CN111433678B - 测量方法、图案化设备以及设备制造方法 - Google Patents

Abstract

一种聚焦量测目标包括一个或多个周期性阵列的特征(TH、TV、T)。对光刻装置的聚焦性能的测量至少部分地基于从聚焦量测目标获得的衍射信号。每个周期性阵列的特征包括与第二区域交错的重复布置的第一区域，第一区域和第二区域中的特征密度不同。每个第一区域包括重复布置的第一特征(806、906、1106、1108、1206、1208、1210、1406、1408、1506、1508、1510)。每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于由光刻装置进行的印刷的分辨率极限，以便在给定工艺环境中符合设计规则。高特征密度的区可以进一步包括重复布置的更大特征(1420、1520)。

Description

测量方法、图案化设备以及设备制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月4日提交的欧洲专利申请17205144.3、2018年4月3日提交的欧洲专利申请18165518.4以及2018年6月5日提交的欧洲专利申请18175874.9的优先权，上述申请通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明在第一方面中涉及可用于例如在通过光刻技术制造设备时执行量测的方法和装置。本发明进一步涉及在这种方法中使用的目标结构和图案化设备。本发明进一步涉及用于在光刻工艺中监控聚焦参数的方法和制造设备的方法。

背景技术

光刻装置是将所需图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻装置可以被用于例如集成电路(ICs)的制造中。在该情况下，图案化设备(备选地，其被称为掩模或掩模版)可以被用于生成待被形成于IC的单独层上的电路图案。可以将该图案转印至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个裸片或若干裸片的一部分)上。图案转印通常通过对设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层成像来进行。一般来说，单个衬底将包含相继被图案化的相邻目标部分的网络。

在光刻工艺中，通常需要对所创建的结构进行测量，例如以便进行工艺控制和验证。已知进行这种测量的各种工具，其包括通常被用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用于测量重叠(即设备中两个层之间的对齐精确度)的专用工具。近来，已经开发了各种形式的散射计以用于光刻领域中。这些设备将辐射光束导向至目标上并测量散射辐射的一个或多个性能——例如，随波长而变的单个反射角处的强度；随反射角而变的一个或多个波长处的强度；或随反射角而变的偏振——以获得衍射“光谱”，从该光谱中可以确定目标的感兴趣性能。

已知散射计的示例包括在US2006033921A1和US2010201963A1中所描述类型的角分辨散射计。这种散射计所使用的目标是相对较大(例如40μm×40μm)的光栅，测量光束产生小于光栅的斑点(即，光栅欠填充)。角分辨散射测量可以与暗场成像量测组合，例如如国际专利申请US20100328655A1和US2011069292A1中所描述的，上述文献通过引用而被并入。已经在公布的专利公布案件US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A以及WO2013178422A1中描述了该技术的进一步发展。暗场成像使得能够使用小于照明斑点的目标，并且可以被晶片上的产品结构包围。可以在一个图像中使用复合光栅目标来测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。

需要监控的光刻工艺的一个重要参数是聚焦。期望将数目不断增加的电子组件集成于IC中。为了实现这一点，有必要减小组件的大小并且因此增加投影系统的分辨率，从而使得可以将越来越小的细节或线宽投影到衬底的目标部分上。随着光刻中的临界尺寸(CD)的缩小，在跨衬底与衬底之间这二者的聚焦的一致性变得越来越重要。CD是一个或多个特征的尺寸(诸如晶体管的栅极宽度)，针对这些尺寸的变化将导致特征的物理性能中出现不期望的变化。传统上，最佳设置由“先行发送的晶片”(即，在生产运行之前曝光、显影和测量的衬底)来确定。在先行发送的晶片中，将测试结构暴露于所谓的聚焦能量矩阵(FEM)中，并且通过检查那些测试结构来确定最佳的聚焦和能量设置。

当前测试结构设计和聚焦测量方法具有若干缺点。被设计为用于聚焦量测的许多测试结构需要亚分辨率特征(掩模版上的因过小而无法在抗蚀剂中进行印刷的特征)或具有较大节距的光栅结构。这种结构可能会违反光刻装置的用户的设计规则，且因此其被排除用于实际产品掩模版。已知基于衍射的聚焦测量技术，其包括在特定的、聚焦依赖的目标结构所散射的相反的更高(例如第一)阶辐射中测量不对称性，并且根据该不对称性来确定聚焦。对于EUV光刻，抗蚀剂厚度(且因此目标结构的厚度)更小(例如厚度的一半)。因此，聚焦敏感度和信号强度可能不足以在EUV光刻中使用这种不对称性方法。此外，基于不对称性的技术可能需要仔细选择目标几何形状以确保不对称性与聚焦之间的期望关系(例如线性)。该选择过程可能是复杂的，并且可能需要花费大量精力才能找到合适的目标几何形状。甚至可能是不存在合适的目标几何形状的情况。

在US2016363871A1中，提出了使用已在一对目标之间以“最佳离焦偏置”dF所形成的一对或多对目标。然后可以根据在第一目标上测量的衍射信号和在第二目标上测量的对应衍射信号来导出聚焦测量。不需要特定的亚分辨率特征。一种引入最佳离焦偏置的特定方法是印刷具有不同定向的光栅，同时在投影系统中使用非零像散设置。该基于像散的聚焦测量方法(被称为ABF)已经成为用于EUV光刻中的聚焦量测的选择方法。ABF也可以被用于常规光刻中。在2017年8月21日申请的欧洲专利申请EP17187069.4中已公开了对ABF方法的各种改进和备选，该专利申请在本优先权日时尚未公布。

发明内容

本公开在第一方面中旨在改进可用于光刻制造工艺中的聚焦量测的目标和技术的范围。特别地，本公开旨在提供通过散射测量使得能够以较大容量执行聚焦测量的目标，同时还与产品设计规则兼容。

本公开在第一方面中提供了一种测量光刻装置的聚焦性能的方法，该方法包括：

(a)使用光刻装置在衬底上印刷至少第一聚焦量测目标，印刷的聚焦量测目标包括至少第一周期性阵列的特征，

(b)使用检视辐射从印刷的聚焦量测目标中的第一周期性阵列获得一个或多个衍射信号；以及

(c)至少部分地基于步骤(b)中获得的衍射信号来导出对聚焦性能的测量，

其中，所述第一周期性阵列包括至少在第一周期性方向上与第二区域交错的重复布置的第一区域，在第一区域和第二区域中的特征密度不同，

其中，所述第一区域中的每个第一区域包括重复布置的第一特征，每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限。

接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限的每个第一特征的最小尺寸使得能够符合设计规则的常见示例。步骤(a)至(c)可以适用于基于聚焦量测或先前申请中所描述的备选方法来执行像散。聚焦量测目标的设计可以根据所选择的方法来进行调整。聚焦量测目标的设计可以针对不同工艺环境(包括附加设计规则)进行优化。

本公开在第一方面中进一步提供了一种用于光刻装置中的图案化设备，该图案化设备包括对比部分，该对比部分在所述光刻印刷时限定一个或多个设备图案和一个或多个量测图案的特征，量测图案包括至少第一聚焦量测目标，聚焦量测目标包括至少第一周期性阵列的特征，

其中，所述第一周期性阵列包括至少在第一周期性方向上与第二区域交错的重复布置的第一区域，在第一区域和第二区域中的特征密度不同，

其中，所述第一区域中的每个第一区域包括重复布置的第一特征，每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于由所述光刻装置进行的印刷的分辨率极限。

本公开在第二独立方面中提供了一种检视目标结构的方法，该方法包括以下步骤：

(a)使用照明系统利用检视辐射对目标结构进行照明；

(b)使用检测系统来捕获衍射信号，该衍射信号包括所述目标结构在两个或多个衍射方向上所衍射的辐射中的所选择的部分；以及

(c)从衍射信号导出的处理信息确定目标结构的性能，

其中，所述照明系统提供具有照明区和暗区的分段照明轮廓，每个照明区相对暗区对称，既然在所述衍射方向中的任一衍射方向上进行反射，照明区在所述衍射方向上的径向范围比其在衍射方向之间的中间方向上的径向范围更大。

通过减小照明区在中间方向上的径向范围，降低了不同衍射信号之间的交叠风险。因此，本发明在第二方面中允许在比先前更宽的运行条件范围内同时在两个方向上测量衍射信号。本发明的第二方面的方法可以被用于聚焦量测方法，诸如本发明的第一方面所提供的聚焦量测方法。本发明的第二方面的方法可以被用于各种的其他检视目的。

下文参考附图详细地描述了本公开的其他方面、特征和优点以及本公开的各种实施例的结构和操作。应注意，本发明不限于本文中所描述的具体实施例。在本文中仅出于说明的目的呈现了这种实施例。基于本文中所包含的教导，附加实施例对于(多个)相关领域的技术人员而言将是明显的。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，在附图中，对应附图标记指示对应部分，且在附图中：

图1描绘了光刻装置；

图2描绘了可以使用根据本公开的检视装置的光刻单元或簇；

图3图示了作为检视装置的第一示例的光谱散射计的操作原理；

图4以示意性形式图示了作为检视装置的另一示例的角分辨散射计；

图5示意性地图示了适用于执行角分辨散射测量和暗场成像检视方法的检视装置；

图6图示了根据已知DBF技术的适合于在具有聚焦依赖的不对称性的衬底上形成光栅的掩模版上的目标形成元件；

图7示出了(a)对于具有相对最佳的离焦偏置的两个目标，目标性能的测量值(y轴)相对于聚焦的曲线图；以及(b)来自第一目标和第二目标的目标参数的测量值之间的差值(y轴)相对于聚焦(x轴)的曲线图，这些曲线图图示了根据上文所提及的US2016363871A1的已知ABF聚焦测量方法；

图8图示了(a)作为本公开的第一实施例的一部分的、使用图3或图5的散射计从目标对获得衍射信号的工艺；以及(b)可能以变化的聚焦针对目标对所获得的衍射信号的曲线图；以及(c)从图8(b)的衍射信号中获得以用于计算聚焦测量的差异指标；

图9图示了用于目标结构的(a)密集区和(b)稀疏区中的单元图案的示例；

图10图示了用于目标结构的(a)密集区和(b)稀疏区中的单元图案的进一步示例；

图11图示了用于目标结构的(a)密集区和(b)稀疏区中的极端单元图案；

图12图示了用于目标结构的(a)密集区和(b)稀疏区中的单元图案的更进一步的示例；

图13图示了用于目标结构的(a)密集区和(b)稀疏区中的单元图案的更进一步的示例；

图14图示了用于目标结构的密集区中的单元图案的更进一步的示例；

图15图示了用于目标结构的(a)密集区和(b)稀疏区中的单元图案的更进一步的示例；

图16图示了(a)在使用两个衬底的本公开的第二实施例中，和(b)在使用对单个衬底进行两次曝光的本公开的第三实施例中，用于具有正像差设置和负像差设置的ABF方法的改进版本中的附加目标对的形成；

图17图示了可以被应用于根据本公开的各种实施例的方法中的附加改进；

图18是本公开的第二实施例和第三实施例中的实现聚焦测量的方法的流程图；

图19图示了在对单个衬底进行两次曝光时形成的目标对的形成，其实现了(a)根据使用两对目标的本公开的第四实施例的和(b)根据使用四对目标的本公开的第五实施例的聚焦测量方法和/或像差测量方法；

图20是在本公开的第四实施例和第五实施例的实施例中实现聚焦测量和像差测量方法的方法的流程图；

图21图示了作为本公开的第六实施例的一部分的、使用图3或图5的散射计同时在两个方向上获得衍射信号的方法；图21的工艺包括根据本公开的第二方面的方法；

图22图示了根据本公开的第六实施例的变型的修改后的照明轮廓；

图23图示了根据本公开的第二方面所适用的、用于图16至图18方法中的目标对的形成；

图24图示了根据本公开的第二方面所适用的、用于图19和图20方法中的目标对的形成；

图25图示了可以被用于本公开的第二方面的方法中的不同目标设计(a)至(e)；以及

图26图示了其中同时在三个方向上获得衍射信号的图21的方法的变型。

具体实现

在详细地描述了本公开的实施例之前，呈现可以实现本公开的实施例的示例环境是有益的。

图1示意性地描绘了光刻装置LA。该装置包括：照明系统(照明器)IL，其被配置为调节辐射光束B(例如UV辐射或DUV辐射)；图案化设备支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，其被构造为支撑图案化设备(例如掩模)MA并且连接至被配置为根据特定参数准确定位图案化设备的第一定位器PM；两个衬底台(例如晶片台)WTa和WTb，其分别被构造为保持衬底(例如涂布抗蚀剂的晶片)W并且分别连接至被配置为根据特定参数准确定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，其被配置为将通过图案化设备MA赋予到辐射光束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个裸片)上。参考系RF连接各种组件，并且用作用于设置和测量图案化设备和衬底以及其上特征的位置的参考。

照明系统可以包括用于导向、塑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它们的任何组合。

图案化设备支撑件以取决于图案化设备的定向、光刻装置的设计以及其他条件(诸如例如图案化设备是否被保持于真空环境中)的方式保持图案化设备。图案化设备支撑件可以采取许多形式。图案化设备支撑件可以确保图案化设备例如相对于投影系统处于期望的位置处。

本文中所使用的术语“图案化设备”应该被广泛地解释为是指可以被用于在辐射光束的横截面中向辐射光束赋予图案，诸如在衬底的目标部分中形成图案的任何设备。应注意，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，那么向辐射光束赋予的图案可以不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案。通常，被赋予到辐射光束的图案将对应于在目标部分中形成的设备中的特定功能层(诸如集成电路)。

如本文中所描绘的，装置属于透射型(例如采用透射图案化设备)备选地，装置可以属于反射型(例如采用如上文所提及的类型的可编程反射镜阵列或采用反射掩模)。图案化设备的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被视为与更一般术语“图案化设备”同义。术语“图案化设备”也可以被解释为是指以数字形式存储图案信息以用于控制这种可编程图案化设备的设备。

本文中所使用的术语“投影系统”应被广泛地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射或适于其他因素(诸如使用浸润液体或使用真空)的任何类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁以及静电光学系统或它们的任何组合。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被视为与更一般术语“投影系统”同义。

光刻装置也可以属于如下类型：其中，衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸润液体施加到光刻装置中的例如在掩模与投影系统之间的其他空间。浸润技术为本领域所熟知，以用于增加投影系统的数值孔径。

在操作中，照明器IL从辐射源SO接收辐射光束。例如当源是准分子激光器时，源和光刻装置可以是分离实体。在这种情况下，源不被视为形成光刻装置的一部分，并且借助于包括例如合适的导向反射镜和/或光束扩展器的光束传输系统BD将辐射光束从源SO传递至照明器IL。在其他情况下，例如当源是汞灯时，源可以是光刻装置的组成部分。若需要，源SO和照明器IL连同光束传输系统BD一起可以被称为辐射系统。

照明器IL可以包括例如用于调整辐射光束的角强度分布的调整器AD、积分器IN以及聚光器CO。照明器可以被用于调节辐射光束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射光束B入射到图案化设备MA(该图案化设备被保持在图案化设备支撑件MT上)上，并且由图案化设备进行图案化。在辐射光束B横切图案化设备(例如掩模)MA之后，其经过投影系统PS，该投影系统将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉测量设备、线性编码器、2-D编码器或电容式传感器)，可以准确地移动衬底台WTa或WTb，例如以便将不同目标部分C定位在辐射光束B的路径中。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(图1中并未明确描绘)可以被用于例如在从掩模库中机械获取之后或在扫描期间相对于辐射光束B的路径准确地定位图案化设备(例如掩模版/掩模)MA。

可以使用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2来对齐图案化设备(例如掩模版/掩模)MA与衬底W。尽管如图所示的衬底对齐标记占据专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间的空间中(这些标记被称为划线对齐标记)。类似地，在图案化设备(例如掩模)MA上设置多于一个裸片的情况下，掩模对齐标记可以位于裸片之间。在设备特征当中，较小对齐标记也可以被包括在裸片内，在这种情况下，期望标识尽可能的小并且与相邻特征相比，不需要任何不同的成像或工艺条件。下文进一步描述了检测对齐标记的对齐系统。

所描绘的装置可以在各种模式下使用。在扫描模式下，在将向辐射光束赋予的图案投影到目标部分C上的同时，同步地扫描图案化设备支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WT(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于图案化设备支撑件(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式下，曝光场的最大大小限制了在单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。如本领域中所熟知的，其他类型的光刻装置和操作模式也是可能的。例如，已知步进模式。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案化设备保持静止但具有变化的图案，并且移动或扫描衬底台WT。

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/或变化。

光刻装置LA属于所谓的双平台类型，其具有两个衬底台WTa、WTb以及两个站——曝光站EXP和测量站MEA，可以在这两个站之间交换衬底台。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站被曝光时，另一衬底可以在测量站被装载到另一衬底台上，并且执行各种预备步骤。这使得装置的生产量大大提高。预备步骤可以包括：使用水平传感器LS来绘制衬底的表面高度轮廓线；以及使用对齐传感器AS来测量对齐标识在衬底上的位置。如果位置传感器IF在其处于测量站以及曝光站时无法测量衬底台的位置，那么可以设置第二位置传感器以使得能够相对于参考系RF在两个站处追踪衬底台的位置。代替所示的双平台布置，其他布置也是已知且可用的。例如，已知其中设置有衬底台和测量台的其他光刻装置。在执行预备测量时将它们对接在一起，并且然后在衬底台经历曝光时使它们解除对接。

如图2中所示，光刻装置LA形成光刻单元LC(有时也被称为光刻制造单元或簇)的一部分，该光刻单元还包括用以对衬底执行曝光前工艺和曝光后工艺的装置。常规地，这些装置包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂机SC；用以使所曝光的抗蚀剂显影的显影剂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，在不同处理装置之间移动这些衬底并且然后将它们递送到光刻装置的进料台LB。这些设备(通常被统称为涂布显影设备)处于涂布显影设备控制单元TCU的控制下，该涂布显影设备控制单元自身受管理控制系统SCS控制，该管理控制系统还经由光刻控制单元LACU控制光刻装置。因此，可以操作不同装置以使生产量和处理效率最大化。

为了使由光刻装置曝光的衬底正确且一致地曝光，需要检视所曝光的衬底以测量性能，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。因此，光刻制造单元LC所在的制造设施还包括量测系统MET，该量测系统接收在光刻制造单元中已被处理的一些或全部衬底W。将量测结果直接或间接提供给管理控制系统SCS。如果检测到误差，那么可以对后续衬底的曝光进行调整，尤其是在检视可以足够迅速地进行以使得同一批次的其他衬底仍待曝光的情况下。此外，可以将已被曝光的衬底剥离并重新加工以提高产量或将其丢弃，从而避免对已知有缺陷的衬底执行进一步处理。仅在衬底的一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对良好的那些目标部分执行进一步曝光。

在量测系统MET内，检视装置被用于确定衬底的性能，并且特别地，用于确定不同衬底或同一衬底的不同层的性能如何在层与层之间变化。检视装置可以被集成到光刻装置LA或光刻制造单元LC中或可以是独立式设备。为了实现更快速的测量，期望检视装置在曝光之后立即测量所曝光的抗蚀剂层中的性能。然而，抗蚀剂中的潜像具有极低对比度——在抗蚀剂中的已曝光于辐射的部分与尚未曝光于辐射的那些部分之间仅存在极小的折射率差异——且并非所有的检视装置都具有足以对潜像进行有用测量的敏感度。因此，可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行测量，该步骤通常是对所曝光的衬底执行的第一步骤，并增加了抗蚀剂的曝光部分与未曝光部分之间的对比度。在该阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜像。也可以对显影后的抗蚀剂图像进行测量——此时，抗蚀剂的曝光部分和未曝光部分中的任一个已经被移除——或在诸如蚀刻的图案转印步骤之后对显影后的抗蚀剂图像进行测量。后一种可能性限制了对有缺陷的衬底进行重新加工的可能性，但仍可提供有用信息。

图3描绘了已知的光谱散射计，其可以被用作上述类型的量测系统中的检视装置。该光谱散射计包括将辐射投影至衬底W上的宽带(白光)辐射投影仪2。反射的辐射被传递至光谱仪4，该光谱仪测量镜面反射辐射的光谱6(随波长而变的强度)。根据该数据，引起所检测的光谱的结构或轮廓8可以在处理单元PU内通过计算来进行重构。可以例如通过严格耦合波分析和非线性回归或与预先测量的光谱或预先计算的模拟光谱进行比较来执行重构。一般来说，对于重构，结构的一般形式是已知的，并且根据通过制造该结构的工艺的知识来假定一些参数，从而仅保留根据散射测量数据待被确定的结构的几个参数。这种散射计可以被配置为垂直入射散射计或倾斜入射散射计。

图4示出了已知的角分辨散射计的基本元件，角分辨散射计可以被用于代替光谱散射计或是对光谱散射计的补充。在这种类型的检视装置中，辐射源11所发射的辐射由照明系统12调节。例如，照明系统12可以包括使用透镜系统12a、彩色滤光片12b、偏振器12c以及孔径设备13的准直装置。调节后的辐射沿照明路径IP行进，在该照明路径中，辐射被反射表面15部分地反射并经由显微镜物镜16被聚焦到衬底W上的斑点S中。量测目标T可以形成于衬底W上。透镜16具有较高数值孔径(NA)，优选地至少为0.9，且更优选地至少为0.95。若需要，浸润液体可以被用于获得大于1的数值孔径。

如在光刻装置LA中，可以设置一个或多个衬底台以在测量操作期间保持衬底W。在形式上衬底台可以与图1的衬底台WTa、WTb相似或相同。(在检视装置与光刻装置集成在一起的示例中，他们甚至可以是相同的衬底台)。粗略定位器和精细定位器可以被配置为相对于测量光学系统准确地定位衬底。例如，设置各种传感器和致动器以获取感兴趣目标的位置，并将其置于物镜16下方的位置中。通常，对跨衬底W的不同位置处的目标进行多次测量。衬底支撑件可以在X和Y方向上移动以获取不同目标，并且在Z方向上获得光学系统对目标的期望聚焦。为了方便，将这样考虑和描述操作，这就如同将物镜和光学系统置于衬底上的不同位置，在实践中，光学系统基本上保持静止并且仅移动衬底。只要衬底和光学系统的相对位置正确，原则上衬底和光学系统中的一者或两者是否真实地移动并不重要。

当辐射光束入射到分束器16上时，其一部分辐射光束透射穿过分束器并且沿参考路径RP朝向参考反射镜14行进。

衬底所反射的辐射(包括由任何量测目标T衍射的辐射)由透镜16收集并沿收集路径CP行进，在该收集路径中，该辐射部分穿过反射表面15进入检测器19中。检测器可以位于反向投影的光瞳面P内。该光瞳面位于透镜16的焦距F处。实际上，光瞳面本身可能是难以接近的，并且相反可以用辅助光学器件(未示出)被重新成像到位于所谓的共轭光瞳面P'内的检测器上。检测器优选地是二维检测器，从而使得可以测量衬底目标30的二维角散射光谱或衍射光谱。在光瞳面或共轭光瞳面内，辐射的径向位置限定了聚焦的斑点S的平面内的辐射的入射角/偏离角，且围绕光轴O的角位置限定了辐射的方位角。检测器19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。

将参考路径RP中的辐射投影到同一检测器19的不同部分上，或备选地，将该辐射投影到不同检测器(未示出)上。例如，通常使用参考光束来测量入射辐射的强度，以允许对在散射光谱中测量的强度值进行归一化。

照明系统12的各种组件可以是可调整的，以在同一装置内实现不同的量测“配方”。彩色滤光片12b可以例如由一组干涉滤光片实现，以在介于例如405nm至790nm或甚至更小(诸如200nm至300nm)的范围内选择不同的感兴趣波长。干涉滤光片可以是可调谐的，而非包括一组不同滤光片。光栅可以被用于代替干涉滤光片。偏振器12c可以是可旋转的或可交换的，以便在辐射斑点S中实现不同偏振状态。可以调整孔径设备13以实现不同照明轮廓。孔径设备13位于与物镜16的光瞳面P和检测器19的平面共轭的平面P”内。以这种方式，由孔径设备限定的照明轮廓限定了在辐射经过孔径设备13上的不同位置时入射到的衬底上的光的角分布。

检测器19可以测量单个波长(或窄波长范围)下的散射光的强度、在多个波长下的或在波长范围内集成的各自地强度。此外，检测器可以分别测量横向磁偏振光和横向电偏振光的强度和/或横向磁偏振光与横向电偏振光之间的相位差。

在量测目标T设置于衬底W上的情况下，该目标可以是1-D光栅，其被印刷使得在显影之后，条由实心抗蚀剂线形成。目标可以是2-D光栅，其被印刷使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的实心抗蚀剂柱或过孔形成。备选地，可以将条、柱或过孔蚀刻到衬底中。该图案对光刻投影装置(特别是投影系统PS)中的色差敏感。照明对称性和这种像差的存在将以所印刷光栅中的变化的形式体现出来。因此，印刷光栅的散射测量数据用于重构光栅。1-D光栅的参数(诸如线宽和形状)或2-D光栅的参数(诸如柱或通孔宽度或长度或形状)可以根据印刷步骤和/或其他散射测量工艺的知识被输入至由处理单元PU执行的重构工艺。

除了通过重构来测量参数之外，角分辨散射测量还可以用于测量产品和/或抗蚀剂图案中的特征的不对称性。不对称性测量的特定应用是用于从印刷有聚焦依赖不对称性的目标中测量聚焦参数(例如在目标的曝光期间的聚焦设置)。例如在上文引用的公开的专利申请US2006066855A1中描述了使用图3或图4的仪器进行不对称性测量的概念。简而言之，虽然仅通过目标的周期性来确定在目标的衍射光谱中衍射阶的位置，但衍射光谱中的强度级别的不对称性指示构成目标的单个特征的不对称性。在图4的仪器中，在检测器19可以是图像传感器的情况下，衍射阶的这种不对称性直接作为由检测器19记录的光瞳图像中的不对称性出现。该不对称性可以由单元PU中的数字图像测量，并且由此可以确定聚焦。

图5(a)更详细地示出了通过与图4的装置相同的原理，利用用于执行所谓的暗场成像的附加适应来实现角分辨散射测量的检视装置。该装置可以是独立式装置，或(例如在测量站处)被并入光刻装置LA或光刻单元LC中。光轴(其在整个装置中具有若干分支)由虚线O表示。图5(b)中更详细地图示了目标光栅T和衍射射线。

相同的附图标记用于已在图4的装置中所描述的组件。如先前一样，照明路径被标记为IP。为清楚起见，省略了参考路径RP。与该装置相比，第二分束器17将收集路径分成两个分支。在第一测量分支中，检测器19完全如上文所描述那样记录目标的散射光谱或衍射光谱。该检测器19可以被称为光瞳图像检测器。

在第二测量分支中，成像光学系统22传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上的衬底W上形成目标的图像。孔径光阑21设置在处于与光瞳面(其也可以被称作光瞳光阑)共轭的平面中的收集路径中的平面内。孔径光阑21可以采取不同形式，就如同照明孔径可以采取不同形式一样。通常，孔径光阑21用于阻挡零阶衍射光束，以使得在传感器23上形成的目标的图像仅由(多个)一阶光束形成。这是与暗场显微术等效的所谓的暗场图像。由传感器19和23捕获的图像被输出到图像处理器和控制器PU，其功能将取决于所执行的特定类型的测量。

在该示例的照明路径中，示出了附加的光学器件，使得可以将场光阑13'放置在与目标和图像传感器23的平面共轭的平面内。该平面可以被称为场平面或共轭图像平面，并且具有以下性能：跨场平面的每个空间位置对应于跨目标的位置。例如出于特定目的，该场光阑可以被用于对照明斑点进行塑形，或仅用于避免对在装置的视场内但不是感兴趣目标部分的特征进行照明。以下附图和论述通过示例的方式指代用于实现孔径设备13的功能的技术，但本公开还涵盖使用相同技术来实现场光阑13'的功能。

如图5(b)中更详细地示出，将目标光栅T与垂直于物镜16的光轴O的衬底W放置在一起。在离轴照明轮廓的情况下，以与轴O偏离的角度入射到光栅T的照明I产生零阶射线(实线0)和两个一阶射线(点划线+1和双点划线-1)。应该记得，在过填充的小目标光栅的情况下，这些射线仅仅是覆盖衬底的区域的许多平行射线中的一个，该衬底的区域包括量测目标光栅T和其他特征。由于板13中的孔径具有有限宽度(必须容许有用的光量)，因此入射射线I实际上将占据一定角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将稍微展开。根据小目标的点扩散功能，每个+1阶和-1阶将在一定角度范围内进一步展开，而不是所示的理想的单个射线。

通过使用不同孔径能够实现不同照明模式。孔径13N(‘北’)和13S(‘南’)各自仅在特定的窄角度范围内提供离轴照明。再次参照图5(a)，通过将环形孔径的直径相对的部分指定为北(N)和南(S)来说明。来自照明锥体的北侧部分的+1衍射射线(其被标记为+1(13N))进入物镜16，来自锥体的南侧部分(被标记为-1(13S))的-1衍射射线也进入物镜16。如在引言中所提及的现有应用中所描述的，在这种类型的孔径13N、13S之间切换的同时使用暗场成像传感器23是从多个小目标获得不对称性测量的一种方式。在使用离轴照明时，孔径光阑21a可以被用于阻挡零阶辐射。

虽然示出了离轴照明，但相反可以使用目标的同轴照明，而具有离轴孔径的孔径光阑被用于基本上仅将一个一阶衍射光传递至传感器。在一个示例中，使用棱镜21b代替孔径光阑21，该棱镜具有以下的作用：使+1和-1阶转向传感器23上的不同位置，以使得可以在不形成两个图像的情况下检测和比较+1和-1阶。在上文提及的公布的专利申请US2011102753A1中公开了该技术，该申请的内容通过引用合并于此。2阶、3阶和更高阶光束(图5中未示出)可以被用于在测量中代替一阶光束或是对一阶光束的补充。

在13B处所示的备选分段孔径设计也可以被用于同时捕获多个衍射阶。在专利申请US2010201963A1中公开了使用这种分段孔径的原理。

在监控光刻工艺时，需要监控光刻光束在衬底上的聚焦。从印刷结构中确定聚焦设置的一种已知方法是通过测量所印刷结构的临界尺寸(CD)。CD是对最小特征(例如元件的线宽)的度量。所印刷结构可以是专门用于聚焦监控而形成的目标，诸如线距光栅。已知，CD通常显示响应于聚焦的第2阶，从而在CD(y轴)相对于聚焦(x轴)的曲线图上形成所谓的“Bossung曲线”。Bossung曲线是基本上对称的曲线，其在表示最佳聚焦的峰值周围基本上对称。Bossung曲线在形状上可大致为抛物线。该途径存在若干缺点。一个缺点是该方法在最佳聚焦附近显示了较低的敏感度(由于曲线的抛物线形状)。另一缺点是该方法对任何离焦的迹象都不敏感(由于该曲线在最佳聚焦周围主要对称)此外，该方法尤其对剂量和工艺变化(串扰)敏感。

为了解决这些问题，设计了基于衍射的聚焦(DBF)。基于衍射的聚焦可以使用掩模版上的目标形成特征，该目标形成特征印刷具有取决于印刷期间的聚焦设置的不对称性程度的目标。然后可以例如通过测量在由目标衍射的+1和-1阶辐射的强度之间的强度不对称性，使用基于散射测量的检测方法来测量该不对称性程度，以获得对聚焦设置的测量。

图6图示了被配置为用于基于衍射的聚焦测量的DBF目标形成设计615。其包括多个DBF结构620，每个DBF结构包括高分辨率子结构625。在基本节距顶部的高分辨率子结构625为每个DBF结构620创建不对称抗蚀剂轮廓，其中，不对称性程度取决于聚焦。因此，量测工具可以测量使用DBF目标形成设计615形成的目标的不对称性程度，并且将其转化为扫描器聚焦。

虽然DBF目标形成设计615实现了基于衍射的聚焦测量，但其并不适合在所有情况下使用。EUV抗蚀剂膜厚度明显小于浸润式光刻中所使用的那些厚度，这使得难以从形成目标的部分的结构的不对称轮廓中提取准确的不对称性信息。此外，这种结构可以不符合适于某些产品结构的严格设计约束。在芯片制作工艺期间，掩模版上的所有特征必须印刷并且经受后续处理步骤。半导体制造商使用设计规则作为用以限制特征设计的手段，以确保印刷特征符合其工艺要求。这种设计规则的示例涉及结构或节距的可允许大小。例如，一种设计规则可以禁止尺寸低于平版印刷步骤的分辨率极限的特征。另一种类型的设计规则可以涉及图案密度，这可以将所得抗蚀剂图案的密度限制于特定范围内。一种这样的设计规则可以禁止大于一定尺寸的实心特征。另一种这样的设计规则可以禁止特征之间的大于一定尺寸的间距。

因此，提出了使用不依赖于可能破坏设计规则的非印刷特征的目标来监控聚焦。在上文所提及的US2016363871A1中，提出了使用在两个目标之间以“最佳离焦偏置”dF已形成的一对或多对目标。如先前一样，具有针对目标参数的测量值(例如以下将描述的CD或其他测量)的聚焦响应，采取针对第一目标和第二目标中的每一个的Bossung曲线的形式。然而，最佳离焦偏置意味着两条Bossung曲线彼此偏移。然后可以根据如在第一目标上测量的目标性能和如在第二目标上测量的目标性能来导出聚焦测量。下文参考图7描述了可以导出聚焦的方式的具体示例。然而，技术人员将认识到，存在许多备选方法，其允许聚焦从自第一目标和第二目标获得的测量值中提取。虽然以下描述具体地讨论了使用两个测量值的差值(无论他们是强度值还是其他值)，但也可以使用其他数学运算和方法来提取聚焦值。例如，可以将测量值(来自第一目标和第二目标中的一个目标)中的一个测量值除以另一个测量值(来自第一目标和第二目标中的另一个目标)。

图7(a)针对第一目标和第二目标两者示出了目标性能P_t相对于聚焦f的曲线图。目标参数可能是可以通过测量获得的目标的任何性能。第一Bossung曲线700与第一目标对应，并且第二Bossung曲线710与第二目标对应。还示出了最佳离焦偏置dF(Bossung曲线700、710的两个峰值之间的离焦偏置)。第一目标的目标性能P_t1和第二目标的目标性能P_t2可以通过具有下式的Bossung曲线而被模型化：

P_t1＝a(F-1/2dF)²

P_t2＝a(F+1/2dF)²

在7(b)中，当针对聚焦而改变时，曲线740是针对第一目标的目标性能与针对第二目标的目标性能之间的差P_t2-P_t1的曲线图。目标的Bossung曲线交叠的位置是聚焦范围720，通过该聚焦范围720，针对第一目标的目标性能与针对第二目标的目标性能之差与聚焦具有单调的近似线性的关系。如可看出，关系740是线性的。P_t2-P_t1指标可以例如通过剂量和/或工艺而对串扰敏感。更为稳健的指标可以是(P_t2-P_t1)/P_tAV，其中，P_tAV是P_t2与P_t1的平均值。图7(b)中也示出了(P_t2-P_t1)/P_tAV与聚焦的关系750(虚线)。该关系也是单调的且基本上线性的，同时针对串扰更为稳健。

在所说明的具体示例中，关系740或关系750的斜率可以用2*dF*a描述，其中，dF是最佳离焦偏置，且a是Bossung曲率。因此，聚焦F可以从下式(式1)中获得：

其中，分母中的P_tAV是可选的。

在本公开的一些感兴趣实施例中，通过使用有意的光刻装置的像差印刷那些目标来在两个目标之间引入最佳离焦偏置。可以应用像差参数的有意非零设置，该有意非零设置与目标对之间的设计差异进行组合，以引入最佳离焦偏置。如在US2016363871A1中所描述的，通过将有意的受控像散用作这种像差参数的示例来印刷目标对，从而可以在一种实现中引入第一目标与第二目标之间的最佳离焦偏置。在正常操作中的像散将被控制为尽可能接近于零。然而，可以经由包括在投影光学器件内的多个操纵器将有意的非零像散引入到投影光学器件中。许多光刻装置中的投影透镜能够实现足够大的像散偏移，以在不引入其他不需要的像差的情况下产生最佳离焦偏置。这种像散将针对不同定向的特征引入焦距的差异。在实施例中，像散可以在水平特征与垂直特征之间引入最佳离焦偏置。为了利用这一点，第一目标和第二目标可以分别包括水平光栅和垂直光栅(反之亦然)。应理解，术语“水平”和“垂直”在本上下文中仅仅是指在衬底的平面中彼此正交定向的特征。意味着相对于任何外部的参考系或重力未参考任何特定的定向。

再次参考图7，曲线700可以表示水平光栅的性能P_t，而曲线710表示垂直光栅的相同性能。然后，两个光栅之间的相对最佳离焦偏置取决于像散量。为了增加聚焦敏感度，可以通过增加像散设置来增加最佳离焦偏置，从而增加了关系740或关系750的斜率。

在以上论述中，应了解，可以使用任何目标性能P_t，只要其具有对聚焦响应的Bossung曲线即可。US2016363871A1的方法使用从第一目标和第二目标所散射的辐射的衍射阶中获得的强度信号来确定聚焦。特别地，提出了使用来自第一目标和第二目标中的每一个目标的单个衍射阶的强度值来确定聚焦。所提出的方法可以使用来自第一目标和第二目标的对应衍射阶的强度值。例如，强度值可以是来自第一目标和第二目标的第+1(或第-1)衍射阶的强度值。备选地或组合地，强度值可以是来自第一目标和第二目标的第零衍射阶的强度值。

在这种方法的具体示例中，提出了在第一目标所散射的辐射的衍射阶的测量强度和第二目标所散射的对应衍射阶的测量强度中使用差异dI。该差异在下文中被称为“dI指标”，并且是上文所提及的更通用的不同的P_t2-P_t1的示例。然而，dI指标可以是具有(例如通过将强度值中的一个除以另一个而非减去)比较来自第一目标和第二目标的衍射强度的效果的任何指标。这与已知的DBF方法截然不同，其中，比较来自相同目标的相反衍射阶以获得对该目标的不对称性的测量。

即使在目标包括浅光栅(例如用于EUV光刻中)时，以这种方式使用dI指标也提供了具有良好信号强度和信噪比响应的聚焦测量。

如上文所提及的，dI指标可以包括第一目标和第二目标所散射的辐射的第零阶的差异。以这种方式，可以使用具有更小节距的目标。因此，针对第一目标和第二目标的目标节距可以被选择为与任何设计规则相符。此外，更小目标节距意味着可以减小总目标大小。多个节距也是可以的。

在使用一阶衍射辐射的情况下，且由于每次测量仅需要单个一阶，因此使用一阶辐射光所需的节距在数值孔径NA＝1的极限下减小至λ/2(其中，λ是检测波长)。这将意味着线性目标尺寸可以减少2倍，且衬底面可以减少4倍。特别是在允许检视装置同时捕获+和-衍射阶的实施例中，出于附加的置信度，计算可以使用这两个阶来组合测量。

第一实施例

图8(a)图示了这种实施例，在该实施例中，图5中所图示的该类型的散射计被用于从水平光栅TH和垂直光栅TV捕获正衍射阶和负衍射阶。这些光栅例如可以是已经使用像散设置在衬底上印刷的目标，该像散设置在这些目标之间引入相对最佳离焦偏置dF。根据在以上引言中所提及的本公开的原理，目标具有将在下文进一步描述的特定设计。在802处图示了检测照明在照明路径IP的光瞳面内的分布(被简称为照明轮廓)。使用分段孔径设备13B代替图5中所示的单极孔径13S和13N。在专利申请US2010201963A1中公开了使用这种分段孔径的原理，此处将仅对其进行简要描述。如可看出，该分段照明轮廓具有被标记为a和b的两个明亮分段，这两个明亮分段彼此呈180度对称。在X和Y方向上偏离每个明亮分段的分布较暗。这些方向X和Y分别对应于垂直光栅TV和水平光栅TH的周期性方向。

当分段照明轮廓802被用于在水平光栅TH上形成检视辐射的斑点时，辐射在收集路径CP的光瞳面内的分布变为如在804(H)处所示。明亮区Ha₀和Hb₀表示来自目标的零阶衍射信号，而区H+1和H-1表示在Y方向(其为水平光栅TH的周期性方向)已被衍射的+1和-1阶衍射信号。当相同分段照明轮廓802被用于在垂直光栅TV上形成检视辐射的斑点时，辐射在收集路径CP的光瞳面内的分布变为如在804(V)处所示。明亮区Va₀和Vb₀表示来自目标的零阶衍射信号，而区V+1和V-1表示在X方向(其为垂直光栅TV的周期性方向)已被衍射的+1和-1阶衍射信号。

光栅TH和TV各自包括周期性阵列的特征。根据本公开的第一方面，每个周期性阵列的特征包括与具有相对较低的特征密度的区域(由较亮阴影指示的“稀疏区域”)交错的重复布置的具有相对较高的特征密度的区域(由较暗阴影指示的“密集区域”)。利用引言和权利要求书的语言来说，“第一区域”可以是密集区域，而稀疏区域是“第二区域”。在每个密集区域内，存在重复布置的第一特征806，每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限。如在图8(a)中的插图细节中所图示的，在密集区域中重复布置的第一特征由单元图案(诸如在810处所图示的示例)限定。类似地，在该示例中，在稀疏区域中重复布置的第一特征由单元图案(诸如在812处所图示的示例)限定。因此，重复布置的不同区域以及其中的特征一起限定了在至少一个方向上呈周期性的目标结构。

如所图示，“水平”光栅TH的形式与“垂直”光栅TV的形式相似。为了使用基于像散的方法(ABF)来测量聚焦，水平光栅是垂直光栅的旋转版本。因此，水平光栅内的单元图案810'和812'是垂直光栅内的单元图案810和812的旋转版本，从而使得在给定的像散设置下，两个光栅以不同方式受到影响，并且因此展现最佳离焦偏置。第一特征806具有最小尺寸的方向可以与区域(光栅)的布置中的周期性方向相同或不同。在所图示的示例中，每个单元图案中的短切线特征608的最小尺寸整体上横切于光栅的周期性方向。在其他示例中，那些方向可能被对齐为相同方向。这是为适合每种情况进行的设计选择和实验的问题。对于基于非像散的方法，窄特征的定向可能无需被旋转。

在该第一图示的示例中，在密集区域单元图案810与稀疏区域单元图案812之间各个第一特征806相同，仅在数量上较少。如下文从其他示例中可以看出，在不同密度的区域中第一特征不必是相同的。此外，不同密度的区域中的一个或其他区域可能完全不具有第一特征。

在该第一图示的示例中，密集区域和稀疏区域的宽度是相等的，并且单元图案的宽度/高度也是相等的。正如其所示出的，密集区域和稀疏区域的宽度不必相等。

图8(b)图示了在特定像散设置下，针对目标对TH和TV，以特定衍射信号(在该情况下为+1阶)的响应为基础的Bossung曲线。图8(c)图示了dI指标(更具体地为归一化的dI指标或dI/I)，其源自在某一聚焦测量范围内的两条Bossung曲线之间的差。该dI指标曲线850与图7的曲线750对应。曲线850的斜率是向下的而非向上的，但只要其为单调的就无关紧要。最佳离焦偏置dF的符号，并且因此曲线750/850的斜率的方向，在一定程度上取决于对衍射阶的选择、像散设置的符号以及为获得dI指标而执行减法或除法的顺序。

在给定情况下使用图7和图8的方法测量聚焦之前，一个或多个校准晶片将被曝光，其中许多相同目标图案以已知不同的聚焦误差和剂量误差的值进行印刷。例如在专利US 5,856,052(Leroux)中所描述的，这种类型的晶片是已知的并且被称为FEM(聚焦曝光矩阵)晶片。绘制通过测量已经用该已知聚焦误差的范围印刷的目标对所获得的dI指标而得出曲线850，然后将其存储为校准曲线，以供将来对非FEM的但用标称最佳聚焦进行印刷的晶片进行聚焦量测。FEM晶片可以用随机的聚焦和剂量变化进行曝光，这有助于去除校准中的系统误差。可以使用任何期望的方案。以下示例假定“全场随机”FEM(FFRFEM)方案，其中，全掩模版图像在场中被完全曝光。备选地，可以使用小场随机FEM，其中，掩模版图像在场中被部分地曝光。

取决于方法和目标设计，给定的聚焦量测方法可以适用于产品晶片，或仅适用于专用于性能测量和高级过程控制而进行处理的监控器晶片。附加地，聚焦量测技术可以适用于“先行发送的”晶片，该晶片是在处理整个批次的晶片之前所选择的用于图案化的产品晶片。先行发送的晶片在曝光之后进行显影和测量，然后将该晶片剥离并涂布新鲜的抗蚀剂，用于与该批次的其他晶片一起进行处理。虽然在印刷产品特征的同时可以执行图6的DBF方法，但图8的基于像散的方法(简称为ABF)依赖于通常不适合于印刷产品晶片的像差设置。因此，ABF方法是一种更适合专用监控晶片或先行发送的晶片的技术。

以这种方式，已知使用如在公开的专利申请US2016363871A1中所提出的ABF方法，来测量扫描器型的光刻装置的聚焦误差。像散不同地影响了两个光栅TH和VH。理论上，如图8(b)中所示，如一阶衍射信号和/或来自散射计的其他信号所测量的光栅的Bossung将彼此远离，并且Bossung顶部之间的距离dF与像散的设置值成比例。像散控制参数被用于在印刷来自包括相同节距的水平光栅和垂直光栅的掩模版MA的目标图案时应用像差设置。2017年8月21日申请的欧洲专利申请EP17187069.4中已公开了对ABF方法的各种改进和备选，该专利申请在本优先权日时尚未公布。这些改进中的一些改进涉及方法的校准，例如校正聚焦和像散随着时间流逝的漂移。该专利申请的内容通过引用并入本文，并且可以结合本公开的教导来应用其中所描述的方法。

使用图5的装置和图8的ABF方法进行散射测量允许具有高精度和高生产量的聚焦测量。目前，ABF方法被用于测量聚焦，以便在基于EUV的光刻制造中监控性能并应用高级过程控制校正。然而，如已提及的，也可以应用不依赖于像散的其他测量方法。

基于以上原理，可以设计许多不同的聚焦量测目标和目标对，其将以图8中所图示的方式提供对聚焦敏感衍射信号。使用这些结合了适合的照明和信号处理的目标设计的方法可以被应用于准确地测量、监控和控制光刻装置的聚焦指纹。若需要，可以单独地测量和报告场间和/或场内的聚焦指纹。改进的聚焦指纹可以被用于开发技术(诸如ABF技术)潜力，以实现大容量、高密度聚焦测量，因此使得高级过程控制和计算量测技术成为可能。如下文将进一步说明的，目标不限于对ABF技术的应用。

设计变化

图9至图15呈现了可以在图8中所示的一般类型的聚焦量测目标的密集区域和/或稀疏区域中部署的单元图案上的若干变化。不同设计可以适合于不同的测量技术和不同的工艺环境。为此目的，不同工艺环境可以包括物理上不同的工艺和/或不同的设计规则。在每个图中，单元图案(a)被设计为用于密集区域中，而单元图案(b)更适合于稀疏区域。应理解，“密集”和“稀疏”是相对术语，并且这些术语并不表示密度或稀疏度的绝对水平。已经说过，在密集区域与稀疏区域之间的一定程度的对比度，是用于获得足够强的针对较高阶(+1、-1等)衍射信号的重要参数。

在所有这些附图中，示意性地表示了每个单元图案中的特征的尺寸和数量，并且每个单元图案中的特征的尺寸和数量不旨在按比例绘制。为了对可能被用于实践中的尺寸有所了解，每个目标结构(光栅TH、TV或T)在每一边可以是数十微米，例如40微米。这允许目标被欠填充，并且允许使用图5的散射计中的光瞳图像传感器19进行测量。如上文所说明的，当不同衍射阶被暗场设想使用散射计的场图像传感器23捕获，可以使用较小目标使得整个复合目标被过填充。这些小目标结构在每一边可以是例如几微米，例如4微米或5微米。

重复布置的区域的节距(周期)可以大于350nm，例如600nm。如果密集区域和稀疏区域的宽度相等，那么每个区域的宽度可以为300nm。如图8(a)中示意性地示出，每个区域的单元图案可以被限定为与区域相同的宽度，或其可以是区域的宽度的约数。例如，单元图案的大小可以是100nm，使得三个重复的单元图案将适合跨300nm宽的区域。密集区域和稀疏区域的单元图案的尺寸不必相同。单元图案不必为正方形或矩形。单元图案的定向可以在成对的目标结构(例如TH、TV)之间改变。

在图9(a)中，密集区域中的第一特征是线1106或短切线1108。第一特征1106或1108包括线，该线具有与第一特征的最小尺寸对应的宽度以及比所述最小尺寸更长的长度。在短切线1108的情况下，每个特征具有与所述最小尺寸对应的宽度，以及比所述最小尺寸更长但小于密集区域和稀疏区域(T、TH、TV)的布置所形成的周期性阵列的四分之一周期的长度。在短切线的情况下，分段可以对齐(从左侧看)或错列(从右侧看)。

在图9(b)中，稀疏区域中的第一特征也是线1106或短切线1108，但在数量(密度)上比密集区域中的更少。如所提及的，在给定目标的密集区域与稀疏区域之间不需要使其中的第一特征的形式相同。如果设计规则将允许实心密集区域或空的稀疏区域，那么也不需要两个区域都具有第一特征。也就是说，如果重复布置内的第一区域具有第一特征，那么第二区域是否也具有带有不同密度的第一特征则是可选的。

在图9的示例中，单元图案具有周期性的主要方向(如所图示，垂直的)。可选的是，这些图案是否以该定向被用于水平光栅TH和垂直光栅TV中，或单元图案的定向是否被旋转成使得每个目标TH和TV都是单元图案内的、或是仅在密集区域和稀疏区域的布置中的另一者的旋转版本。

在图10(a)中，呈现了具有带有更多二维特性的第一特征的不同单元图案。密集区域中的第一特征1206在两个方向上具有相同最小尺寸。此外，特征可以对齐(从左上方看)或错列(从右上方看)。在具有更完整的二维特性的另一示例中，第一特征1208和1210包括两个或多个分段，其具有与所述最小尺寸对应的宽度并且具有不同定向。在特定示例中，具有不同定向的线段彼此形成结特征，其在形式上与衬底上其他位置的功能产品特征相似。在所图示的示例中，一些第一特征1208包括与T形结接合的不同线段，而其他第一特征1210包括被接合以形成弯头的不同线段。可以形成十字形特征，也可以形成U形特征和S形特征。可以将单元图案设计为模仿相同衬底上的特定产品图案的一部分，或可以使用通用的“类似产品”特征。

在图10(b)中，稀疏区域中的第一特征也是与特征1206、1208以及1210相同的类似产品特征，但在数量(密度)上比密集区域中的更少。如所提及的，在给定目标的密集区域与稀疏区域之间，不需要使其中的第一特征的形式相同。如果设计规则将允许实心密集区域或空的稀疏区域，那么也不需要使两个区域都具有第一特征。

图11(a)图示了在设计规则允许的情况下可以被用于填充密集区域的实心单元图案。图11(b)图示了在设计规则允许的情况下可以用于填充稀疏区域的空单元图案。这些单元图案中的任一项可以被用于对应区域中而非图9和10中所示的那些区域。另一方面，在密集区域中呈完全实心并且在稀疏区域中呈完全空的目标将仅仅是常规的光栅，并且将不在本公开的第一方面的范围内。

图12(a)图示了根据上文所描述的本公开的第一实施例的可以被用于聚焦量测目标的密集区域中的另一类别的单元图案。这些单元图案包括与图9的线1106相似的第一特征1406或与图9的短切线1108相似的第一特征1408。附加地，然而，通过添加第二特征1420、1422来增加密集区域中的总特征密度，该第二特征在其最小尺寸上明显较大，例如比第一特征宽两倍、三倍或更多倍。因此，在基于这些单元图案的目标中，密集区域包括重复布置的第二特征，每个第二特征的最小尺寸是第一特征的最小尺寸的至少两倍。在图12(a)中所图示的不同示例中，被标记为1420的第二特征是被定向为横切于作为第一特征的线或短切线的宽线。被标记为1422的第二特征是被定向为平行于作为第一特征的线或短切线的宽线。在短切线(参见单元图案的中间行)的情况下，这些短切线可以与第二特征分离(左侧单元图案)或与第二特征接合(右侧单元图案)。

第二特征的目的是增加密集区域中的密度。这又可以增加散射计可以检测到的衍射信号的强度，而不必增加聚焦敏感度。考虑到在光栅的衍射效率方面的这些信号强度，第一特征导致衍射效率随聚焦变化。可以添加第二特征以偏移基线衍射效率，该变化被添加到基线衍射效率。由于第二特征的密度可以被控制为在一定程度上独立于第一特征的密度，因此这种类型的实施例为设计者提供了附加地自由度参数，以在给定工艺环境中获得信号强度和聚焦敏感度的期望组合。通过考虑到工艺的最小可印刷尺寸，可以在设计规则内实现目标设计。(还想到，散射计无法分辨第一特征的最小尺寸，仅能分辨密集区域和稀疏区域的总节距)。

图12(b)图示了用于稀疏区域的一些单元图案，这些单元图案可以被用于与图12(a)的单元图案的组合。将看出，稀疏区域单元图案的示例已从密集区域单元图案中的对应密集区域单元图案中导出，但删除了第二特征并减小了第一特征的密度。然而，这仅仅作为示例，但并不妨碍在密集区域和稀疏区域中使用完全不相关的单元图案。

图13(a)图示了根据上文所描述的本公开的第一实施例的可以被用于聚焦量测目标的密集区域中的另一类别的单元图案。这些单元图案将具有完全二维特性的第一特征(如在图10中)与存在的第二特征1520、1522进行组合，该第二特征在其最小尺寸上比第一特征明显宽几倍(如在图12中)。因此，在基于这些单元图案的目标中，密集区域包括重复布置的第二特征，每个第二特征的最小尺寸是第一特征的最小尺寸的至少两倍。在图13(a)中所图示的不同示例中，被标记为1520的第二特征是相对于作为第一特征的类似产品特征布置在单元图案中间或一侧的宽线。被标记为1522和1524的第二特征是宽的特征，这些特征自身的特性是二维的。

如在图10中，具有二维特性的第一特征可以在两个方向上具有其最小尺寸，诸如被标记为1506的第一特征。备选地或附加地，具有二维特性的第一特征可以包括两个或多个线段，其具有与所述最小尺寸对应的宽度并且具有不同定向。具有不同定向的线段可以彼此形成结特征，其在形式上与衬底上其他位置的功能产品特征相似。在所图示的示例中，一些第一特征1508包括与T形结接合的不同线段，而其他第一特征1510包括被接合以形成弯头的不同线段。十字将是另一种类型的可能被包括在内的结特征。

如针对图12的示例所说明的，第二特征的目的是增加密集区域中的密度。这又可以增加散射计可以检测到的衍射信号的强度，而不必增加聚焦敏感度。由于第二特征的密度可以被控制为在一定程度上独立于第一特征的密度，因此这种类型的实施例为设计者提供了附加的自由度参数，以在给定工艺环境中获得信号强度和聚焦敏感度的期望组合。通过考虑到工艺的最小可印刷尺寸，可以在设计规则内实现目标设计。

图13(b)图示了针对稀疏区域的一些单元图案，这些单元图案可以被用于与图13(a)的单元图案的组合。空区域是一个选项，而其他单元图案具有与密集区域中的那些特征的形式相同的第一特征，但每单位面积的数量更少。

图14图示了在图8和图9的工艺中用于目标结构的密集区中的单元图案的更进一步的示例。这些单元图案具有与图13的那些单元图案相似的特性，但在单元图案内具有空间1630的区域。单元图案还具有不对称性，该不对称性可以导致整个目标结构中的聚焦敏感不对称性。使用ABF技术和下面所描述的其他技术，这种聚焦敏感不对称性不被用作聚焦测量的主要基础。

图15图示了用于图8和图9的工艺中的目标结构的(a)密集区和(b)稀疏区中的单元图案的更进一步的示例。这些单元图案具有与图12的那些单元图案相似的特性，但第一特征与较宽的第二特征不对称地接合。

图14和图15中的单元图案都具有不对称性，这可能导致整个目标结构中的聚焦敏感不对称性，而图9至图13的示例并未导致此聚焦敏感不对称性。使用ABF技术和下面所描述的其他技术，这种聚焦敏感不对称性不被用作聚焦测量的主要基础。

如所提及的，在所有上述示例中，可以按所示的定向或按不同定向(例如旋转90度、180度或270度)使用单元图案。

增强型聚焦量测方法

如上文所提及的，可以结合对2017年8月21日申请的(在本优先权日时尚未公布)的欧洲专利申请EP17187069.4中公开的ABF方法的一些改进和备选来应用本公开的原理。该专利申请的内容通过引用并入本文。增强型方法的一些简要描述将被提供为进一步的实施例。若需要，本公开的原理也可以被应用于基本ABF方法中。

图16图示了用于具有正像差设置和负像差设置的ABF方法的改进版本中的附加目标对的形成。图16(a)图示了使用两个衬底的本公开的第二实施例，图16(b)图示了对单个衬底使用两次曝光的本公开的第三实施例。基于欧洲专利申请中更完整呈现的分析，提出了通过将来自已被印刷的目标对的测量与相反像差设置值(例如像散)进行组合，来改进ABF测量相对于像差漂移和其他影响的稳健性。

图16(a)示出了两个衬底W1、W2，每个衬底已经印刷有成对的水平光栅和垂直光栅，通过ABF方法用作聚焦量测中的目标。在第一衬底W1上，已经使用第一像差设置印刷了第一目标TH+和第二目标TV+，该第一像差设置在目标之间引入了相对最佳离焦偏置。标记+AST指示该第一设置(例如为正像散设置)。在第二衬底W1上，已经使用第二像差设置印刷了第二目标TH-和第二目标TV-，该第二像差设置在目标之间引入了相对最佳离焦偏置。标记-AST指示该第二设置(例如为负像散设置)。

两个目标对TH+、TV+以及TH-、TV-在设计上是相同的，并且除了相反像差设置之外，在尽可能接近相同的条件下由相同图案化设备进行印刷。根据本公开的原理，每个目标包括由重复布置的密集区域和稀疏区域形成的周期性阵列的特征。

图16(b)示出了将两对目标TH+、TV+以及TH-、TV-并排印刷在单个衬底W上的另一实现。使用第一曝光步骤EX1印刷第一对目标TH+、TV+，然后在同一抗蚀剂层中使用第二曝光EX2印刷第二对目标TH-、TV-。在两次曝光之间施加小的位置偏移，以使得目标并排出现，而不重叠。只有在两次曝光之后，才将衬底从光刻装置中移除，且对抗蚀剂材料中的图案进行显影并且用散射计测量该图案。该方法具有速度快的优点并且与图16(a)的示例相比，使用更少的衬底，并且确保了投影系统的性能在目标对之间尽可能地不变。否则，这两种实现是等效的。

正像差设置和负像差设置+AST和-AST的幅度可以相等而符号相反。虽然相等并相反的像差设置是有利的，但如果幅度不相等，那么可以通过选择至少在符号上不同的像差设置来获得一些益处。在大多数实现中，符号差异将涉及正号和负号，但原则上，像差设置中的一者可以为零，而另一像差设置为正或负。

除了改进针对上述效应的稳健性之外，将来自所印刷的目标的测量与正像差设置和负像差设置进行组合，还可以减轻光刻装置的像差性能中的漂移的影响。以上方法提供了针对像散漂移稳健的测量方法，但其本身并未提供对像散漂移的测量。如果需要对像散漂移进行测量，那么在所提及的欧洲专利申请中描述了方法。

可以在进一步不同的条件下印刷附加的目标对，并且将他们的测量与上文所描述的那些进行组合，以进一步提高整个方法的稳健性。额外的印刷和测量开销是否由可以获得的附加准确性和/或附加诊断信息证明合理，这对于实施者来说是个问题。例如，该方法可以包括在不同设置下印刷附加目标对，诸如，例如在照明轮廓中的极点不平衡或在扫描操作中引入X/Y对比度差异(可以引入扫描偏斜或扫描缩放)的情况。附加地，散射计光学系统中的某些类型的误差可以通过在不同旋转下对相同目标进行多于一次地测量而被捕获和校正。

一些误差源将是颇为静态的，使得仅在完善校准信息时才需要进行附加的曝光和测量，而不是每一次都进行测量。在其他情况下，可能需要每次对多对目标进行印刷。

图17示出了包括多于一对目标的另一目标设计。第一目标对包括水平光栅TH1和垂直光栅TV1。第二目标对包括水平光栅TH2和垂直光栅TV2。每个光栅是周期性阵列的特征，其由根据本公开的原理重复布置的密集区域和稀疏区域形成。第一目标对的光栅具有与第二对的那些光栅不同的设计参数。密集区域和稀疏区域的尺寸可能存在差异，和/或区域内特征的详细形式和/或那些特征的布置可能存在差异。

在所提及的欧洲专利申请中，提及了各种设计差异以及其益处。当然，测量附加目标将增加测量时间(但不会使测量时间加倍)。如果对不同目标进行测量，则可以使用例如图3中所示的检视装置的暗场成像模式同时进行，那么根本不需要增加测量时间。

可以使用四对目标来组合图16和图17的技术。所提及的欧洲专利申请提供了如何组合来自四个目标对的强度以获得平均dI/I指标的示例。

图18是根据刚才参考图16和图17所描述的技术的示例性实施例的用于在光刻工艺期间监控聚焦参数的方法步骤的流程图。步骤如下：

2000-开始。

2010-如图16(a)或(b)中所图示，用正像差设置印刷至少第一(H/V)目标对并且用负像差设置印刷至少第二目标对，以印刷至少两个目标对。可选地，如参考图16所描述的，印刷具有不同设计参数的两个或多个目标对；

2020-通过检视每个目标对中的第一目标(例如水平光栅)来执行测量以获得第一测量值；

2030-通过检视第二目标对(例如垂直光栅)中的第二目标来执行测量以获得第二测量值；

2040-通过将来自第一对目标和第二对目标的差异进行组合以获得组合的差异指标，并且然后使用校准信息来计算聚焦；

2050-在聚焦设置中使用计算出的聚焦测量以进行后续曝光；

2060-结束。

在所提及的欧洲专利申请中给出了这些步骤内的更多细节。

使用离焦偏置和多次曝光的聚焦量测

本公开的第三实施例应用了可以相对基于像散的聚焦量测(ABF)被应用为备选的技术。如上文所描述的，ABF依赖于目标对的印刷差异，该目标对的特征具有不同的定向(简称为H和V)，这些特征可以通过观察其衍射信号的差异来进行测量。当这些特征在散射计中进行测量时，来自两个目标对的衍射信号实际上沿着完全不同的路径行进穿过散射计光学器件。这会导致在单个的散射计之间可能变化的信号差异。如果发生这种情况，那么ABF聚焦校准将在单个的散射计之间变化。非常期望针对所有散射计具有单次校准。为了解决这个问题，目前以相对90度的晶片旋转将某些目标对进行了两次测量。组合了两次测量，以消除散射计光学器件的H与V响应之间的差异。不期望地将对附加测量和晶片旋转步骤的需要添加到了聚焦量测开销。

图19(a)图示了第三实施例的原理，其基于多个离焦偏置和多重曝光技术。限定一个或多个周期性阵列的特征的图案在相同抗蚀剂中被印刷两次(两次曝光)。在该示例中，如在ABF技术中，图案限定了水平光栅TH和垂直光栅TV。根据本公开的第一方面，光栅由重复布置的密集区域和稀疏区域限定。在该实施例中，将两个目标对TH+、TV+以及TH-、TV-并排印刷在单个衬底W上。使用第一曝光步骤EX1印刷第一对目标TH+、TV+，然后在同一抗蚀剂层中使用第二曝光EX2印刷第二对目标TH-、TV-。该方法不需要应用任何像差设置，诸如像散。该方法不需要在目标对之间引入任何最佳离焦偏置(尽管并未将此排除在外)。该方法原则上在每次曝光时根本不需要目标对，但如在所提及的欧洲专利申请中所描述的，规定单独H和V光栅提供了附加益处。

当在曝光EX1中印刷图案以形成第一对目标TH+、TV+时，应用第一离焦偏置，而不是像差设置，例如正聚焦误差+F。当在曝光EX2中印刷图案以形成第二对目标TH-、TV-时，应用第二离焦偏置，例如负离焦偏置F-。在两次曝光之间应用了较小位置偏移，以使得目标并排出现，且不形成重叠。只有在两次曝光之后，才将衬底从光刻装置中移除，并且对抗蚀剂材料中的图案进行显影。以这种方式产生的目标可以使用散射计、使用与上文所描述的那些方法相似的方法个别地进行测量。

如所提及的，两次测量相差了编程离焦偏置。可以通过在控制光刻装置时注入一定的离焦来直接实现该离焦偏置。注入离焦通常将导致衬底被定位为比最佳聚焦略高或略低。若需要，还可以以其他方式来引入离焦偏置，包括通过像散。在所提及的欧洲专利申请中描述了实现的其他细节。可以使用离焦偏置的任何合适的组合，但幅度相等且符号相反的离焦偏置F+和F-是良好的选择。每个目标的离焦偏置的幅度是在量测方案中待被限定的问题，但其可以是例如在当前ABF技术中应用的像散偏移的大约一半。

当用辐射斑点对每个目标进行照明时，散射计被用于测量某些衍射信号，例如一阶衍射信号。根据校准晶片(例如如上文所描述的FFRFEM晶片)上方的这些衍射信号的差和平均值，以与上文所描述的方式相似的方式构造聚焦校准曲线。这允许推断未来在印刷的目标中的聚焦误差。

因为每对目标都是从掩模版上的相同图案上印刷而来的并且是通过散射计中的基本上相同的路径进行测量的，所以上述差异指标的校准对可以影响ABF方法的许多误差源不敏感。由于需要非零离焦偏置，因此该方法不太可能会适用于对产品晶片的测量，但其可以适用于监控晶片和先行发送的晶片。

额外地，通过提供具有H和V定向的两个目标对，可以通过以不同方式组合衍射信号来提取附加信息，尤其是与像散性能相关的信息。因此，尽管图19的方法需要具有不同离焦偏置的两次曝光，但与仅具有一次曝光的已知ABF方法相比，其具有额外的益处，即提供了相对直接的像散测量。在所提及的欧洲专利申请中给出了这些方法的细节。

如图19(b)中所示，原理可以被扩展到多于一个或两个的目标对。示出了具有四个目标对的目标布局，其中，在每次曝光EX1、EX2中印刷了具有不同设计参数的目标。如在图17中，总共印刷了八个目标，并且将其标记为TH1+、TV1+、TH1-、TV1-、TH2+、TV2+、TH2-、TV2-。每个标记中的字母‘H’或‘V’指示光栅线的水平或垂直定向。后缀“1”或“2”指示第一设计参数或第二设计参数，例如不同的CD和/或节距。标记中的后缀‘+’或‘-’指示在该光栅的印刷中应用了哪种曝光，且因此应用了哪种离焦偏置。根据本公开的第一方面，至少一些目标包括由密集区域和稀疏区域形成的周期性阵列的特征。

图20是根据刚才参考图19(a)和(b)所描述的技术的示例性实施例的用于在光刻工艺期间监控聚焦参数的方法步骤的流程图。步骤如下：

2200-开始。

2210-在两次曝光中使用不同离焦偏置，在相同抗蚀剂中通过两次曝光的序列来印刷至少第一目标对，例如正离焦偏置F+和幅度相等且符号相反的符离焦偏置F-；可选地在每次曝光中印刷两个或多个目标。

2220-通过检视每个目标对中的第一目标(例如F+目标)来执行测量以获得第一测量值；

2230-通过检视每个目标对中的第二目标(例如F-目标)来执行测量以获得第二测量值；

2240-通过组合来自目标对中的第一目标和第二目标的衍射信号以获得差异指标，且然后使用校准信息来计算聚焦测量；可选地组合来自两个或多个目标对的衍射信号以获得组合差异指标和/或多个差异指标；

2250-在聚焦设置中使用计算出的聚焦测量以进行后续曝光；

2270-通过组合来自目标对中的第一目标和第二目标的衍射信号以获得差异指标，且然后使用校准信息来计算像散测量；可选地组合来自两个或多个目标对的衍射信号以获得组合差异指标和/或多个差异指标；

2280-在校准和/或像散设置中使用计算出的像散测量以进行后续曝光。

2290-结束。

在所提及的欧洲专利申请中给出这些步骤内的更多细节。

第六实施例

图21呈现了第六实施例，在该实施例中，图5中所图示的类型的散射计被用于从一个或多个聚焦量测目标中捕获正衍射阶和负衍射阶。在该实施例中，使用组合了在第一方向(例如X)和第二方向(Y)二者上呈周期性的特征的二维光栅T。根据本公开的第一方面，光栅T包括与具有相对较低特征密度的区域(由较亮阴影和字母S指示的“稀疏区域”)交错的重复布置的具有相对较高特征密度的区域(由较暗阴影和字母D指示的“密集区域”)。用引言和权利要求书的语言来说，“第一区域”可以是密集区域，而稀疏区域是“第二区域”。在每个密集区域内，存在重复布置的第一特征2306，每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限。如在图21中的插图细节中所图示的，在密集区域中重复布置的第一特征2306由单元图案(诸如在2310处所图示的示例)限定。类似地，在该示例中，在稀疏区域中重复布置的第一特征由单元图案(诸如在2312处所图示的示例)限定。因此，重复布置的不同区域以及其中的特征一起限定了在第一方向(例如X)和第二方向(Y)二者上呈周期性的目标结构。

仅出于示例的目的，图21中的单元图案2310和2312与图8中所使用的那些单元图案不同。可以在不同设计中使用各种单元图案，以达成适合一系列工艺的单个目标设计，或达成专门针对特定工艺环境和特定聚焦测量方法进行优化的目标设计。已经参考上面的图9至图20说明并且图示了设计的进一步示例和原理。具有二维特性的第一特征用于具有二维布置的区域的目标区域中是否有利，这取决于待被使用的测量方法以及设计选择。

在2302处图示了检视照明在照明路径IP的光瞳面内的分布(被简称为照明轮廓)。如在第一实施例中，使用分段孔径设备13B代替图5中所示的单极孔径13S和13N。使用这种分段孔径的原理与在第一实施例中基本上相同。然而，根据在引言中所提及的本公开的第二方面，照明轮廓中的分段的形式与第一实施例中的分段的形式不同。如先前一样，该分段照明轮廓具有被标记为a和b的两个明亮分段，这两个明亮分段彼此呈180度对称。在X和Y方向上偏离每个明亮分段的分布较暗。当用检视辐射的斑点对目标进行照明时，这些方向X和Y对应于二维光栅T的周期性方向(其是衍射方向)。在此示例中，方向是正交的，尽管原则上这些方向不必是正交的，并且原则上可能存在多于两个的周期性方向。

在该实施例中的分段照明与第一实施例的分段照明的不同之处在于照明区(明亮分段a和b一起)在周期性方向上的径向范围比其在周期性方向之间的中间方向上的更大。在该特定示例中，明亮分段是三角形的，而非圆形的分段。假设圆圈2320表示照明系统光瞳的极限(NA＝1)，将会看到三角形b的拐角2322和2324例如在X和Y方向上完全延伸到该圆圈。另一方面，在这些方向之间的中间点2326处，明亮分段终止于圆圈2320的半径内的一点。为了进行比较，利用虚线2328示出了圆形分段的轮廓。虽然在该示例中，每个照明区具有三角形的形式，但满足该标准的其他形状也是可能的。作为一个示例，虽然将照明轮廓中的明亮三角形区图示为具有锐角，但可以提供笔直边缘、圆形拐角和/或弓形边缘，以减小不希望的散射效应。

现在，该不同照明轮廓的益处是减少(理想地是避免)因辐射在第一方向和第二方向二者上同时发生衍射而产生的衍射信号之间的串扰。当使用分段照明轮廓2302在二维光栅T上形成检视辐射的斑点时，辐射在收集路径CP的光瞳面内的分布变得如2304处所示一般。明亮区a₀和b₀表示来自目标的零阶衍射信号。标记有后缀“+1y”和“-1y”的区表示+1和-1阶衍射信号，这些衍射信号在作为光栅T的一个周期性方向的Y方向上已被衍射。同时，标记有后缀“+1x”和“-1x”的明亮区表示+1和-1阶衍射信号，这些衍射信号在作为光栅T的另一周期性方向的X方向上已被衍射。

由于照明轮廓中的明亮分段a和b的径向范围受到限制，因此在周期性方向之间的中间方向上，较高阶衍射信号在范围上也受到限制，以使其在区2330中不交叠。如由虚线白色轮廓2332所图示，在图8(a)中所示的圆角分段的情况下，相同的衍射角将引起不同阶的交叠，且因此造成不同衍射信号之间的干涉。以相同的方式三角形分段并未交叠的事实说明了即使在存在二维光栅的情况下，该修改后的照明轮廓也允许在更宽的波长范围和光栅节距条件下获得期望的衍射信号。

图22图示了收集路径的光瞳内的另一修改的照明轮廓2402和所得的衍射图案2404。假如与图21中所图示的情况相比，辐射的波长更短和/或光栅T的周期更长。衍射角变小，使得在检测到的衍射图案2404中一阶衍射信号a+1y等沿每个方向移动得更接近零阶信号。二阶信号a_+2y和a_+2x也开始落入检测系统的孔径内。即使具有图21的三角形分段照明轮廓，不同的衍射阶也会在光瞳内交叠，从而导致不同衍射信号之间的干涉。对于该情况，照明分布可以在径向范围内被进一步限制，如由圆圈2403所示。在周期性方向之间的方向上将照明轮廓与明亮分段的减小的径向范围组合，即使在具有较短辐射波长和/或较长光栅节距的情况下，照明轮廓也允许获得针对两个方向的衍射信号而不出现干涉的情况。

再次参照图21和该第六实施例中的光栅T的设计，该示例中的第一特征2306在X方向和Y方向二者上具有相同的最小范围。第一特征在形式上与接触孔特征相似，这些接触孔特征可以作为同一衬底上的其他位置上的产品特征。第一特征在两个方向上不必具有相同尺寸。在密集区域单元图案2310与稀疏区域单元图案2312之间，其中的第一特征2306各个被示为相同的，仅在数量上较少。如上文从其他示例中可以看出，在不同密度的区域中第一特征不必相同。此外，不同密度的区域中的一个或其他可以完全不具有第一特征。

在该第六图示的示例中，密集区域和稀疏区域的宽度是相等的，并且重复的单元图案的宽度/高度也是相等的。正如其所示出的，密集区域和稀疏区域的宽度不必相等。重复单元图案的宽度/高度也不必相等。在两个方向上的目标的周期Px和Py都被示为相等，但其不必相同。

从同一周期性阵列的特征同时获得两个或多个不同方向上的衍射信号，可以以不同方式利用上述的便利。一个益处是来自不同衍射方向的衍射信号通过检视装置(散射计)中的不同路径行进。通过将这些不同的衍射信号组合在一起，可以获得对聚焦或其他参数的测量，这些聚焦或其他参数针对检视装置内的缺陷更为稳健。虽然第六实施例的二维目标光栅T具有可以从单个光栅同时获取针对两个方向的衍射信号的优点，但第一实施例的一维目标TH和TV将通常为相似设计和工艺环境提供更强的衍射信号。因此，使用哪个目标更好则取决于每种情况。

基于以上原理，可以设计许多不同的聚焦量测目标和目标对，其将以图21中所图示的方式提供聚焦敏感衍射信号。使用这些结合了适合的照明和信号处理的目标设计的方法可以被应用于准确地测量、监控和控制光刻装置的聚焦指纹。若需要，可以分别测量和报告场间和/或场内聚焦指纹。改进的聚焦指纹可以被用于开发技术(诸如ABF技术)潜力，以实现大容量、高密度聚焦测量，从而使得高级过程控制和计算量测技术成为可能。

具有二维布置的不同密度区域的目标不限于对ABF技术的应用。图23图示了各自具有图21中的目标T的形式的目标对T+和T-，在图16至图18的+AST/-AST方法的变型中利用不同像差设置印刷这些目标。类似地，图24图示了分别具有图21中的目标T的形式的目标对T+和T-，在图16至图18的+F/-F方法的变型中利用不同像差设置印刷这些目标。

虽然图21、图23和图24示出了跨整个目标在特性上呈二维的布置的区域，但还可以通过在给定的目标区中以第一周期性方向提供在特性上呈一维布置的区域，以及在另一区中以第二周期性方向提供在特性上呈一维布置的区域，来形成在特性上呈二维的目标。

图25图示了这种类型的目标的一些变型(a)至(e)。每个目标T具有一个或多个区，这些区具有沿与X轴对齐的第一周期性方向布置的区域；以及一个或多个其他区，这些区具有沿与y轴对齐的第二周期性方向布置的区域。圆圈S表示关于检视装置(例如图5的散射计装置)的斑点。如可看出，在散射计的光瞳内，将在两个方向上获得衍射信号。在引言和权利要求书的术语中，可以看出，图25的目标T包括一个或多个第一周期性阵列的特征，该第一周期性阵列包括如在先前实施例中所限定的第一区域和第二区域；加上一个或多个第二周期性阵列的特征，该第二周期性阵列包括第三区域和第四区域。与先前实施例相比，差异在于(多个)第一周期性阵列和(多个)第二周期性阵列足够小且足够接近以在检视装置的斑点S内被读取为单个目标。斑点S可以具有例如20nm或30nm或50nm的直径。图25(d)和(e)的布置可以比布置(a)至(c)更为有益，并且其可以使斑点区域的使用最大化。

参考图25，应注意，斑点S不一定小于目标。在具体实施例中，斑点S可以大于目标。还应注意，不必在散射计的光瞳面内进行测量，也可以在图像平面中进行测量。特定地，对于重叠的测量，可以将相似目标与不同层中的光栅一起使用，并且可以通过在散射计的图像平面中记录信号来使用并未与目标部分地交叠的斑点S，以此测量重叠。例如，在公布的专利申请US 20160334715A1中公开了这种重叠测量的示例，该文献通过整体引用合并于此。针对根据所引用的专利申请的重叠测量，可以在不同层中的光栅之间引入偏差。备选地，根据上述专利申请中所描述的方法，单个目标的不同区域可以具有用以测量重叠的不同偏差。例如，对于例如图25(e)的目标，目标的左侧三角象限层的光栅相对于目标的另一层具有偏差，并且同时，该目标的右侧三角象限层的光栅相对于另一层具有相反偏差。由此，可以防止边缘效应增加。基于上文所引用的专利申请的教导，技术人员能够进一步修改目标以进一步减小边缘效应。

现在参考图26，上文已经提及的是，原则上在本公开的第二方面的实施例中可以存在多于两个周期性方向，并且周期性方向不必正交。图21呈现了使用在三个方向上组合了呈周期性的特征的二维光栅T的第六实施例的变型。光栅T在每个区中包括重复布置的具有不同密度的区域或简单的条或空间。三个区中的周期性方向不同，对应于被标记为D、E、F的三个方向。这些方向相距120度。

在2602处图示了检视照明在照明路径IP的光瞳面内的分布(被简称为照明轮廓)。如在第一实施例中，使用分段孔径设备13B代替图5中所示的单极孔径13S和13N。使用这种分段孔径的原理与在第一实施例中基本上相同。为了与三向目标一起使用，该分段照明分布具有被标记为a、b和c的三个明亮分段，这些分段彼此呈120度对称。在偏离每个明亮分段的三个方向D、E、F上的分布较暗。当用检视辐射的斑点对目标进行照明时，这些方向对应于二维光栅T的周期性方向(其是衍射方向)。

此外，在该变型中的分段照明具有如下特性：照明区(明亮分段a、b和c一起)在周期性方向上的径向范围比其在周期性方向之间的中间方向上的更大。如已提及的，可以向明亮分段提供圆拐角和/或弓形边缘，以减少不希望的散射效应。还参考针对图22进行的比较，可以将明亮分段的径向范围局限于比半径NA＝1更小的半径，该半径由圆圈2622表示。

当使用分段照明轮廓2602在二维光栅T上形成检视辐射的斑点时，辐射在收集路径CP的光瞳面内的分布变得如2604处所示一般。被标记为a₀、b₀和c₀的明亮区表示来自目标的零阶衍射信号。在光瞳中心的被标记为a_-1d、b_-1e和c_-1f的区域2632表示-1阶衍射信号，这些衍射信号分别从分段a、b和c中沿D、E和F方向衍射。在光瞳的外区中，在零阶信号之间的空间中，+1阶衍射信号2634至少部分地落入光瞳内。图示了其他+1和-1衍射阶，但未对其进行标记。

由于在照明轮廓中的明亮分段a、b和c的径向范围受到限制，在周期性方向D、E和F之间的中间方向上，较高阶衍射信号在范围上也受到限制，以使其在中央区2332中或在外区2634中并未与其他衍射信号交叠。以相同方式衍射分段并未交叠的事实说明了即使在存在二维光栅的情况下，该修改后的照明轮廓也允许在更宽的波长范围和光栅节距条件下获得期望的衍射信号。

具有三个周期性方向的目标T可以包括不同密度区域的布置，其包括具有在本公开的第一方面中限定的第一特征和/或第二特征的区域。若需要，第一特征和第二特征以及单元图案可以适用于三个周期性方向。具有三个周期性方向的目标可以由简单的条或分段的条形成，以用于测量与聚焦或像差无关的重叠和其他性能。

结论

以上技术解决了光刻制造设施中的聚焦和/或像差性能的测量中的各种问题。

本公开的第一方面提供了与典型设计规则兼容的聚焦量测目标，且因此适合于大容量制造中的聚焦监控。聚焦量测目标可以由图案化设备(掩模版)上的图案限定或利用以数字形式存储的无掩模图案限定。

不应该将量测目标的某些特征具有接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限的最小尺寸的要求，视为排除在图案化设备上设置所谓的“辅助特征”的可能性，这些特征本身不进行印刷，而是增强了对这些足够大得以印刷的特征的印刷。

本公开的第二方面提供了一种用于检视目标结构的方法和装置，其使不同方向上的衍射信号之间的干涉的风险降低。

本文中所使用的术语“辐射”和“光束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如具有为或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外线(EUV)辐射(例如具有介于5nm至20nm的范围内的波长)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”可以指代各种类型的光学组件中的任何一种或它们的组合，包括折射、反射、磁性、电磁以及静电光学组件。

对具体实施例的前述描述将如此充分地揭示了本发明的一般性质，以使得其他人可以通过应用本领域技术内的知识容易地修改和/或调整这些具体实施例以用于各种应用，而无需进行过度实验、且不脱离本发明的一般概念。因此，基于本文中所呈现的教导和指导，这种调整和修改旨在落入所公开的实施例的等效物的含义和范围内。应理解，本文中的措辞或术语是出于通过示例描述而非限制的目的，以便技术人员鉴于教导和指导对本说明书的术语或措辞进行解释。

在以下带编号的实施例的列表中公开了本发明的进一步的实施例：

1.一种测量光刻装置的聚焦性能的方法，该方法包括：

(a)使用光刻装置在衬底上印刷至少第一聚焦量测目标，所印刷的聚焦量测目标包括至少第一周期性阵列的特征，

(b)使用检视辐射从所印刷的聚焦量测目标中的第一周期性阵列获得一个或多个衍射信号；以及

(c)至少部分地基于在步骤(b)中获得的衍射信号来导出聚焦性能的测量，

其中，第一周期性阵列包括至少在第一周期性方向上与第二区域交错的重复布置的第一区域，在第一区域和第二区域中的特征密度不同，其中，第一区域中的每个第一区域包括重复布置的第一特征，每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限。

2.根据实施例1的方法，其中，第一区域与第二区域仅在第一周期性方向上交错。

3.根据实施例1或2的方法，其中，聚焦量测目标还包括第二周期性阵列的特征，

其中，第二周期性阵列包括与第四区域交错的重复布置的第三区域，在第三区域和第四区域中的特征密度不同，

其中，第三区域中的每个第三区域包括重复布置的第三特征，每个第三特征的最小尺寸接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限，

以及其中，步骤(b)进一步包括从所印刷的聚焦量测目标中的第二周期性阵列获得一个或多个衍射信号。

4.根据实施例3的方法，其中，第三区域在与第一周期性方向正交的第二周期性方向上与第四区域交错。

5.根据实施例3或4的方法，其中，第一区域和第三区域中的特征密度相同，并且第二区域和第四区域中的特征密度相同。

6.根据实施例5的方法，其中，第二周期性阵列与第一周期性阵列相同，但旋转了九十度。

7.根据实施例3的方法，其中，第三区域在第一周期性方向上与第四区域交错，第一周期性布置的特征和第二周期性布置的特征在一个或多个设计参数上不同。

8.根据实施例1或2的方法，其中，第一区域和第二区域在第一周期性方向上且在与第一周期性方向正交的第二周期性方向上交错。

9.根据在先实施例中任一项的方法，其中，第一区域中的第一特征包括线，该线具有与最小尺寸相对应的宽度且具有比最小方向更长的长度。

10.根据实施例9的方法，其中，第一区域中的第一特征包括短切线，每个特征具有与最小尺寸相对应的宽度和比最小方向更长但小于第一周期性阵列的四分之一周期的长度。

11.根据在先实施例中任一项的方法，其中，第一特征包括具有与最小尺寸相对应的宽度且具有不同定向的线段。

12.根据实施例11的方法，其中，具有不同定向的线段中的至少一些彼此形成结特征。

13.根据实施例1至8中任一项的方法，其中，第一特征包括在两个维度上具有最小尺寸的特征。

14.根据在先实施例中任一项的方法，其中，第二区域中的每个第二区域还包括重复布置的特征，该特征的最小尺寸接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限。

15.根据实施例14的方法，其中，第二区域中的特征在形式上与第一区域中的第一特征相似，但以不同的密度来提供。

16.根据在先实施例中任一项的方法，其中，在第一区域中的特征密度比第二区域中的更大。

17.根据实施例16的方法，其中，第一区域中的每个第一区域还包括重复布置的第二特征，每个第二特征的最小尺寸是第一特征的最小尺寸的至少两倍。

18.根据在先实施例中任一项的方法，其中，在步骤(b)中，使用具有比150nm更长的波长的辐射来获得衍射信号，而第一特征的最小尺寸小于40nm。

19.根据在先实施例中任一项的方法，其中，步骤(b)中的检视辐射具有比150nm更长的波长，而在步骤(a)中被用于印刷聚焦量测图案的辐射波长小于20nm。

20.根据在先实施例中任一项的方法，其中，聚焦量测图案中的第一周期性阵列的特征的周期大于350nm。

21.根据实施例2的方法，其中，聚焦量测目标进一步包括第二周期性阵列的特征，其中，第二周期性阵列包括与第四区域交错的重复布置的第三区域，在第三区域和第四区域中的特征密度不同，

其中，第三区域中的每个第三区域包括重复布置的第三特征，每个第三特征的最小尺寸接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限，其中，在步骤(a)中，第一聚焦量测目标由光刻装置以像差设置印刷，像差设置在第一周期性阵列与第二周期性阵列之间引入相对的最佳离焦偏置。

22.根据实施例21的方法，其中，在步骤(b)中，衍射信号包括表示从第一周期性阵列散射的辐射的衍射阶强度的信号，以及表示从第二周期性阵列散射的辐射的对应衍射阶强度的信号。

22a.根据实施例22的方法，其中，在步骤(b)中，第一周期性阵列和第二周期性阵列作为单个目标被同时照明，并且从第一周期性阵列散射的衍射信号和从第二周期性阵列散射的衍射信号被同时捕获。

23.根据实施例8或在从属于实施例8时根据实施例9至20中任一项的方法，其中，在步骤(a)中，第一聚焦量测目标由光刻装置以至少第一像差设置来印刷，该第一像差设置在具有第一周期性方向与具有第二周期性方向的特征之间引入相对最佳的离焦偏置。

24.根据实施例23的方法，其中，在步骤(b)中，衍射信号包括表示在第一周期性方向上从周期性阵列散射的辐射的衍射阶强度的信号和表示在第二周期性方向上从第二周期性阵列散射的辐射的衍射阶强度的信号。

24a.根据实施例24的方法，其中，在步骤(b)中，第一周期性阵列和第二周期性阵列作为单个目标同时被照明，并且从第一周期性阵列散射的衍射信号和从第二周期性阵列散射的衍射信号同时被捕获。

25.根据实施例1至20中任一项的方法，其中，在步骤(b)中，使用光刻装置的第二像差设置在相同或不同的衬底上印刷第二聚焦量测目标，第二像差设置具有与第一像差设置不同的符号，并且其中，在步骤(c)中将来自第一量测图案和第二量测图案的衍射信号组合，以便以对光刻装置的像差性能中的漂移不敏感的方式确定聚焦参数。

26.根据实施例1至20中任一项的方法，其中，在步骤(b)中，通过在衬底上的相同抗蚀剂层中将目标图案印刷两次、改变离焦偏置并且添加位置偏移来印刷第一聚焦量测目标和第二聚焦量测目标，以使得第二聚焦量测目标与第一聚焦量测目标相邻但与第一聚焦量测目标偏移。

27.根据在先实施例中任一项的方法，其中，在跨衬底的多个位置处重复该方法，从而测量光刻装置跨衬底的聚焦性能的变化。

28.根据在先实施例中任一项的方法，其中，对监控衬底执行该方法，对聚焦性能的测量被用于在处理产品衬底时应用聚焦校正。

29.根据在先实施例中任一项的方法，其中，限定所述(多个)聚焦量测目标的图案未包括在步骤(b)中向来自第一周期性阵列的衍射信号中引入与聚焦相关的不对称性的特征。

30.一种制造设备的方法，其中，使用光刻工艺将设备图案应用到一系列衬底，该方法包括：

-使用根据在先权利要求中任一项的方法来监控聚焦参数，以及-根据所确定的聚焦参数来控制用于后续衬底的光刻工艺。

31.一种用于在光刻装置中的图案化设备，该图案化设备包括对比部分，该对比部分在通过所述光刻进行印刷时限定一个或多个设备图案和一个或多个量测图案的特征，量测图案包括至少第一聚焦量测目标，聚焦量测目标包括至少第一周期性阵列的特征，

其中，第一周期性阵列包括至少在第一周期性方向上与第二区域交错的重复布置的第一区域，在第一区域和第二区域中的特征密度不同，其中，第一区域中的每个第一区域包括重复布置的第一特征，每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于由光刻装置进行的印刷的分辨率极限。

32.根据实施例31的图案化设备，其中，第一区域与第二区域仅在第一周期性方向上交错。

33.根据实施例31或32的图案化设备，其中，聚焦量测目标还包括第二周期性阵列的特征，

其中，第二周期性阵列包括与第四区域交错的第三区域的重复布置，在第三区域和第四区域中的特征密度不同，

以及其中，第三区域中的每个第三区域包括重复布置的第三特征，每个第三特征的最小尺寸接近于但不小于印刷步骤的分辨率极限。

34.根据实施例33的图案化设备，其中，第三区域在与第一周期性方向正交的第二周期性方向上与第四区域交错。

35.根据实施例33或34的图案化设备，其中，第一区域和第三区域中的特征密度相同，并且第二区域和第四区域中的特征密度相同。

36.根据实施例35的图案化设备，其中，第二周期性阵列与第一周期性阵列相同，但旋转了九十度。

37.根据实施例33的图案化设备，其中，第三区域在第一周期性方向上与第四区域交错，第一周期性布置的特征和第二周期性布置的特征在一个或多个设计参数上不同。

37a.根据权利要求31或32的图案化设备，其中，第一区域和第二区域在第一周期性方向上且在与第一周期性方向正交的第二周期性方向上交错。

38.根据实施例31至37或37a中任一项的图案化设备，其中，第一区域中的第一特征包括线，该线具有与最小尺寸相对应的宽度且具有比最小方向更长的长度。

39.根据实施例38的图案化设备，其中，第一区域中的第一特征包括短切线，每个特征具有与最小尺寸相对应的宽度和比最小方向更长但小于第一周期性阵列的四分之一周期的长度。

40.根据实施例31至39中任一项的图案化设备，其中，第一特征包括具有与最小尺寸相对应的宽度且具有不同定向的线段。

41.根据实施例40的图案化设备，其中，具有不同定向的线段中的至少一些线段彼此形成结特征。

42.根据实施例31至37中任一项的图案化设备，其中，第一特征包括在两个维度上具有最小尺寸的特征。

43.根据实施例31至42中任一项的图案化设备，其中，第二区域中的每个第二区域还包括重复布置的特征，该特征的最小尺寸接近于但不小于由光刻装置进行的印刷的分辨率极限。

44.根据实施例43的图案化设备，其中，第二区域中的特征在形式上与第一区域中的第一特征相似，但以不同的密度来提供。

45.根据实施例1至44中任一项的图案化设备，其中，在第一区域中的特征密度比第二区域中的特征密度更大。

46.根据实施例45的图案化设备，其中，第一区域中的每个第一区域还包括重复布置的第二特征，每个第二特征的最小尺寸是第一特征的最小尺寸的至少两倍。

47.根据实施例31至46中任一项的图案化设备，其中，聚焦量测图案中的第一周期性阵列的特征的周期大于350nm。

48.根据实施例32的图案化设备，其中，聚焦量测目标还包括第二周期性阵列的特征，其中，第二周期性阵列包括与第四区域交错的重复布置的第三区域，在第三区域和第四区域中的特征密度不同。

其中，第三区域中的每个第三区域包括重复布置的第三特征，每个第三特征的最小尺寸接近于但不小于由光刻装置进行的印刷的分辨率极限。

48a.根据实施例48的图案化设备，其中，所述第一周期性阵列和所述第二周期性阵列设置在单个目标区域内，以便通过具有例如20nm或30nm或40nm直径的辐射斑点进行检视。

49.根据实施例31至48中任一项的图案化设备，其中，限定所述(多个)聚焦量测目标的图案未包括在由光刻装置进行印刷时将聚焦依赖的不对称性引入到第一周期性阵列中。

50.根据实施例31至49中任一项的图案化设备，其中，所述对比部分相对于介于5nm至20nm的范围内的波长的辐射是反射部分和非反射部分。

51.一种制造设备的方法，其中，使用光刻工艺将设备图案应用到一系列衬底，该方法包括：

-使用根据在先权利要求中任一项的方法来监控光刻工艺的性能参数，以及

-根据所确定的性能参数来控制用于后续衬底的光刻工艺。

本发明的广度和范围不应该受到上述示例性实施例中的任一项的限制，而应仅根据以下权利要求及其等同物来进行限定。

Claims (14)

1.一种测量光刻装置的聚焦性能的方法，所述方法包括：

(a)使用所述光刻装置在衬底上印刷至少第一聚焦量测目标，所印刷的第一聚焦量测目标包括至少第一周期性阵列的特征，

(b)使用检视辐射从所印刷的第一聚焦量测目标中的所述第一周期性阵列获得一个或多个衍射信号；以及

(c)至少部分地基于在步骤(b)中获得的所述衍射信号来导出对聚焦性能的测量，

其中，所述第一周期性阵列包括至少在第一周期性方向上第一区域与第二区域交错的重复布置，所述第一区域和所述第二区域中的特征密度不同，

其中，所述第一区域中的每个第一区域包括重复布置的第一特征，每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于所述印刷步骤的分辨率极限，

其中所述第一聚焦量测目标进一步包括第二周期性阵列的特征，并且

其中所述第二周期性阵列包括至少在第二周期性方向上第三区域与第四区域交错的重复布置，在所述第三区域和所述第四区域中的特征密度不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一区域与第二区域仅在所述第一周期性方向上交错。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第三区域中的每个第三区域包括重复布置的第三特征，每个第三特征的最小尺寸接近于但不小于所述印刷步骤的分辨率极限，以及

其中，步骤(b)进一步包括从所述印刷的第一聚焦量测目标中的所述第二周期性阵列获得一个或多个衍射信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第三区域在与所述第一周期性方向正交的第二周期性方向上与所述第四区域交错。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述第一区域和第三区域中的所述特征密度相同，并且所述第二区域和第四区域中的所述特征密度相同。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二周期性阵列与所述第一周期性阵列相同，但旋转了九十度。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第三区域在所述第二周期性方向上与所述第四区域交错，所述第一周期性布置的特征和所述第二周期性布置的特征在一个或多个设计参数上不同。

8.根据在先权利要求任一项所述的方法，其中，所述第一区域中的所述第一特征包括线，所述线具有与所述最小尺寸相对应的宽度且具有比最小方向更长的长度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一区域中的所述第一特征包括短切线，每个特征具有与所述最小尺寸相对应的宽度以及比所述最小方向更长但小于所述第一周期性阵列的四分之一周期的长度。

10.根据在先权利要求任一项所述的方法，其中，所述第一特征包括具有与所述最小尺寸相对应的宽度且具有不同定向的线段。

11.一种制造设备的方法，其中，使用光刻工艺将设备图案施加到一系列衬底，所述方法包括：

使用根据在先权利要求任一项所述的方法来监控所述光刻工艺的性能参数，以及

根据所述确定的性能参数来控制用于后续衬底的所述光刻工艺。

12.一种用于光刻装置中的图案化设备，所述图案化设备包括对比部分，所述对比部分在由所述光刻印刷时限定一个或多个设备图案和一个或多个量测图案的特征，所述量测图案包括至少第一聚焦量测目标，所述第一聚焦量测目标包括至少第一周期性阵列的特征，

其中，所述第一周期性阵列包括至少在第一周期性方向上第一区域与第二区域交错的重复布置，所述第一区域和所述第二区域中的特征密度不同，

其中，所述第一区域中的每个第一区域包括重复布置的第一特征，每个第一特征的最小尺寸接近于但不小于由所述光刻装置进行的所述印刷的分辨率极限，

其中所述第一聚焦量测目标进一步包括第二周期性阵列的特征，并且

其中所述第二周期性阵列包括至少在第二周期性方向上第三区域与第四区域交错的重复布置，所述第三区域和所述第四区域中的特征密度不同。

13.根据权利要求12所述的图案化设备，其中，所述第三区域中的每个第三区域包括重复布置的第三特征，每个第三特征的最小尺寸接近于但不小于所述印刷步骤的分辨率极限。

14.根据权利要求13所述的图案化设备，其中，所述第三区域在与所述第一周期性方向正交的第二周期性方向上与所述第四区域交错。

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