话说，理想地，对于多个蚀刻深度中的每一个，两个不同波长具有相同或接近相同的不对称反射率值。以这种方式，蚀刻轮廓的蚀刻深度变化可以作为蚀刻工艺的一部分而变化，但是仍然产生在不同波长处的测量值，其将用信号通知蚀刻中的倾斜。在一个实施例中，相对不敏感意味着蚀刻深度的小于或等于±20％、±10％或±5％的变化产生不对称反射率的值的小于或等于±20％，±10％或±5的变化。例如，波长1930、1940、1950和1960中的每一个是良好的候选，其中表示不同蚀刻深度的每条曲线1900、1910和1920产生基本相同或相似的不对称反射率的值。

在一个实施例中，选择两个不同的波长，使得波长处的不对称反射率的相应值对测量辐射束的波长的变化相对不敏感。换句话说，理想地，对于各个波长附近的多个波长中的每一个，两个不同波长具有相同或接近相同的不对称反射率值。在一个实施例中，相对不敏感意味着特定波长的小于或等于±15％、±10％或±5％的变化产生不对称反射率的值的小于或等于±15％、±10％或±5％的变化。例如，波长1930、1940、1950和1960中的每一个是良好的候选，其中曲线1900、1910和1920中的每一个具有相对低的斜率，使得尽管波长变化，但是将测量到基本相同或相似的不对称反射率的值。

因此，通过选择摆动曲线的相对侧处的波长和/或不对称反射率的值相对不敏感处的波长，计量学可以鲁棒地(例如，对于诸如蚀刻深度变化之类的工艺变化而言)检测在例如器件间距(诸如100nm或100nm以下的间距)处的图案中的不对称性的存在。

在一个实施例中，蚀刻轮廓具有约100nm或更小的间距。这些间距代表功能器件结构间距，并且因此蚀刻轮廓可以代表器件结构的蚀刻。在一个实施例中，利用具有400nm或更大波长的辐射来测量具有约100nm或更少间距的蚀刻轮廓。

在一个实施例中，在具有400nm或更大波长的测量辐射情况下的100nm或更小的间距下，重定向的辐射基本上仅是0衍射阶辐射，其中不对称信号相对较弱并且通常仅对于大入射角可见，如上所述。因此，在一个实施例中，光瞳表示主要或基本上是来自目标的重定向辐射的一个衍射阶。例如，辐射可以是特定阶辐射的80％或更多、85％或更多、90％或更多、95％或更多、98％或更多、或99％或更多。在一个实施例中，光瞳表示主要或基本上是零阶重定向辐射。这可能发生在例如当目标的间距、测量辐射的波长以及可选的一个或多个其他条件导致目标主要以零阶重定向时(尽管可能存在一个或多个更高阶的辐射)。在一个实施例中，大部分光瞳表示是零阶重定向辐射。然而，在一个实施例中，光瞳表示不需要基本上仅包括0阶辐射。

在一个实施例中，测量照射光束的光束斑点填充有沟槽或多个沟槽，该沟槽具有结构不对称性，使得测量的光瞳不对称性基本上仅对应于由蚀刻中的倾斜引起的结构不对称性。如果光束斑点中存在具有不是由蚀刻中的倾斜所引起的结构不对称性的其他结构，那么应该阻止或以其他方式从分析中去除那些结构。在一个实施例中，除了具有结构不对称性的沟槽或多个沟槽之外，光束斑点还可以照射平坦表面或对称结构，因为那些不应该导致反射率的不对称性。

图17是根据实施例的方法的步骤的流程图。该方法的并非所有这些步骤都需要全被执行。此外，一个或多个步骤可以是可选的(例如，如果另外已知两个不同的波长，则不需要步骤2000)。

在2000处，执行分析以找到至少两个不同的波长，对于这些波长，可以测量蚀刻轮廓的光学特性，以便确定用于产生蚀刻轮廓的蚀刻中的倾斜的发生。在一个实施例中，分析可以是以上关于图16所描述的分析。

在2010处，获得针对在测量辐射的至少两个波长中的第一个处测量的蚀刻轮廓而确定的光学特性(例如，反射率)的第一值。这可以涉及：利用第一波长处的测量辐射测量感兴趣的蚀刻轮廓以确定第一光学特性值。在一个实施例中，第一光学特性值是不对称光学特性值(即，针对光瞳位置的光学特性的值与针对另一光瞳位置的光学特性的值之间的差异，该另一光瞳位置是相对于光瞳中心部分处的点被对称地定位的点)。在一个实施例中，第一光学特性值是归一化值。该测量可以使用诸如关于图3至图9描述的设备。

在2020处，获得针对在测量辐射的至少两个波长中的第二个处测量的蚀刻轮廓而确定的光学特性(例如，反射率)的第二值。这可以涉及：利用第二波长处的测量辐射测量感兴趣的蚀刻轮廓以确定第二光学特性值。在一个实施例中，第二光学特性值是不对称光学特性值(即，针对光瞳位置的光学特性的值与针对另一光瞳位置的光学特性的值之间的差异，该另一光瞳位置是相对于光瞳中心部分处的点被对称地定位的点)。在一个实施例中，第二光学特性值是归一化值。该测量可以使用诸如关于图3至图9描述的设备。

在2030处，获得表示第一光学特性值和第二光学特性值之间的差异的导出值。例如，导出值可以是通过在第一波长和第二波长中的每一个处用照射光束进行的测量而确定的不对称光学特性值之间的差异。在一个实施例中，导出值是归一化值(例如，当第一光学特性值和第二光学特性值是相应的归一化值时)。

在2040处，基于第一光学特性值和第二光学特性值，或者基于导出值，确定蚀刻中的倾斜的发生以形成蚀刻轮廓。在一个实施例中，当导出值不为零或超过某个阈值量时(例如，考虑到误差)，可以确定发生蚀刻中的倾斜。在一个实施例中，当第一光学特性值和第二光学特性值不相等或者它们之间的差异超过某个阈值量(例如，以考虑到误差)时，可以确定发生蚀刻中的倾斜。

在2050处，响应于确定发生蚀刻中的倾斜，可以采取一个或多个动作。

一个示例动作是发起关于衬底的误差。例如，误差信号可以指示衬底不应该被进一步处理、应该被返工、应该被丢弃等等。可以自动处理误差信号以激发其相关联的过程(例如，返工、丢弃等)。

另一示例动作是在图案化工艺步骤中进行调整以校正蚀刻中的倾斜的影响。例如，可以对用于产生蚀刻轮廓的图案化工艺的一部分(例如，光刻步骤中的校正)或另一图案化工艺进行反馈(或前馈)校正。例如，可以进行对准或光学校正以考虑到与所标识的蚀刻中的倾斜相关联的图案偏移。作为另一示例，可以改变图案化工艺的一部分的设计(例如，蚀刻掩模的材料、厚度等的改变、图案化装置图案的改变等)。

另一示例动作是调整蚀刻设备以校正蚀刻中的倾斜(例如，校正离子束倾斜)。例如，蚀刻中的倾斜的发生可标识蚀刻设备中的缺陷，该缺陷例如需要修复或更换蚀刻设备的全部或部分，需要维护蚀刻设备等。遵循此类修理、更换或维护，可以校正蚀刻中的倾斜。

作为调整蚀刻设备以校正蚀刻中的倾斜的另一示例，蚀刻设备的调谐或控制特征可以被用来调谐或控制蚀刻中的倾斜量(期望将倾斜校正或控制到期望的倾斜，诸如基本垂直于衬底)。因此，在一个实施例中，蚀刻中的倾斜的调谐或控制可以基于步骤2040处的分析结果。为了促进这种调谐或控制，蚀刻中的倾斜的性质(例如，角度)应该被确定。蚀刻中的倾斜的值(例如，离子束倾斜角度)可以以一种或多种方式进行。

作为确定倾斜的性质的基本示例，可以用例如扫描电子显微镜检查蚀刻轮廓。在一个实施例中，可以对蚀刻轮廓进行切片和成像以确定侧壁角度倾斜。

作为确定倾斜的性质的另一示例，可以执行如上所述的重建以导出一个或多个侧壁角度和将产生这样的一个或多个侧壁角度的离子束倾斜。这在计算上可以是更有效的，因为仅在或者大多数仅在已经标识出蚀刻中的倾斜的情况下才能执行重建。

作为确定倾斜的性质的另一示例，可以执行“设置-获取”校准方法，其中本文描述的技术与蚀刻中的倾斜一起使用，该倾斜被设置为各种特定角度以获得相应的蚀刻轮廓，然后测量那些蚀刻轮廓以获得用于那些设置角度的不对称反射率的值。然后，当测量随后的蚀刻轮廓以获得预示蚀刻中的倾斜的不对称反射率值时，可以将该不对称反射率值与校准不对称反射率值进行比较，以确定相关联的蚀刻中的倾斜角度。在精确匹配不可用的情况下，可以使用内插或外插来达到估计的离子束倾斜角度。

因此，利用本文描述的技术，可以标识蚀刻中的倾斜而不必执行例如繁杂和复杂的重建或者破坏性的和/或耗时的成像。此外，在一个实施例中，本文描述的技术可以避免在测量期间的高度精确的倾斜控制，因为它可以考虑到衬底倾斜。

虽然许多讨论集中于目标结构作为为测量目的而专门设计和形成的计量目标，但是在其他实施例中，可以使用作为在衬底上形成的器件的功能部件的目标来确定蚀刻中的倾斜。许多器件具有类似于光栅的规则的、周期性结构。本文使用的术语“目标”、目标的“光栅”或“周期性结构”不要求已经专门为正在执行的测量提供了适用的结构。此外，计量目标的间距P接近于测量工具的光学系统的分辨率极限，但是可以大于由目标部分C中的图案化工艺产生的典型产品特征的尺寸。在实践中，可以使周期性结构的特征和空间包括尺寸与产品特征相似的较小结构。

此外，虽然讨论集中于例如光学特性的个体像素值，但是应当理解，本文的技术可以基于像素值的集合或针对区域的值。此外，本文的技术可以基于光学特性的统计量度(例如，数学平均)。作为示例，计算和比较可以基于针对光瞳的某个区域(例如，象限)的数学平均，然后可以对其进行归一化(例如，通过对两个不同区域的平均的平均)。

在一个实施例中，提供了一种方法，包括：获得针对在测量辐射的第一波长处测量的衬底的蚀刻轮廓确定的光学特性的第一值，获得针对在测量辐射的第二波长处测量的所述衬底的所述蚀刻轮廓确定的所述光学特性的第二值，并获得表示所述第一值和第二值之间的差异的导出值；并且，通过硬件计算机，并且基于所述第一值和第二值或基于所述导出值，确定蚀刻中的倾斜的发生以形成所述蚀刻轮廓。

在一个实施例中，针对具有由于所述蚀刻中的所述倾斜引起的结构不对称性的蚀刻轮廓，获得所述第一值和第二值。在一个实施例中，该确定基于所述导出值。在一个实施例中，所述第一波长和第二波长使得所述第一值和第二值对所述蚀刻轮廓的蚀刻深度的变化相对不敏感。在一个实施例中，相对不敏感意味着所述蚀刻深度的小于或等于±20％的变化产生所述第一值和第二值的小于或等于±20％的变化。在一个实施例中，所述光学特性是反射率。在一个实施例中，所述光学特性值包括通过从针对相对于光瞳中心部分处的点被点对称地定位的光瞳位置的光学特性的值减去针对光瞳位置的光学特性的值而获得的不对称光学特性值。在一个实施例中，所述第一值是负值并且所述第二值是正值，或者反之亦然。在一个实施例中，所述光学特性值是归一化值。在一个实施例中，所述蚀刻中的所述倾斜包括离子束倾斜。在一个实施例中，所述蚀刻轮廓具有约100nm或更少的间距。在一个实施例中，所述第一波长和第二波长选自400nm至800nm的范围。在一个实施例中，所述蚀刻中的所述倾斜的发生包括在垂直于所述衬底的主表面的5度内的倾斜的发生。

在一个实施例中，提供了一种方法，包括：在测量辐射的多个不同波长中的每个波长处获得针对衬底的不对称蚀刻轮廓的不对称光学特性值，其中所述蚀刻轮廓的不对称性由所述蚀刻中的倾斜引起，并且每个不对称光学特性值对应于针对第一光瞳位置的光学特性值与针对第二光瞳位置的光学特性值之间的差异，所述第二光瞳位置相对于光瞳中心部分处的点被点对称地定位；以及通过所述硬件计算机并基于所述值，标识测量辐射的第一波长和测量辐射的第二波长，在所述第一波长处不对称光学特性值的第一值为负，在所述第二波长处不对称光学特性值的第二值为正，其中另一刻蚀轮廓的刻蚀中的倾斜的发生可以通过查找在使用所述第一波长处的测量而针对所述另一刻蚀轮廓确定的不对称光学特性的值与使用所述第二波长处的测量而针对所述另一刻蚀轮廓确定的不对称光学特性的值之间的差异来确定。

在一个实施例中，所述第一波长和第二波长使得所述第一值和第二值对所述蚀刻轮廓的蚀刻深度的变化相对不敏感。在一个实施例中，相对不敏感意味着所述蚀刻深度的小于或等于±20％的变化产生所述第一值和第二值的小于或等于±20％的变化。在一个实施例中，所述光学特性是反射率。在一个实施例中，所述蚀刻中的所述倾斜包括离子束倾斜。在一个实施例中，所述第一波长和第二波长选自400nm至800nm的范围。在一个实施例中，该方法还包括：使用所述第一波长处的所述另一蚀刻轮廓的测量来确定针对所述另一蚀刻轮廓的第三不对称光学特性值；使用所述第二波长处的所述另一蚀刻轮廓的测量来确定针对所述另一蚀刻轮廓的第四不对称光学特性值；以及基于所述第三值和第四值之间的差异确定所述另一蚀刻轮廓的蚀刻中的倾斜的发生。在一个实施例中，所述光学特性值是归一化值。

与在衬底和图案化装置上实现的目标的物理结构相关联，实施例可以包括计算机程序，该计算机程序包含一个或多个机器可读指令序列和/或功能数据，描述目标设计、描述设计衬底的目标的方法、描述在衬底上产生目标的方法，描述在衬底上测量目标的方法和/或描述分析测量以获得关于图案化工艺的信息的方法。该计算机程序可以例如在图7的设备中的单元PU和/或图2的控制单元LACU内被执行。还可以提供在其中存储有这种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)。在(例如图7中所示类型的)现有检查设备已经在生产和/或使用中的情况下，可以通过提供更新的计算机程序产品来实现实施例，该更新的计算机程序产品用于使处理器执行本文描述的方法中的一种或多种。该程序可以可选地被布置来控制光学系统、衬底支撑等，以执行在合适的多个目标上测量图案化工艺的参数的方法。该程序可以更新光刻和/或计量选配方案以测量其他衬底。该程序可以被布置为(直接或间接地)控制光刻设备以用于其它衬底的图案化和处理。

本文使用的术语“进行优化”和“优化”是指或意指调整图案化工艺的设备和/或工艺，其可以包括调整光刻工艺或设备，或者调整计量过程或设备(例如，目标、测量工具等)，使得品质因数具有更理想的值，诸如测量、图案化和/或器件制造结果和/或工艺具有一个或多个期望的特性，设计布局在衬底上的投影更精确，工艺窗口更大等。因此，进行优化和优化是指或意指标识用于一个或多个设计变量的一个或多个值的过程，该一个或多个设计变量与设计变量的初始值集合相比较而言提供品质因数的改进，例如局部最优。应该相应地解读“最优”和其他相关术语。在一个实施例中，可以迭代地应用优化步骤以提供一个或多个品质因数的进一步改进。

本发明的实施例可以采取计算机程序或者其中存储有这种计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式，该计算机程序包含描述本文所公开的方法的一个或多个机器可读指令序列。此外，机器可读指令可以被体现在两个或更多计算机程序中。两个或更多计算机程序可以被存储在一个或多个不同的存储器和/或数据存储介质上。

可以在控制系统中实现本文公开的一个或多个方面。当位于设备的至少一个组件内的一个或多个计算机处理器读取一个或多个计算机程序时，本文描述的任何控制系统可以各自或组合地可操作。控制系统可以各自或组合地具有用于接收、处理和发送信号的任何合适的配置。一个或多个处理器被配置为与至少一个控制系统通信。例如，每个控制系统可以包括一个或多个处理器，用于执行包括用于上述方法的机器可读指令的计算机程序。控制系统可以包括用于存储这种计算机程序的数据存储介质，和/或用于接收这种介质的硬件。因此，(一个或多个)控制系统可以根据一个或多个计算机程序的机器可读指令进行操作。

尽管以上可能已经在光学光刻和蚀刻的上下文中对实施例的使用进行了具体参考，但是应当理解，本发明的实施例可以在其他应用中被使用。例如，实施例可以是在压印光刻中。在压印光刻中，图案化装置中的形貌限定了在衬底上创建的图案。可以将图案化装置的形貌压入到供应给衬底的抗蚀剂层中，由此通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化后，将图案化装置移出抗蚀剂，在其中留下图案。此外，这里的实施例可以与导致结构不对称性的任何工艺一起使用，并且因此可以与例如其他材料去除工艺或与添加工艺一起使用。

本文使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有或大约365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，波长在5nm至20nm范围内)以及诸如离子束或电子束之类的粒子束。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学组件中的任何一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学组件。

虽然上面已经描述了本公开的特定实施例，但是应当理解，本公开可以不同于所描述的方式而被实践。例如，本公开可以采取如下形式：计算机程序，其包含描述上述方法的一个或多个机器可读指令序列；或者数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)，在其中存储有这种计算机程序。

在框图中，所图示的组件被描绘为离散功能块，但是实施例不限于其中如所图示地组织本文描述的功能的系统。由每个组件提供的功能性可以由与当前描绘不同地进行组织的软件或硬件模块提供，例如，这样的软件或硬件可以被混合、组合、复制、分解、分布(例如，在数据中心内或在地理上)，或以其他方式被不同地组织。本文描述的功能性可以由执行存储在有形、非暂时性机器可读介质上的代码的一个或多个计算机的一个或多个处理器提供。在一些情况下，第三方内容递送网络可以托管通过网络传达的一些或所有信息，在这种情况下，在据说供应或以其他方式提供信息(例如，内容)的情况下，可以通过发送用于从内容递送网络获取信息的指令来提供信息。

除非另有明确说明，否则从讨论中可以明显看出，应当理解，在整个说明书中，讨论利用诸如“处理”、“计算”、“确定”等术语是指特定设备的动作或过程，诸如专用计算机或类似的专用电子处理/计算装置。

读者应该理解，本申请描述了若干发明。申请人不是将这些发明分成多个独立的专利申请，而是将这些发明归为一个单一文件，因为它们的相关主题使其在应用过程中有助经济。但是，这些发明的分立的优点和方面不应混为一谈。在一些情况下，实施例解决了本文所指出的所有缺陷，但应理解，本发明是独立有用的，并且一些实施例仅解决这些问题的一部分或提供对于审阅了本公开技术的本领域技术人员显而易见的其他未提及的益处。由于成本约束，本文公开的一些发明可能目前未被要求保护，并且可以在诸如继续申请或通过修改本权利要求之类的后续申请中要求保护。类似地，由于空间约束，本文件的摘要和发明内容部分都不应被视为包含所有这些发明或这些发明的所有方面的综合列表。

应当理解，说明书和附图并非旨在将本发明限制于所公开的特定形式，而是相反，其目的是涵盖落入如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。

鉴于本说明书，本发明的各个方面的修改和备选实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，该描述和附图仅被解释为说明性的，并且是为了教导本领域技术人员实施本发明的一般方式。应理解，本文所示和所述的本发明的形式将被视为实施例的示例。在受益于本发明的这种描述之后，元件和材料可以代替本文所示和所述的那些，可以颠倒或省略组件和过程，可以独立地利用某些特征，并且可以组合实施例的实施例或特征，这些对于本领域技术人员来说是显而易见的。在不脱离所附权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本文描述的元件进行改变。本文使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用于限制说明书的范围。

如在整个本申请中所使用的，单词“可以”以允许的意义使用(即，意味着有可能)，而不是强制意义(即，意味着必须)。词语“包括”等意味着包括但不限于。如在整个本申请中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数参照物——除非内容明确地另有说明。因此，例如，尽管对一个或多个元素使用诸如“一个或多个”之类的其他术语和短语，但是对“一”元素或“一个”元素的参考包括两个或更多元素的组合。除非另有说明，否则术语“或”是非排他性的，即包含“和”和“或”二者。描述条件关系的术语，例如“响应于X，则Y”、“在X后，Y”、“如果X，则Y”、“当X时，Y”等涵盖因果关系，其中前因是一个必要的因果条件，前因是一个充分的因果条件，或者前因是后果的贡献因果条件，例如，“状态X在条件Y获得后发生”对于“X仅在Y后发生”和“X在Y和Z后发生”而言是通用的。这种条件关系不仅限于紧接先行获得的后果，因为某些后果可能会延迟，并且在条件陈述中，前因与其结果相关联，例如，前因与随之而来的可能性相关。除非另有说明，否则将多个属性或功能映射到多个对象(例如，执行步骤A、B、C和D的一个或多个处理器)的语句涵盖将所有这些属性或功能映射到所有这些对象和子集以及将属性或功能的子集映射到属性或功能的子集二者(例如，每个执行步骤AD的所有处理器，以及处理器1执行步骤A、处理器2执行步骤B和步骤C的一部分、并且处理器3执行步骤C和步骤D的一部分的情况)。此外，除非另有说明，否则一个值或动作“基于”另一个条件或值的陈述涵盖条件或值是唯一因素的实例和条件或值是多个因素中的一个因素的实例。除非另有说明，否则某些集合的“每个”实例具有某些属性的陈述不应被解读为排除较大集合中的某些其他相同或相似成员不具有该属性的情况，即，每个集合不一定意指每个且每一个集合。

在某些美国专利、美国专利申请或其他材料(例如，文章)已通过引用被并入的范围内，此类美国专利、美国专利申请和其他材料的文本仅在这些材料与本文所述的陈述和附图之间不存在冲突的情况下通过引用被并入。在发生这种冲突的情况下，通过引用并入美国专利、美国专利申请和其他材料的任何这种冲突文本在本文中特别地不有通过引用被并入。

根据本发明的其他实施例在以下编号的条款中描述：

1.一种方法，包括：

获得针对在测量辐射的第一波长处测量的衬底的蚀刻轮廓确定的光学特性的第一值，获得针对在测量辐射的第二波长处测量的所述衬底的所述蚀刻轮廓确定的所述光学特性的第二值，并获得表示所述第一值和所述第二值之间的差异的导出值；以及

通过硬件计算机，并且基于所述第一值和所述第二值或基于所述导出值，确定蚀刻中的倾斜的发生以形成所述蚀刻轮廓。

2.根据条款1所述的方法，其中针对具有由于所述蚀刻中的所述倾斜引起的结构不对称性的蚀刻轮廓，获得所述第一值和所述第二值。

3.根据条款1或2所述的方法，其中所述确定基于所述导出值。

4.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长使得所述第一值和所述第二值对所述蚀刻轮廓的蚀刻深度的变化相对不敏感。

5.根据条款4所述的方法，其中相对不敏感意味着所述蚀刻深度的小于或等于±20％的变化产生所述第一值和所述第二值的小于或等于±20％的变化。

6.根据条款1-5中任一项所述的方法，其中所述光学特性是反射率。

7.根据条款1-6中任一项所述的方法，其中所述光学特性值包括通过从针对相对于光瞳中心部分处的点被点对称地定位的光瞳位置的光学特性的值减去针对光瞳位置的光学特性的值而获得的不对称光学特性值。

8.根据条款7所述的方法，其中所述第一值为负值并且所述第二值为正值，或者反之亦然。

9.根据条款1-8中任一项所述的方法，其中所述光学特性值为归一化值。

10.根据条款1-9中任一项所述的方法，其中所述蚀刻中的所述倾斜包括离子束倾斜。

11.根据条款1-10中任一项所述的方法，其中所述蚀刻轮廓具有约100nm或更少的间距。

12.根据条款1-11中任一项所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长选自400nm至800nm的范围。

13.根据条款1-12中任一项所述的方法，其中所述蚀刻中的所述倾斜的发生包括在垂直于所述衬底的主表面的5度内的倾斜的发生。

14.一种方法，包括：

在测量辐射的多个不同波长中的每个波长处获得针对衬底的不对称蚀刻轮廓的不对称光学特性值，其中所述蚀刻轮廓的不对称性由蚀刻中的倾斜引起，并且每个所述不对称光学特性值对应于第一光瞳位置的光学特性的值与第二光瞳位置的光学特性的值之间的差异，所述第二光瞳位置相对于光瞳中心部分处的点被点对称地定位；以及

通过硬件计算机并且基于所述值来标识测量辐射的第一波长和测量辐射的第二波长，在所述第一波长处所述不对称光学特性值的第一值是负的，在所述第二波长处所述不对称光学特性值的第二值是正的，其中另一刻蚀轮廓的刻蚀中的倾斜的发生可以通过查找在使用所述第一波长处的测量而针对所述另一刻蚀轮廓确定的不对称光学特性的值与使用所述第二波长处的测量而针对所述另一刻蚀轮廓确定的不对称光学特性的值之间的差异来确定。

15.根据条款14所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长使得所述第一值和所述第二值对所述蚀刻轮廓的蚀刻深度的变化相对不敏感。

16.根据条款15所述的方法，其中相对不敏感意味着所述蚀刻深度的小于或等于±20％的变化产生所述第一值和所述第二值的小于或等于±20％的变化。

17.根据条款14-16中任一项所述的方法，其中所述光学特性是反射率。

18.根据条款14-17中任一项所述的方法，其中所述蚀刻中的所述倾斜包括离子束倾斜。

19.根据条款14-18中任一项所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长选自400nm至800nm的范围。

20.根据条款14-19中任一项所述的方法，还包括：

使用在所述第一波长处对所述另一刻蚀轮廓的测量，确定针对所述另一刻蚀轮廓的第三不对称光学特性值；

使用在所述第二波长处对所述另一刻蚀轮廓的测量，确定针对所述另一刻蚀轮廓的第四不对称光学特性值；以及

基于所述第三值和所述第四值，确定在所述另一刻蚀轮廓的刻蚀中的倾斜的发生。

21.根据条款14-20中任一项所述的方法，其中所述光学特性值为归一化值。

22.一种计算机程序产品，包括其上记录有指令的计算机非暂时性可读介质，所述指令在由计算机执行时实现根据条款1-21中任一项所述的方法。

23.一种系统，包括：

硬件处理器系统；和

非暂时性计算机可读存储介质，被配置为存储机器可读指令，其中所述机器可读指令当被执行时使得所述硬件处理器系统执行根据条款1-21中任一项所述的方法。

24.一种系统，包括：

计量设备，被配置为将辐射束提供到对象表面上并检测由所述对象表面重定向的辐射；和

根据条款22所述的计算机程序产品。

25.根据条款24所述的系统，还包括光刻设备，所述光刻设备包括：支撑结构，被配置为保持图案化装置以调制辐射束；以及投影光学系统，被布置为将所调制的辐射束投影到辐射敏感的衬底上，其中所述对象是所述衬底。

26.根据条款24所述的系统，还包括蚀刻设备，所述蚀刻设备被配置为蚀刻所述对象并且具有控制系统，所述控制系统被配置为处理从确定所述蚀刻中的倾斜的发生而导出的控制信号。

27.一种计量设备，用于测量图案化工艺的对象，所述计量设备被配置为执行根据条款1-21中任一项所述的方法。

具体实施例的前述描述揭示了本发明实施例的一般性质，使得其他人可以在不脱离本发明的一般概念的情况下通过应用本领域技术范围内的知识，容易地修改和/或适应诸如具体实施例的各种应用而无需过多的实验。因此，基于本文给出的教导和指导，这些适配和修改旨在落入所公开实施例的等同物的含义和范围内。应理解，通过示例而非限制，本文中的措辞或术语是出于说明的目的，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。

以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离下面所述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本公开进行修改，并且本发明的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而是应该仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (27)

1.一种计量方法，包括：

获得针对在测量辐射的第一波长处测量的衬底的蚀刻轮廓确定的光学特性的第一值，获得针对在测量辐射的第二波长处测量的所述衬底的所述蚀刻轮廓确定的所述光学特性的第二值，并获得表示所述第一值和所述第二值之间的差异的导出值；以及

通过硬件计算机，并且基于所述第一值和所述第二值或基于所述导出值，确定蚀刻中的倾斜的发生以形成所述蚀刻轮廓。

2.根据权利要求1所述的方法，其中针对具有由于所述蚀刻中的所述倾斜引起的结构不对称性的蚀刻轮廓，获得所述第一值和所述第二值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定基于所述导出值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长使得所述第一值和所述第二值对所述蚀刻轮廓的蚀刻深度的变化相对不敏感。

5.根据权利要求4所述的方法，其中相对不敏感意味着所述蚀刻深度的小于或等于±20％的变化产生所述第一值和所述第二值的小于或等于±20％的变化。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述光学特性是反射率。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述光学特性值包括通过从作为针对相对于光瞳中心部分处的点而点对称地定位的光瞳位置的光学特性的值减去针对光瞳位置的光学特性的值而获得的不对称光学特性值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一值为负值并且所述第二值为正值，或者反之亦然。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述光学特性值为归一化值。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述蚀刻中的所述倾斜包括离子束倾斜。

11.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述蚀刻轮廓具有约100nm或更少的间距。

12.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长选自400nm至800nm的范围。

13.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述蚀刻中的所述倾斜的发生包括在垂直于所述衬底的主表面的5度内的倾斜的发生。

14.一种计量方法，包括：

在测量辐射的多个不同波长中的每个波长处获得针对衬底的不对称蚀刻轮廓的不对称光学特性值，其中所述蚀刻轮廓的不对称性由蚀刻中的倾斜引起，并且每个所述不对称光学特性值对应于第一光瞳位置的光学特性的值与第二光瞳位置的光学特性的值之间的差异，所述第二光瞳位置相对于光瞳中心部分处的点被点对称地定位；以及

通过硬件计算机并且基于所述不对称光学特性值来标识测量辐射的第一波长和测量辐射的第二波长，在所述第一波长处所述不对称光学特性值的第一值是负的，在所述第二波长处所述不对称光学特性值的第二值是正的，其中另一刻蚀轮廓的刻蚀中的倾斜的发生可以通过查找在使用所述第一波长处的测量而针对所述另一刻蚀轮廓确定的不对称光学特性的值与使用所述第二波长处的测量而针对所述另一刻蚀轮廓确定的不对称光学特性的值之间的差异来确定。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长使得所述第一值和所述第二值对所述蚀刻轮廓的蚀刻深度的变化相对不敏感。

16.根据权利要求15所述的方法，其中相对不敏感意味着所述蚀刻深度的小于或等于±20％的变化产生所述第一值和所述第二值的小于或等于±20％的变化。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述光学特性是反射率。

18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中所述蚀刻中的所述倾斜包括离子束倾斜。

19.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长选自400nm至800nm的范围。

20.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，还包括：

使用在所述第一波长处对所述另一刻蚀轮廓的测量，确定针对所述另一刻蚀轮廓的第三不对称光学特性值；

使用在所述第二波长处对所述另一刻蚀轮廓的测量，确定针对所述另一刻蚀轮廓的第四不对称光学特性值；以及

基于所述第三值和所述第四值，确定在所述另一刻蚀轮廓的刻蚀中的倾斜的发生。

21.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中所述光学特性值为归一化值。

22.一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在由计算机执行时实现根据权利要求1-21中任一项所述的方法。

23.一种计量系统，包括：

硬件处理器系统；和

非暂时性计算机可读存储介质，被配置为存储机器可读指令，其中所述机器可读指令当被执行时使得所述硬件处理器系统执行根据权利要求1-21中任一项所述的方法。

24.一种计量系统，包括：

计量设备，被配置为将辐射束提供到对象表面上并检测由所述对象表面重定向的辐射；和

根据权利要求22所述的计算机程序产品。

25.根据权利要求24所述的系统，还包括光刻设备，所述光刻设备包括：支撑结构，被配置为保持图案化装置以调制辐射束；以及投影光学系统，被布置为将所调制的辐射束投影到辐射敏感的衬底上，其中所述对象是所述衬底。

26.根据权利要求24所述的系统，还包括蚀刻设备，所述蚀刻设备被配置为蚀刻所述对象并且具有控制系统，所述控制系统被配置为处理从确定所述蚀刻中的倾斜的发生而导出的控制信号。

27.一种计量设备，用于测量图案化工艺的对象，所述计量设备被配置为执行根据权利要求1-21中任一项所述的方法。

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