【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过使用具有阴影线的目标设计来测量偏移的计量方法及光学方案
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请案根据35U.S.C.
§
119(e)规定主张2020年4月23日以尤尔
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费勒(Yoel Feler)为专利技术人申请的名称为“用于通过使用具有阴影线的目标设计来测量偏移的计量方法及光学方案(METROLOGY METHODS AND OPTICAL SCHEMES FOR MEASUREMENT OF THE MISREGISTRATION BY USING HATCHED TARGET DESIGN)”的第63/014,131号美国临时申请案的权利，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。
[0003]本公开大体上涉及对覆盖计量成像，且更特定来说，本公开涉及对具有阴影线的元件的覆盖目标成像。
技术介绍
[0004]覆盖计量的不断缩小的设计规则及越来越高要求的规范推动对覆盖计量方法的敏感度及稳健性的需求增加。通常通过在样本(例如半导体晶片或光掩模)上的所关注的多个层中制造具有制造特征的专用计量目标来执行覆盖计量。因此，对制造计量目标的分析可提供所关注的样本层之间的覆盖误差(例如相对对准误差)的测量。尽管已提出多种覆盖计量目标设计，但仍需要改进计量目标设计以及测量方法以准确且有效地分析制造计量目标。
技术实现思路
[0005]本文公开一种根据本公开的一或多个说明性实施例的计量系统。在一个说明性实施例中，所述计量系统包括经配置以按法线入...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计量系统，其包括：照明子系统，其经配置以按法线入射角将照明波瓣从照明源引导到样本上的具有阴影线的覆盖目标，其中所述具有阴影线的覆盖目标包含具有沿第一方向的周期性的第一方向光栅及具有沿不同于所述第一方向的第二方向的周期性的第二方向光栅，其中所述具有阴影线的覆盖目标包括：第一组单元，每一单元包含所述样本的第一层中的所述第一方向光栅中的至少一者及与所述第一方向光栅重叠的所述样本的第二层中的所述第二方向光栅中的至少一者；及第二组单元，每一单元包含所述样本的所述第一层中的所述第二方向光栅中的至少一者及与所述第二方向光栅重叠的所述样本的所述第二层中的所述第一方向光栅中的至少一者；成像子系统，其包括：光瞳屏蔽，其位于光瞳平面中，其中所述光瞳屏蔽的第一配置使沿所述第一方向的一阶衍射通过且阻挡沿所述第二方向的非零衍射；及检测器，其位于场平面处，所述检测器经配置以基于由所述光瞳屏蔽通过的衍射级对所述具有阴影线的覆盖目标成像；控制器，其可通信地耦合到所述成像子系统，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行程序指令以引起所述一或多个处理器：引导所述光瞳屏蔽根据所述第一配置来配置；基于所述第一配置中由所述光瞳屏蔽通过的所述衍射级而从所述检测器接收具有阴影线的覆盖目标的第一方向图像，其中所述第一方向光栅在所述第一方向图像中至少部分地解析且所述第二方向光栅在所述第一方向图像中未解析；及基于所述第一方向图像而确定与所述样本的所述第一层及所述第二层沿所述第一方向的相对位置相关联的覆盖测量。2.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述光瞳屏蔽的所述第一配置阻挡沿所述第一方向的二阶衍射及更高阶衍射。3.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述光瞳屏蔽的所述第一配置使0阶衍射通过。4.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述光瞳屏蔽的所述第一配置阻挡0阶衍射。5.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述光瞳屏蔽的第二配置使沿所述第二方向的一阶衍射通过且阻挡沿所述第一方向的一阶衍射，其中所述一或多个处理器经进一步配置以执行程序指令以引起所述一或多个处理器：引导所述光瞳屏蔽根据所述第二配置来配置；基于在所述第二配置中由所述光瞳屏蔽通过的所述衍射级而从所述检测器接收具有阴影线的覆盖目标的第二方向图像，其中所述第二方向光栅在所述第二方向图像中至少部分地解析且所述第一方向光栅在所述第二方向图像中未解析；及基于所述第二方向图像而确定与所述样本的所述第一层及所述第二层沿所述第二方向的所述相对位置相关联的覆盖测量。6.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述光瞳屏蔽的所述第二配置阻挡沿所述第二方向的二阶衍射及更高阶衍射。
7.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述光瞳屏蔽的所述第二配置使0阶衍射通过。8.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述光瞳屏蔽的所述第二配置阻挡0阶衍射。9.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一方向及所述第二方向正交。10.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一方向光栅及所述第二方向光栅具有共同周期。11.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一方向光栅及所述第二方向光栅具有不同周期。12.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述样本的所述第一层上的第一方向光栅及所述样本的所述第二层上的第一方向光栅具有共同周期。13.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述样本的所述第一层上的第二方向光栅及所述样本的所述第二层上的第二方向光栅具有共同周期。14.一种计量系统，其包括：照明子系统，其经配置以选择性地将照明从照明源引导到样本上的具有阴影线的覆盖目标，其中所述具有阴影线的覆盖目标包含具有沿第一方向的周期性的第一方向光栅及具有沿不同于所述第一方向的第二方向的周期性的第二方向光栅，其中所述照明包含经定向以按倾斜角度照明所述样本的至少一个照明波瓣，其中所述具有阴影线的覆盖目标包括：第一组单元，每一单元包含所述样本的第一层中的所述第一方向光栅中的至少一者及与所述第一方向光栅重叠的所述样本的第二层中的所述第二方向光栅中的至少一者；及第二组单元，每一单元包含所述样本的所述第一层中的所述第二方向光栅中的至少一者及与所述第二方向光栅重叠的所述样本的所述第二层中的所述第一方向光栅中的至少一者；成像子系统，其包含位于场平面处的检测器，所述检测器经配置以对所述具有阴影线的覆盖目标成像；控制器，其可通信地耦合到所述成像子系统，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行程序指令以引起所述一或多个处理器：基于沿所述第一方向的两个对称相对的照明波瓣而从所述照明源接收所述具有阴影线的覆盖目标的一或多个第一方向图像，其中所述成像子系统的收集光瞳包含沿所述第一方向来自所述两个对称相对的照明波瓣中的每一者的0阶衍射及一阶衍射束，其中沿所述第二方向的非零衍射在所述收集光瞳外部，其中所述第一方向光栅在所述一或多个第一方向图像中至少部分地解析且所述第二方向光栅在所述一或多个第一方向图像中未解析；及基于所述一或多个第一方向图像而确定与所述样本的所述第一层及所述第二层沿所述第一方向的相对位置相关联的覆盖测量。15.根据权利要求14所述的计量系统，其中当所述具有阴影线的覆盖目标由所述两个对称相对的照明波瓣沿所述第一方向照明时，沿所述第一方向的二阶衍射及更高阶衍射在所述收集光瞳外部。16.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述照明子系统使用沿所述第一方向的所述两个对称相对的照明波瓣同时照明所述具有阴影线的覆盖目标，其中所述一或多个第一方向图像包括单个第一方向图像。
17.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述照明子系统使用沿所述第一方向的所述两个对称相对的照明波瓣依序照明所述具有阴影线的覆盖目标，其中所述一或多个第一方向图像包括两个第一方向图像，其中所述两个第一方向图像中的第一者基于沿所述第一方向的所述两个对称相对的照明波瓣中的一者，其中所述两个第一方向图像中的第二者基于沿所述第二方向的所述两个对称相对的照明波瓣中的另一者。18.根据权利要求17所述的计量系统，其中基于所述一或多个第一方向图像而确定与所述样本的所述第一层及所述第二层沿所述第一方向的所述相对位置相关联的覆盖测量包括：算出与所述两个第一方向图像中的每一者相关联的覆盖测量的平均值。19.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述成像子系统进一步包括位于所述收集光瞳的光瞳平面处的光瞳屏蔽，所述光瞳屏蔽经配置以使沿所述第一方向来自所述两个对称相对的照明波瓣中的每一者的所述0阶衍射及所述一阶衍射束通过且阻挡沿所述第二方向的所述非零衍射。20.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经进一步配置以执行程序指令以引起所述一或多个处理器：基于沿所述第二方向的两个对称相对的照明波瓣而从所述照明源接收所述具有阴影线的覆盖目标的一或多个第二方向图像，其中所述成像子系统的所述收集光瞳包含沿所述第二方向来自所述两个对称相对的照明波瓣中的每一者的0阶衍射及一阶衍射束，其中沿所述第一方向的非零衍射在所述收集光瞳外部，其中所述第二方向光栅在所述一或多个第二方向图像中至少部分地解析且所述第一方向光栅在所述一或多个第二方向图像中未解析；及基于所述一或多个第二方向图像而确定与所述样本的所述第一层及所述第二层沿所述第二方向的所述相对位置相关联的覆盖测量。21.根据权利要求20所述的计量系统，其中当所述具有阴影线的覆盖目标由所述两个对称相对的照明波瓣沿所述第二方向照明时，沿所述第二方向的二阶衍射及更高阶衍射在所述收集光瞳外部。22.根据权利要求20所述的计量系统，其中所述照明子系统使用沿所述第二方向的所述两个对称相对的照明波瓣同时照明所述具有阴影线的覆盖目标，其中所述一或多个第二方向图像包括单个第二方向图像。23.根据权利要求20所述的计量系统，其中所述照明子系统使用沿所述第二方向的所述两个对称相对的照明波瓣依序照明所述具有阴影线的覆盖目标，其中所述一或多个第二方向图像包括两个第二方向图像，其中所述两个第二方向图像中的第一者基于沿所述第二方向的所述两个对称相对的照明波瓣中的一者，其中所述两个第二方向图像中的第二者基于沿所述第二方向的所述两个对称相对的照明波瓣中的另一者。24.根据权利要求23所述的计量系统，其中基于所述一或多个第二方向图像而确定与所述样本的所述第一层及所述第二层沿所述第二方向的所述相对位置相关联的覆盖测量包括：算出与所述两个第二方向图像中的每一者相关联的覆盖测量的平均值。25.根据权利要求20所述的计量系统，其包括位于所述收集光瞳的光瞳平面处的光瞳屏蔽，所述光瞳屏蔽经配置以使沿所述第二方向来自所述两个对称相对的照明波瓣中的每一者的0阶衍射及一阶衍射束通过且阻挡沿所述第一方向的非零衍射。
26.根据权利要求20所述的计量系统，其中所述成像子系统进一步包括位于所述收集光瞳的光瞳平面处的光瞳屏蔽，所述光瞳屏蔽经配置以使沿所述第二方向来自所述两个对称相对的照明波瓣中的每一者的所述0阶衍射及所述一阶衍射束通过且阻挡沿所述第一方向的所述非零衍射。27.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述第一方向及所述第二方向正交。28.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述第一方向光栅及所述第二方向光栅具有共同周期。29.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述第一方向光栅及所述第二方向光栅具有不同周期。30.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述样本的所述第一层上的第一方向光栅及所述样本的所述第二层上的第一方向光栅具有共同周期。31.根据权利要求14所述的计量系统，其中所述样本的所述第一层上的第二方向光栅及所述样本的所述第二层上的第二方向光栅具有共同周期。32.一种计量系统，其包括：照明子系统，其经配置以选择性地将照明从照明源引导到样本上的具有阴影线的覆盖目标，其中所述具有阴影线的覆盖目标包含具有沿第一方向的周期性的第一方向光栅及具有沿不同于所述第一方向的第二方向的周期性的第二方向光栅，其中所述照明包含经定向以按倾斜角度沿不同于所述第一方向或所述第二方向的至少一个方向照明所述样本的至少一个照明波瓣，其中所述具有阴影线的覆盖目标包括：第一组单元，每一单元包含所述样本的第一层中的所述第一方向光栅中的至少一者及与所述第一方向光栅重叠的所述样本的第二层中的所述第二方向光栅中的至少一者；及第二组单元，每一单元包含所述样本的所述第一层中的所述第二方向光栅中的至少一者及与所述第二方向光栅重叠的所述样本的所述第二层中的所述第一方向光栅中的至少一者；检测器，其位于场平面处以对所述具有阴影线的覆盖目标成像；光瞳屏蔽，其经配置以使与由所述具有阴影线的覆盖目标的所述照明的衍射相关联的选定衍射级通过，其中由所述检测器基于所述选定衍射级产生的所述具有阴影线的覆盖目标的图像包含沿不同于所述第一方向或所述第二方向的一或多个穆尔光栅方向呈周期性的所述第一组单元及所述第二组单元的位置中的穆尔图案；及控制器，其可通信地耦合到所述检测器及所述光瞳屏蔽，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行程序指令以引起所述一或多个处理器基于所述具有阴影线的覆盖目标的一或多个图像中的所述穆尔图案而确定与所述样本的所述第一层及所述第二层沿所述第一方向及所述第二方向的相对位置相关联的覆盖测量。33.根据权利要求32所述的计量系统，其中所述至少一个照明波瓣包括四个照明波瓣，其中所述照明子系统使用所述四个照明波瓣依序照明所述具有阴影线的覆盖目标，其中所述四个照明波瓣包含沿不同于所述第一方向及所述第二方向的第一对角线方向的第一照明波瓣及与所述第一照明波瓣相对的第二照明波瓣，其中所述四个照明波瓣进一步包含沿不同于所述第一对角线方向的第二对角线方向的第三照明波瓣及与所述第三照明波瓣相对的第四照明波瓣。
34.根据权利要求33所述的计量系统，其中所述具有阴影线的覆盖目标的一或多个图像包含：基于所述第一照明波瓣的所述具有阴影线的覆盖目标的第一图像，其中所述光瞳屏蔽经配置以选择性地使由所述第一方向光栅产生的沿所述第一方向的一阶衍射束及由所述第二方向光栅产生的沿所述第二方向的一阶衍射束通过；基于所述第二照明波瓣的所述具有阴影线的覆盖目标的第二图像，其中所述光瞳屏蔽经配置以选择性地使由所述第一方向光栅产生的沿所述第一方向的一阶衍射束及由所述第二方向光栅产生的沿所述第二方向的一阶衍射束通过，其中所述第一图像及所述第二图像中的所述第一组单元及所述第二组单元的位置中的所述穆...
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