[发明专利]量测方法和设备、光刻系统以及光刻处理单元

权利要求书

1.一种确定在光刻过程中使用的光刻设备在衬底上的聚焦量的方法，所述方法包括下列步骤：

使用光刻过程在衬底上形成结构，所述结构具有至少一个特征，所述至少一个特征的轮廓具有不对称度，所述不对称度依赖于光刻设备在衬底上的聚焦量；

第一测量步骤，包括在用第一辐射束照射所述结构的同时形成和检测周期结构的第一图像，所述第一图像使用非零级衍射辐射的第一部分形成而排除零级衍射辐射；

第二测量步骤，包括在用第二辐射束照射所述结构的同时形成和检测周期结构的第二图像，所述第二图像使用非零级衍射辐射的第二部分形成，所述第二部分与所述第一部分在衍射光谱中是对称地相对的；和

使用在第一和第二测量步骤中检测的第一和第二图像来确定周期结构的轮廓中的不对称度和/或提供衬底上的聚焦量的指示。

2.如权利要求1所述的方法，其中非零衍射级的第一部分和第二部分是第+1级和第-1级中每个的至少一部份的不同部分。

3.如权利要求1所述的方法，其中通过测量第一和第二图像的所选择部份的强度来确定所述不对称度。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述结构的面积小于辐射束在衬底上的面积。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二测量步骤对于由光刻设备使用不同的聚焦量值形成的结构重复多次，所述结构中的每一个具有至少一个特征，所述至少一个特征的轮廓具有依赖于光刻设备在衬底上的聚焦量的不对称度；和使用在重复的第一和第二测量步骤中检测的图像来确定不对称度和衬底上的聚焦量之间的关系。

6.如权利要求5所述的方法，其中使用光刻模拟来确定在不对称度和衬底上的聚焦量之间的关系。

7.如权利要求1所述的方法，其中对于由光刻设备使用不同的聚焦量值形成的结构将第一和第二测量步骤重复多次，所述结构中的每一个具有至少一个特征，所述至少一个特征的轮廓具有依赖于光刻设备在衬底上的聚焦量的不对称度；和使用在重复的第一和第二测量步骤中检测的图像来确定所述图像的所选部份的强度和衬底上的聚焦量之间的关系。

8.如权利要求7所述的方法，其中使用光刻模拟来确定所选部份的强度和衬底上的聚焦量之间的关系。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中非零级衍射辐射的所述第一和第二对称地相对的部分基本上包括第+1和第-1级衍射辐射。

10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中在测量步骤中使用的光学系统中，所述第一和第二辐射束在周期结构上具有相对于所述光学系统离轴对称的入射角，并且第一和第二图像使用由所述周期结构衍射到在所述光学轴线上居中的窄角度范围中的辐射来形成和检测。

11.一种角分辨散射仪，配置成确定在光刻过程中使用的光刻设备在衬底上的聚焦量，其中光刻过程用于在衬底上形成结构，所述结构具有至少一个特征，所述至少一个特征的轮廓具有不对称度，所述不对称度依赖于光刻设备在衬底上的聚焦量，所述散射仪包括：

照射布置，能够操作用于将第一和第二辐射束输送至衬底以在第一和第二测量步骤中使用；

检测布置，在所述第一和第二测量步骤期间能够操作用于使用从衬底衍射的辐射来形成和检测衬底的相应的第一和第二图像；和

在检测布置内的光阑布置，

其中在分别使用非零级衍射辐射的第一和第二部分形成第一和第二图像的同时，所述照射布置和光阑布置一起有效地遮挡对所述第一和第二图像有贡献的零级衍射辐射，所述第一和第二部分在衍射辐射的衍射光谱中彼此对称地相对；且

其中，所述散射仪还包括：

计算布置，能够操作用于由第一和第二图像确定特征的轮廓不对称度和/或针对每个特征使用所确定的不对称度以及聚焦量和不对称度之间的关系来提供衬底上的聚焦量的指示。

12.如权利要求11所述的散射仪，其中当所述结构具有特定的周期时，所述检测布置适于测量第+1级和第-1级作为衍射辐射的所述第一和第二部分。

13.如权利要求11所述的散射仪，其中通过测量所述结构的第一和第二图像的强度来确定所述不对称度。

14.如权利要求11所述的散射仪，其中计算布置能够操作用于当所述结构的面积小于在第一和第二图像中表现出的衬底的面积时对比所述第一和第二图像的所选部份。