CN119301527A - 用于量测装置的参数重构的方法和相关联的量测装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种方法，包括：获得与测量设备的至少一个测量结果相关的测量数据，所述测量设备被配置为将辐射辐照到衬底上的一个或多个结构中的每个结构上；使用分解方法分解所述测量数据以获得多个测量数据分量；基于所述一个或多个结构来获得与至少一个模拟相关的模拟数据；使用所述分解方法分解所述模拟数据以获得多个模拟数据分量；在所述模拟数据分量的至少一部分和所述测量数据分量的至少一部分之间进行匹配；以及基于所述模拟数据分量的至少一部分和所述测量数据分量的至少一部分的所述匹配来提取所述衬底的特征。

Description

用于量测装置的参数重构的方法和相关联的量测装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年6月2日提交的EP申请22176959.9和于2022年8月23日提交的EP申请22191645.5的优先权，通过引用将这些申请的全部内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及集成电路的制造中的量测应用。

背景技术

光刻设备是被构造为将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以被用于例如集成电路（IC）的制造中。光刻设备可以例如处将在图案形成装置（例如掩模）图案（通常也称为“设计布局”或“设计”）投影到在衬底（例如晶片）上提供的辐射敏感材料（抗蚀剂）层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定了可以被形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365 nm（i线）、248 nm、193nm和13.5 nm。与使用例如波长为193 nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4nm至20 nm发热范围内（例如6.7 nm或13.5 nm）的极紫外（EUV）辐射的光刻设备可以被用于在衬底上形成更小的特征。

低k₁光刻可以被用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这种过程中，分辨率公式可以被表达为CD=k₁×λ/NA，其中λ是所采用的辐射波长，NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”（通常印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距），并且k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，就越难在衬底上再现与电路设计者计划的形状和尺寸类似的图案，以实现特定电气功能性和性能。为了克服这些困难，复杂的微调步骤可以被应用于光刻投影设备和/或设计布局。例如，这些包括但不限于NA的优化、定制照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局中的诸如光学邻近效应校正（OPC，有时也称为“光学和过程校正”）等设计布局的各种优化或者通常被定义为“分辨率增强技术”（RET）的其他方法。可替换地，用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制回路可以被用于改进低k₁下的图案的再现。

在光刻过程以及其他制造过程中，期望对所创建的结构进行频繁测量，例如用以进行过程控制和验证。用于进行这种测量的各种工具是已知的，包括扫描电子显微镜（通常被用于测量临界尺寸（CD））以及用于测量套刻精度或重叠(overlay)、装置中的两层的对准准确性的专用工具。最近，各种形式的散射仪已经被开发以用于光刻领域。

制造过程可以是例如光刻、蚀刻、沉积、化学机械平面化、氧化、离子注入、扩散或其中两种或多种的组合。

已知散射仪的示例通常依赖于提供专用量测目标。例如，一种方法可能需要简单光栅形式的目标，该光栅大到足以使测量束生成比光栅小的光斑（即，光栅填充不足）。在所谓的重构方法中，可以通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用来计算光栅的特性。模型的参数被调整，直到模拟的相互作用产生类似于从真实目标观察到的衍射图案为止。

除了通过重构测量特征形状之外，还可以使用这种设备测量基于衍射的重叠，如在所公开的专利申请US2006066855A1中描述的那样。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠量测能够在较小的目标上进行重叠测量。这些目标可以小于照射光斑，并且可以被晶片上的产品结构包围。暗场成像量测的示例可以在许多公开的专利申请中被找到，诸如例如US2011102753A1和US20120044470A。可以使用复合光栅目标在一个图像中测量多个光栅。已知的散射仪倾向于使用在可见光或近红外（IR）波范围内的光，这需要光栅的节距比其特性实际感兴趣的实际产品结构要粗糙得多。可以使用具有更短波长的深紫外（DUV）、极紫外（EUV）或X射线辐射来限定这种产品特征。不幸的是，这种波长通常是不可用的或无法用于量测。

另一方面，现代产品结构的尺寸非常小，使得无法通过光学量测技术对它们进行成像。小特征包括例如通过多个图案化过程和/或节距倍增形成的那些特征。因此，用于大批量量测的目标通常使用比其重叠误差或临界尺寸是感兴趣的特性的产品大得多的特征。测量结果仅与真实产品结构的尺寸间接相关，并且可能不准确，因为量测目标在光刻设备中的光学投影和/或在制造过程的其他步骤中的不同处理下不会遭受相同的失真。虽然扫描电子显微镜（SEM）能够直接分辨这些现代产品结构，但SEM比光学测量更耗时。而且，电子无法穿透较厚的工艺层，这使得它们不太适合量测应用。其他技术（诸如使用接触焊盘测量电气特性）也是已知的，但它仅提供真实产品结构的间接证据。

通过减小在量测期间使用的辐射波长，可以分辨较小的结构，以提高对结构的结构变化的灵敏度和/或进一步穿透进入产品结构。生成适当高频辐射（例如硬X射线、软X射线和/或EUV辐射）的一种这样的方法可以使用泵浦辐射（例如红外IR辐射）来激发生成介质，从而生成发射辐射，可选地，包括高频辐射的高次谐波生成。

针对参数重构，通常使用两种方法：1）基于模型的重构，其中对整个样本（感兴趣的对象）和测量系统进行建模，以获得观察信号（例如检测器图像）和模拟信号之间的匹配；以及2）数据驱动的重构，其中通常使用神经网络从观察信号中推断出感兴趣的参数。

发明内容

根据当前公开的第一方面，提供了一种量测方法，包括：获得与测量设备的至少一个测量结果相关的测量数据，该测量设备被配置为将辐射辐照到衬底上的一个或多个结构中的每个结构上；使用分解方法分解测量数据以获得多个测量数据分量；基于所述一个或多个结构来获得与至少一个模拟相关的模拟数据；使用分解方法分解模拟数据以获得多个模拟数据分量；在模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配；以及基于模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分的匹配来提取衬底的特征。

在本发明的另一方面中，提供了一种量测方法，包括：将辐射照射到衬底上；获得与衬底上的一个或多个结构中的每个结构的至少一个测量结果相关的测量数据；使用分解方法分解测量数据以获得多个测量数据分量；基于所述一个或多个结构来获得与至少一个模拟相关的模拟数据；使用分解方法分解模拟数据以获得多个模拟数据分量；在模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配；以及提取衬底的特征。

可选地，所述一个或多个结构包括具有不同材料的竖直堆叠的纳米片和/或交替层。

可选地，所述一个或多个结构包括环栅（GAA）晶体管。可选地，一个或多个结构包括纳米片结构。可选地，纳米片结构被包括在环栅（GAA）晶体管、叉片晶体管和/或互补场效应晶体管（CFET）内。

可选地，所述特征是半导体制造过程的参数，可选地是光刻过程和/或蚀刻过程的参数。

可选地，所述特征包括横向蚀刻深度。

可选地，在模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配的步骤还可以包括将来自模拟数据分量和测量数据分量二者的一个或多个分量添加到所述匹配中。

可选地，该方法还可以包括将辐射辐照到衬底上。

可选地，还可以基于所述至少一个测量结果进行所述模拟。

可选地，在模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配可以包括迭代过程。

可选地，在模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配可以包括使用最小化算法。

可选地，测量数据可以包括衍射辐射。

可选地，衍射辐射可以已经在反射和/或透射中被衬底上的一个或多个结构衍射。

可选地，分解方法可以包括傅里叶分析。

可选地，可以在执行傅里叶分析之前执行在自相关空间中的深度滤波。

可选地，辐射可以包括在0.01 nm至50 nm的范围内的一个或多个波长，可选地在0.01 nm至20 nm的范围内的一个或多个波长，可选地在1 nm至10 nm的范围内的一个或多个波长，以及可选地在10 nm至20 nm的范围内的一个或多个波长。

可选地，该方法还可以包括：基于所述至少一个测量结果的一个或多个特性来确定权重矩阵；以及将权重矩阵应用于测量数据，其中将权重矩阵应用于测量数据基于所述至少一个测量结果的一个或多个特性将相关性添加至测量数据。

可选地，所述至少一个测量结果的一个或多个特性可以包括测量数据的一个或多个测量参数。

可选地，一个或多个测量参数可以包括重叠、校平、轮廓测量、对准、临界尺寸、焦距和/或剂量。

可选地，所述至少一个测量结果的一个或多个特性可以包括测量设备的一个或多个特性。

可选地，所述至少一个测量结果的一个或多个特性可以包括用于辐照衬底的辐射的一个或多个特性。

可选地，所述辐射的一个或多个特性可以包括波长、强度分布和/或束形状。

可选地，所述至少一个测量结果的一个或多个特性可以包括衬底的一个或多个特性。

可选地，该方法还可以包括将所述权重矩阵应用于模拟数据。

可选地，分解方法可以包括：确定测量数据的协方差矩阵；将权重矩阵应用于协方差矩阵以获得加权的协方差矩阵；对加权的协方差矩阵执行奇异值分解；以及基于奇异值分解来获得所述多个测量数据分量。

根据当前公开的另一方面，提供了一种在其中包括机器可读指令的非暂时性计算机程序产品，在由计算机系统执行时，该机器可读指令被配置为使计算机系统至少引起上述方法的执行。

根据当前公开的另一方面，提供了一种包括计算机可读指令的计算机程序，该计算机可读指令能够操作以至少执行上述方法的处理步骤。

根据当前公开的另一方面，提供了一种处理器和相关联的存储介质，所述存储介质包括上述计算机程序，使得所述处理器能够操作以执行上述方法。

根据当前公开的另一方面，提供了一种量测装置，包括上述处理器和相关联的存储介质，以便能够操作以执行上述方法。

根据当前公开的另一方面，提供了一种光刻单元，包括上述处理器和相关联的存储介质，以便能够操作以执行上述方法。

附图说明

现在将参照所附示意图仅通过示例来描述实施例，在附图中：

图1描绘了光刻设备的示意性概况；

图2描绘了光刻单元的示意性概况；

图3描绘了整体光刻的示意性表示，表示了三种关键技术之间的协作以优化半导体制造；

图4示意性地图示了散射测量设备；

图5示意性地图示了透射散射测量设备；

图6描绘了使用EUV和/或SXR辐射的量测设备的示意性表示；

图7描绘了照射源的简化示意图；

图8包括在本发明的又一实施例中的步骤的流程图；

图8A包括在本发明的又一实施例中的步骤的另一流程图；

图8B包括在本发明的又一实施例中的步骤的另一流程图；以及

图9包括在考虑到至少一个测量结果的特性的量测方法中的步骤的另一流程图。

具体实施方式

在本文中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖所有类型的电磁辐射和粒子辐射，包括紫外辐射（例如波长为365 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm）、EUV（极紫外辐射，例如波长在约5至100 nm的范围内）、X射线辐射、电子束辐射和其他粒子辐射。

本文中采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指代通用图案形成装置，它可以被用于向入射的辐射束赋予图案化的横截面，其对应于将在衬底的目标部分中创建的图案。在此上下文中，也可以使用术语“光阀”。除了经典的掩模（透射或反射的、二元的、相移的、混合的等）以外，其他这种图案形成装置的示例还包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括被配置为调节辐射束B（例如UV辐射、DUV辐射、EUV辐射或X射线辐射）的照射系统（也称为照射器）IL、被构造为支撑图案形成装置（例如掩模）MA并且连接至第一定位器PM（被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置MA）的掩模支撑件（例如掩模台）T、被构造为保持衬底（例如抗蚀剂涂覆的晶片）W并且连接至第二定位器PW（被配置为根据某些参数准确地定位衬底支撑件）的衬底支撑件（例如晶片台）WT以及被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C（例如包括一个或多个管芯）上的投影系统（例如折射投影透镜系统）PS。

在操作中，照射系统IL从辐射源SO（例如经由束递送系统BD）接收辐射束。照射系统IL可以包括各种类型的光学组件，诸如折射、反射、衍射、磁性、电磁、静电和/或其他类型的光学组件或其任何组合，以用于引导、整形和/或控制辐射。照射器IL可以被用于调节辐射束B，以在辐射束的在图案形成装置MA的平面处的横截面中具有期望的空间和角强度分布。

本文使用的术语“投影系统”PS应该被广义地理解为涵盖各种类型的投影系统，包括折射、反射、衍射、反射折射、变形、磁性、电磁和/或静电光学系统或其任何组合，如对于所使用的曝光辐射和/或诸如使用浸液或使用真空等其他因素来说适当的。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以是其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高的折射率的液体（例如水）覆盖以填充投影系统PS和衬底W之间的空间的类型，这也被称为浸没式光刻。在US6952253中给出了关于浸没技术的更多信息，通过引用将US6952253的全部并入本文中。

光刻设备LA也可以是具有两个或多个衬底支撑件WT的类型（也称为“双平台”）。在这种“多平台”机器中，衬底支撑件WT可以被并行使用，和/或可以对位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件WT上的衬底W执行准备随后曝光衬底W的步骤，同时其他衬底支撑件WT上的另一衬底W被用于在其他衬底W上曝光图案。

除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA可以包括测量平台。测量平台被布置为保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投影系统PS的特性或辐射束B的特性。测量平台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置为清理光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或提供浸液的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投影系统PS时，测量平台可以在投影系统PS下方移动。

在操作中，辐射束B入射到图案形成装置（例如掩模MA）上，并且由存在于图案形成装置MA上的图案（设计布局）图案化，该图案形成装置MA被保持在掩模支撑件T上。在遍历掩模MA后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，衬底支撑件WT可以被准确地移动，例如以便在聚焦和对准位置处将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和可能的另一位置传感器（未在图1中被明确地描绘）可以被用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所图示的衬底对准标记P1、P2占用了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。

如图2所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC的一部分，该光刻单元LC有时也称为光刻单元或（光刻）簇，它通常还包括对衬底W执行曝光前和曝光后过程的设备。常规来说，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、使曝光的抗蚀剂显影的显影器DE、例如用于调节衬底W的温度（例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂）的激冷板CH和烘烤板BK。衬底处置器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W，在不同的过程设备之间移动它们，并且将衬底W递送给光刻设备LA的进料台LB。光刻单元中的装置（通常也被统称为涂胶-显影装置）可能受涂胶-显影装置控制单元TCU的控制，该涂胶-显影装置控制单元TCU本身可以由监督控制系统SCS控制，该监督控制系统SCS也可以(例如经由光刻控制单元LACU)控制光刻设备LA。

在光刻过程中，期望对所创建的结构进行频繁的 测量，例如用以进行过程控制和验证。进行这种测量的工具可以被称为量测工具MT。用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT是已知的，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是多功能仪器，它通过将传感器置于散射仪物镜的光瞳中或与光瞳共轭的共轭平面中（这些测量通常称为基于光瞳的测量）或者通过将传感器置于图像平面中或与图像平面共轭的平面中（在这种情况下，这些测量通常被称为基于图像或场的测量）来允许测量光刻过程的参数。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这种散射仪和关联的测量技术，通过引用将这些专利申请的全部内容并入本文中。上述散射仪可以使用来自硬X射线（HXR）、软X射线（SXR）、极紫外（EUV）、可见到近红外（IR）和IR波长范围的光来测量光栅。在辐射是硬X射线或软X射线的情况下，上述散射仪可选地可以是小角度X射线散射量测工具。

为了使由光刻设备LA曝光的衬底W被正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的特性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸（CD）、结构形状等。出于此目的，检查工具和/或量测工具（未示出）可以被包括在光刻单元LC中。如果误差被检测到，则例如可以对后续衬底的曝光或要对衬底W执行的其他处理步骤进行调整，特别是如果在同一批次或批量的其他衬底W仍然要被曝光或处理之前完成检查。

检查设备（也可以被称为量测设备）被用于确定衬底W的特性，特别是不同衬底W的特性如何变化，或与同一衬底W的不同层相关联的特性如何在层间发生变化。可替换地，检查设备可以被构造为标识衬底W上的缺陷，并且例如可以是光刻单元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是独立的装置。检查设备可以测量潜像（曝光后抗蚀剂层中的图像）或半潜像（曝光后烘烤步骤PEB后抗蚀剂层中的图像）或显影后的抗蚀剂图像（其中抗蚀剂的曝光或未曝光部分已经被去除）上的特性，或者甚至已蚀刻图像（在诸如蚀刻等图案转印步骤之后）上的特性。

在第一实施例中，散射仪MT是角分辨散射仪。在这种散射仪中，重构方法可以被应用于测量信号以重构或计算光栅的特性。例如，可以通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且将模拟结果与测量结果进行比较来进行这种重构。数学模型的参数被调整，直到模拟的相互作用产生类似于从真实目标观察到的衍射图案为止。

在第二实施例中，散射仪MT是光谱散射仪MT。在这种光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导到目标上，并且来自目标的反射、透射或散射辐射被引导到光谱仪检测器，该光谱仪检测器测量被镜面反射的辐射的光谱（即，作为波长的函数的强度侧测量结果）。通过该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与模拟光谱库进行比较，目标的产生检测到的光谱的结构或轮廓可以被重构。

在第三实施例中，散射仪MT是椭圆偏振散射仪。椭圆偏振散射仪允许通过测量每个偏振态的散射或透射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤波器来发射偏振光（诸如线性的、圆形的或椭圆形的）。适合于量测设备的源也可以提供偏振辐射。在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中描述了现有的椭圆偏振散射仪的各种实施例，通过引用将这些美国专利申请的全部内容并入本文中。

在散射仪MT的一个实施例中，散射仪MT适于通过测量反射光谱和/或检测构造中的不对称性来测量两个未对准的光栅或周期性结构的重叠，该不对称性与该重叠的程度相关。两个（可能是重叠的）光栅结构可以被应用在两个不同的层（不一定是连续的层）中，并且可以被形成在晶片上基本相同的位置处。散射仪可以具有例如在共同拥有的专利申请EP1,628,164A中描述的对称检测构造，使得任何不对称性都是明显可区分的。这提供了一种测量光栅中的未对准的直接方式。通过周期性结构的不对称性测量包含作为目标的周期性结构的两个层之间的重叠误差的其他示例可以在PCT专利申请公布号WO 2011/012624或美国专利申请US 20160161863中被找到，通过引用将所述专利申请的全部内容并入本文中。

其他感兴趣的参数可以是焦距和剂量。可以通过散射测量（或可替换地通过扫描电子显微镜）同时确定焦距和剂量，如美国专利申请US2011-0249244中描述的那样，通过引用将该美国专利申请的全部内容并入本文中。可以使用单个结构，该结构针对焦距能量矩阵（FEM，也称为焦距曝光矩阵）中的每个点具有临界尺寸和侧壁角度测量结果的唯一组合。如果临界尺寸和侧壁角度的这些唯一组合可用，则可以从这些测量结果中唯一地确定焦距和剂量值。

量测目标可以是复合光栅的整体，它是通过光刻过程被形成的，主要在抗蚀剂中被形成的，但是也可以在其他制造过程（例如蚀刻/蚀刻过程）之后被形成。光栅中的结构的节距和线宽可能很大程度上取决于测量光学器件（尤其是光学器件的NA），以便能够捕获来自量测目标的衍射阶。如早前指示的那样，衍射信号可以被用于确定两个层之间的移位（也称为‘重叠’），或可以被用于重构由光刻过程产生的至少部分原始光栅。该重构可以被用于提供光刻过程的质量的指导，并且可以被用于控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有更小的子细分段，该子细分段被配置为模仿目标中的设计布局的功能部分的尺寸。由于该子细分段，目标的行为可能与设计布局的功能部分更加类似，使得总体过程参数测量更好地类似于设计布局的功能部分。可以在填充不足模式或过度填充模式下测量目标。在填充不足模式下，测量束生成比总体目标小的光斑。在过度填充模式下，测量束生成比总体目标大的光斑。在这种过度填充模式下，也可能可以同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。

使用具体目标的光刻参数的总体测量质量至少部分地由用于测量该光刻参数的测量方案确定。术语“衬底测量方案”可以包括测量本身的一个或多个参数、被测量的一个或多个图案的一个或多个参数或两者。例如，如果在衬底测量方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、相对于衬底的辐射入射角、相对于衬底上的图案的辐射定向等。选择测量方案的准则中的一个准则可以是例如测量参数中的一个测量参数对处理变化的灵敏度。在美国专利申请US2016-0161863和公开的美国专利申请US 2016/0370717A1中描述了更多示例，通过引用将所述美国专利申请的全部内容并入本文中。

光刻设备LA中的图案化过程是处理中最关键的步骤中的一个步骤，它需要衬底W上的结构的高准确性的尺寸确定和放置。为了确保这种高准确性，三个系统可以被组合到所谓的“整体”控制环境中，如图3中示意性地描绘的那样。这些系统中的一个系统是光刻设备LA，它（实际上）被连接至量测工具MT（第二系统）和计算机系统CL（第三系统）。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协作以增强整个过程窗口，并且提供紧密控制回路以确保由光刻设备LA执行的图案化停留在过程窗口内。过程窗口限定了过程参数范围（例如剂量、焦距、重叠），在该过程参数范围内，具体的制造过程会产生限定的结果（例如功能半导体器件），可能的是在该过程参数范围内，光刻过程或图案化过程中的过程参数被允许变化。

计算机系统CL可以使用要图案化的设计布局（的一部分），以预测要使用的分辨率增强技术，并且执行计算光刻模拟和计算以确定哪些掩模布局和光刻设备设置实现了图案化过程的最大总体过程窗口（在图3中由第一标度SC1中的双箭头描绘）。分辨率增强技术可以被布置为匹配光刻设备LA的图案化可能性。计算机系统CL还可以被用于（例如使用来自量测工具MET的输入）检测光刻设备LA当前正在过程窗口内何处操作，以预测是否由于例如次优处理而可能存在缺陷（在图3中由第二标度SC2中指向“0”的箭头描绘）。

量测工具MT可以向计算机系统CL提供输入以实现准确的模拟和预测，并且可以向光刻设备LA提供反馈以标识可能的漂移，例如在光刻设备LA的校准状态下（在图3中由第三标度SC3中的多个箭头描绘）。

可以提供许多不同形式的量测工具MT，用于测量使用光刻图案化设备创建的结构。量测工具MT可以使用电磁辐射来调查结构。辐射的特性（例如波长、带宽、功率）可能会影响工具的不同测量特点，较短的波长通常允许提高分辨率。辐射波长对量测工具可以实现的分辨率有影响。因此，为了能够测量具有小尺寸特征的结构，具有短波长辐射源的量测工具MT是优选的。

辐射波长可能影响测量特点的另一方式是穿透深度以及在辐射波长下待检查材料的透明度/不透明度。取决于不透明度和/或穿透深度，辐射可以被用于以透射或反射方式进行的测量。测量类型可能会影响是否获得关于结构/衬底的表面和/或主体内部的信息。因此，在为量测工具选择辐射波长时，穿透深度和不透明度是要考虑的另外的要素。

为了实现对光刻图案化结构的测量的较高分辨率，具有短波长的量测工具MT是优选的。这可以包括比可见光波长短的波长，例如在电磁光谱的UV、EUV和X射线部分中的波长。硬X射线方法（诸如透射小角度X射线散射（TSAXS））利用了硬X射线的高分辨率和高穿透深度，因此可以以透射方式进行操作。另一方面，软X射线和EUV不会穿透目标太远，但可能会在待检测的材料中引起丰富的光学响应。这可能是由于许多半导体材料的光学特性以及由于这些结构的大小与检测波长相当。因此，例如通过成像光刻图案化结构或通过分析来自光刻图案化结构的衍射图案，EUV和/或软X射线量测工具MT可以以反射方式进行操作。

针对硬X射线、软X射线和EUV辐射，由于缺乏所需波长的高亮度辐射源，在大批量制造（HVM）应用中的应用可能会受到限制。在硬X射线的情况下，工业应用中常用的源包括X射线管。X射线管（包括例如基于液态金属阳极或旋转阳极的高级X射线管）可能相对实惠且紧凑，但可能缺乏HVM应用所需的亮度。当前存在诸如同步加速器光源（SLS）和X射线自由电子激光器（XFEL）等高亮度X射线源，但它们的尺寸（>100m）和高成本（数亿欧元）使其对于量测应用来说过于庞大和昂贵。类似地，缺乏足够明亮的EUV和软X射线辐射源的可用性。

在图4中描绘了诸如散射仪之类的量测设备的一个示例。它可以包括将辐射5投影到衬底W上的宽带（例如白光）辐射投影仪2。反射或散射的辐射10被传递到光谱仪检测器4，该光谱仪检测器4测量被镜面反射的辐射的光谱6（即，作为波长λ的函数的强度I的测量结果）。通过该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与图4的底部所示的模拟光谱库进行比较，可以由处理单元PU重构产生检测到的光谱的结构或轮廓8。通常，针对重构，该结构的一般形式是已知的，并且通过该结构被制造的过程的知识假设一些参数，仅有该结构的几个参数要通过散射测量数据来确定。这种散射仪可以被配置为法向入射散射仪或斜入射散射仪。

在图5中描绘了诸如图4所示的散射仪之类的量测设备的示例的透射版本。透射的辐射11被传递到光谱仪检测器4，该光谱仪检测器4测量光谱6，如针对图4讨论的那样。这种散射仪可以被配置为法向入射散射仪或斜入射散射仪。可选地，透射版本使用波长<1 nm、可选地波长<0.01 nm、可选地波长<0.01 nm的硬X射线辐射。

作为光学量测方法的替代方案，也考虑使用硬X射线、软X射线或EUV辐射，例如具有以下波长范围中的至少一个的辐射：波长<0.01 nm、波长<0.1 nm、波长<1 nm、波长在0.01 nm和100 nm之间、波长在0.01 nm到50 nm之间、波长在1 nm到50 nm之间、波长在1 nm和20 nm之间、波长在5 nm和20 nm之间以及波长在10 nm和20 nm之间。在上面提出的波长范围中的一个波长范围内起作用的量测工具的一个示例是透射小角度X射线散射（T-SAXS，如在US 2007224518A中一样，其内容通过引用被全部并入本文中）。由Lemaillet等人于2013年在SPIE论文集第8681页上发表的“Intercomparison between optical and X-rayscatterometry measurements of FinFET structures（FinFET结构的光学和X射线散射测量之间的相互比较）”中讨论了使用T-SAXS进行的轮廓（CD）测量。要注意的是，在美国专利公开No. 2019/003988A1和美国专利公开No. 2019/215940A1中描述了激光产生的等离子体（LPP）x射线源的使用，通过引用将所述美国专利公开的全部内容并入本文中。在掠入射时使用X射线（GI-XRS）和极紫外（EUV）辐射的反射测量技术可以被用于测量衬底上的膜和叠层的特性。在反射测量的一般领域内，可以应用测角和/或光谱技术。在测角中，具有不同入射角的反射束的变化可以被测量。另一方面，光谱反射计（使用宽带辐射）测量以给定角度反射的波长光谱。例如，在制造用于EUV光刻的掩模版（图案形成装置）之前，EUV反射计已被用于检查掩模坯件。

可能的是，应用范围对在例如硬X射线、软X射线或EUV域中的波长的使用不够充分。公开的专利申请US 20130304424A1和US2014019097A1（Bakeman等人/KLA）描述了混合量测技术，其中使用x射线进行的测量和波长在120 nm和2000 nm范围内的光学测量被组合在一起以获得参数（诸如CD）的测量结果。CD测量结果是借助于通过一个或多个共同点耦合x射线数学模型和光学数学模型而被获得的。通过引用将所引用的美国专利申请的内容全部并入本文中。

图6描绘了量测设备302的示意性表示，其中上述辐射可以被用于测量衬底上的结构的参数。图6中提出的量测设备302可以适合于硬X射线、软X射线和/或EUV域。

图6仅通过示例图示了量测设备302的示意性物理布置，该量测设备302包括可选地在掠入射中使用硬X射线、软X射线和/或EUV辐射的光谱散射仪。可以以角度分辨散射仪的形式提供替代形式的检查设备，该角度分辨散射仪可以使用与在较长波长下操作的常规散射仪类似的法向或近法向入射的辐射，并且也可以使用方向与平行于衬底的方向成大于或的辐射。可以以透射散射仪的形式提供替代形式的检查设备，图5中的配置适用于该检查设备。

检查设备302包括辐射源或所谓的照射源310、照射系统312、衬底支撑件316、检测系统318、398和量测处理单元（MPU）320。

该示例中的照射源310用于EUV、硬X射线或软X射线辐射的生成。照射源310可以基于图6所示的高次谐波生成（HHG）技术，并且它也可以是其他类型的照射源，例如液态金属射流源、逆康普顿散射（ICS）源、等离子体通道源、磁波荡器源、自由电子激光（FEL）源、紧凑型存储环源、放电产生的等离子体源、软X射线激光源、旋转阳极源、固体阳极源、粒子加速器源、微焦点源或激光产生的等离子体源。

HHG源可以是具有用于HHG生成的固体介质的固体源、气体射流/喷嘴源、毛细管/光纤源或气室源。

针对HHC源的示例，如图6所示，辐射源的主要组件是可操作以发射泵浦辐射的泵浦辐射源330和气体递送系统332。可选地，泵浦辐射源330是激光器，可选地，泵浦辐射源330是脉冲高功率红外或光学激光器。泵浦辐射源330可以是例如具有光学放大器的基于光纤的激光器，在需要时，产生的红外辐射脉冲可以持续例如小于1 ns（1纳秒）每脉冲，脉冲重复率高达几兆赫。红外辐射的波长可以在200 nm至10µm的范围内，例如在1 μm（1微米）的区域中。可选地，激光脉冲作为第一泵浦辐射340被递送到气体递送系统332，其中在气体中，一部分辐射被转换到比第一辐射更高的频率而成为发射辐射342。气体源334将合适的气体递送到气体递送系统332，其中可选地，通过电源336离子化气体。气体递送系统332可以是切割管。

由气体递送系统332提供的气体限定气体目标或气体靶，它可以是气流或静态体积。气体可以是例如空气、氖气（Ne）、氦气（He）、氮气（N₂）、氧气（O₂）、氩气（Ar）、氪气（Kr）、氙气（Xe）、二氧化碳及其组合。这些可以是同一设备内的可选选项。发射辐射可以包含多个波长。如果发射辐射是单色的，那么测量计算（例如重构）可以被简化，但产生具有多个波长的辐射更容易。发射辐射的发射发散角可以是波长相关的。例如，当对不同材料的结构进行成像时，不同的波长可以提供不同水平的对比度。例如，针对金属结构或硅结构的检查，不同的波长可以被选择为用于成像（碳基）抗蚀剂的特征的波长，或者用于检测这种不同材料的污染的波长。可以设置一个或多个滤波装置344。例如，诸如铝（Al）或锆（Zr）薄膜之类的滤波器可以用于切割基频IR辐射，以防止进一步传递到检查设备中。可以设置光栅（未示出），以从生成的那些波长中选择一个或多个具体波长。可选地，照射源包括被配置为被抽空的空间，并且气体递送系统被配置为在该空间中提供气体目标。可选地，考虑到SXR和/或EUV辐射在空气中传播时会被吸收，因此一些或全部束路径可以被包含在真空环境内。辐射源310和照射光学器件312的各种组件可以是可调整的，以在同一设备内实现不同的量测‘方案’。例如，不同的波长和/或偏振可以是可选择的。

取决于被检查结构的材料，不同的波长可能会提供到较低层中的期望水平的穿透。为了分辨最小器件特征和最小器件特征中的缺陷，则短波长可能是优选的。例如，在0.01nm至20 nm范围内、或可选地1nm至10 nm范围内、或可选地10至20 nm范围内的一个或多个波长可以被选择。当从半导体制造中的感兴趣的材料反射时，短于5 nm的波长可能会受到非常低的临界角的影响。因此，选择大于5 nm的波长可以以更高的入射角提供更强的信号。另一方面，如果检查任务是检测某种材料的存在，例如用以检测污染，则高达50 nm的波长可能是有用的。

来自辐射源310的经滤波的束342可以进入检查室350，其中包括感兴趣的结构的衬底W被衬底支撑件316保持，以用于在测量位置处进行的检查。感兴趣的结构被标记为T。可选地，检查室350内的大气可以被真空泵352维持未接近真空，使得SXR和/或EUV辐射可以穿过环境而没有过度衰减。照射系统312具有将辐射聚焦为聚焦束356的功能，并且可以包括例如二维曲面镜或一系列一维曲面镜，如在公开的美国专利申请US2017/0184981A1（通过引用将其内容全部并入本文）中描述的那样，如上面所提及。当投影到感兴趣的结构上时，执行聚焦，以实现直径小于10 μm的圆形或椭圆形光斑S。衬底支撑件316包括例如XY平移平台和旋转平台，通过它们，衬底W的任何部分可以被带到束的焦点以处于期望定向。因此，辐射光斑S被形成在感兴趣的结构上。可替换地或附加地，衬底支撑件316包括例如倾斜平台，它可以将衬底W倾斜一定角度以控制聚焦束在感兴趣的结构T上的入射角。

可选地，照射系统312向参考检测器314提供参考辐射束，该参考检测器314可以被配置为测量经滤波的束342中的不同波长的光谱和/或强度。参考检测器314可以被配置为生成信号315，信号315被提供给处理器320，并且滤波器可以包括关于经滤波的束342的光谱和/或经滤波的束中的不同波长的强度的信息。

反射辐射360被检测器318捕获，并且光谱被提供给处理器320以用于计算目标结构T的特性。照射系统312和检测系统318因此形成检查设备。该检查设备可以包括在US2016282282A1中描述的种类的硬X射线、软X射线和/或EUV光谱反射仪，通过引用将US2016282282A1的内容全部并入本文中。

如果目标Ta具有一定的周期性，则聚焦束356的辐射也可能被部分衍射。衍射辐射397遵循相对于入射角处于被明确限定的角度的另一路径，然后是反射辐射360。在图6中，所绘制的衍射辐射397被以示意性方式绘制，并且衍射辐射397可以遵循除了绘制的路径之外的许多其他路径。检查设备302还可以包括另外的检测系统398，检测系统398检测和/或成像衍射辐射397的至少一部分。在图6中，单个另外的检测系统398被绘制，但是检查设备302的实施例还可以包括多于一个的另外的检测系统398，它被布置在不同位置处以检测和/或成像在多个衍射方向上的衍射辐射397。换言之，撞击在目标Ta上的聚焦辐射束的（更高）衍射阶由一个或多个另外的检测系统398检测和/或成像。一个或多个检测系统398生成被提供给量测处理器320的信号399。信号399可以包括衍射光397的信息和/或可以包括从衍射光397获得的图像。

为了辅助光斑S与期望产品结构的对准和聚焦，检查设备302还可以提供在量测处理器320的控制下使用辅助辐射的辅助光学器件。量测处理器320还可以与操作平移平台、旋转和/或倾斜平台的位置控制器372通信。处理器320经由传感器接收关于衬底的位置和定向的高度准确的反馈。传感器374可以包括例如干涉仪，它可以给出在皮米区域中的准确性。在检查设备302的操作中，由检测系统318捕获的光谱数据382被递送给量测处理单元320。

如所提及的那样，检查设备的替代形式使用可选地法向入射或近法向入射的硬X射线、软X射线和/或EUV辐射，例如用以执行基于衍射的不对称性测量。另一替代形式的检查设备使用硬X射线、软X射线和/或EUV辐射，其方向与平行于衬底的方向成大于或。在混合量测系统中可以提供两种类型的检查设备。要测量的性能参数可以包括重叠（OVL）、临界尺寸（CD）、在光刻设备印刷目标结构时光刻设备的焦距、相干衍射成像（CDI）和分辨率重叠（ARO）量测。硬X射线、软X射线和/或EUV辐射可以例如具有小于100 nm的波长，例如使用在范围5nm至30 nm内的辐射，可选地在10 nm至20 nm范围内的辐射。辐射在性质上可能是窄带或宽带。辐射可能在具体波长带中具有离散的峰值，或者可能具有更连续的性质。

与当今生产设施中使用的光学散射仪一样，检查设备302可以被用于测量在光刻单元内处理的抗蚀剂材料内的结构（显影检查或ADI后），和/或测量在更硬的材料下形成之后的结构（蚀刻检查或AEI后）。例如，在衬底已经被显影设备、蚀刻设备、退火设备和/或其他设备处理之后，可以使用检查设备302来检查衬底。

量测工具MT（包括但不限于上面提及的散射仪）可以使用来自辐射源的辐射来执行测量。由量测工具MT使用的辐射可以是电磁辐射。辐射可以是光学辐射，例如电磁光谱的红外、可见和/或紫外部分中的辐射。量测工具MT可以使用辐射来测量或检查衬底的特性和各个方面，例如半导体衬底上的光刻曝光图案。测量的类型和质量可能取决于由量测工具MT使用的辐射的若干特性。例如，电磁测量的分辨率可能取决于辐射的波长，例如由于衍射极限，较小的波长能够测量较小的特征。为了测量具有小尺寸的特征，可能优选地使用具有短波长的辐射，例如EUV、硬X射线（HXR）和/或软X射线（SXR）辐射来执行测量。为了在特定波长或波长范围执行量测，量测工具MT需要访问提供该/那些（多个）波长的辐射的源。存在用于提供不同波长的辐射的不同类型的源。取决于由源提供的（多个）波长，可以使用不同类型的辐射生成方法。针对极紫外（EUV）辐射（例如1 nm到100 nm）和/或软X射线（SXR）辐射（例如0.1 nm到10 nm），源可以使用高次谐波生成（HHG）或上面提及的任何其他类型的源获得（多个）期望波长的辐射。

图7示出了照射源310的实施例600的简化示意图，该照射源310可以是用于高次谐波生成（HHG）的照射源。相对于图6描述的量测工具中的照射源的一个或多个特征也可以适当地存在于照射源600中。照射源600包括腔室601，并且被配置为接收具有由箭头指示的传播方向的泵浦辐射611。此处所示的泵浦辐射611是来自泵浦辐射源330的泵浦辐射340的示例，如图6所示。泵浦辐射611可以通过辐射输入装置605被引导到腔室601中，该辐射输入装置605可以是视口，可选地由熔融石英或类似材料制成。泵浦辐射611可以具有高斯或中空的（例如环形的）横截面轮廓，并且可以入射（可选地，被聚焦）在腔室601内的气流615上，该气流615具有由第二箭头指示的流动方向。气流615包括特定气体（例如空气、氖气（Ne）、氦气（He）、氮气（N₂）、氧气（O₂）、氩气（Ar）、氪气（Kr）、氙气（Xe）、二氧化碳及其组合）的小体积，其称为气体团或气体目标（例如几立方毫米），其中气体压力高于特定值。气流615可以是稳定流。也可以使用其他介质，诸如金属等离子体（例如铝等离子体）。

照射源600的气体递送系统被配置为提供气流615。照射源600被配置为在气流615中提供泵浦辐射611以驱动发射辐射613的生成。在其中生成至少大部分发射辐射613的区域被称为相互作用区域。相互作用区域可以从几十微米（针对紧密聚焦的泵浦辐射）到几毫米或厘米（针对适度聚焦的泵浦辐射）、甚或高达几米（针对非常松散聚焦的泵浦辐射）不等。气体递送系统被配置为提供气体目标，以用于在气体目标的相互作用区域处生成发射辐射，并且可选地，照射源被配置为接收泵浦辐射并且在相互作用区域处提供泵浦辐射。可选地，气流615由气体递送系统提供到抽空或几乎抽空的空间中。气体递送系统可以包括气体喷嘴609，如图6所示，气体喷嘴609包括位于气体喷嘴609的出口平面中的开口617。从开口617提供气流615。气体捕集器用于通过提取残余气流并且在腔室601内维持真空或接近真空的大气将气流615限制在一定体积内。可选地，气体喷嘴609可以由厚壁管和/或高导热材料制成，以避免由于高功率泵浦辐射611引起的热变形。

可以想象，也可以使用以从微米级喷嘴到米级喷嘴的放大或缩小版本使用气体喷嘴609的尺寸。这种大范围的尺寸确定来自以下事实，即，可以对设置进行缩放，使得在气流处的泵浦辐射强度最终达到特定范围，这可能对需要针对不同的泵浦辐射能量确定不同的尺寸的发射辐射有益，泵浦辐射可以是脉冲激光并且脉冲能量可以从几十微焦耳到焦耳不等。可选地，气体喷嘴609具有较厚的壁，以减少由热膨胀效应引起的喷嘴变形，这可以通过例如相机被检测到。具有较厚的壁的气体喷嘴可以产生变化减小的稳定的气体团。可选地，照射源包括靠近气体喷嘴的气体捕集器，以维持腔室601的压力。

由于泵浦辐射611与气流615的气体原子的相互作用，气流615可以将泵浦辐射611的一部分转换为发射辐射613，这可以是图6所示的发射辐射342的示例。发射辐射613的中心轴线可以与入射泵浦辐射611的中心轴线共线。发射辐射613可以具有在X射线或EUV范围内的波长，其中波长在从0.01 nm到100 nm的范围内，可选地在从0.1 nm到100 nm的范围内，可选地在从1 nm到100 nm的范围内，可选地在从1 nm到50 nm的范围内，或可选地在从10 nm到20 nm的范围内。

在操作中，发射辐射613束可以穿过辐射输出装置607，并且随后可以被可以是图6中的照射系统312的示例的照射系统603操纵和引导到要检查以进行量测测量的衬底。发射辐射613可以被引导（可选地，被聚焦）到衬底上的结构。

因为空气（事实上是任何气体）大量吸收SXR或EUV辐射，所以气流615和要检查的晶片之间的体积或空间可以被抽空或几乎抽空。由于发射辐射613的中心轴线可以与入射泵浦辐射611的中心轴线共线，因此泵浦辐射611可能需要被阻挡以防止它穿过辐射输出装置607并且进入照射系统603。这可以通过将图6所示的滤波装置344并入到辐射输出装置607中来完成，该辐射输出装置607被放置在发射束路径中并且对泵浦辐射不透明或几乎不透明（例如对于红外或可见光不透明或几乎不透明），但对发射辐射束至少部分透明。可以使用锆或多层组合的多种材料制造该滤波器。当泵浦辐射611具有中空的（可选地，环形的）横截面轮廓时，滤波器可以是中空的（可选地，环形的）块。可选地，滤波器与发射辐射束的传播方向不垂直且也不平行，以具有高效的泵浦辐射滤波。可选地，滤波装置344包括中空块和薄隔膜滤波器，诸如铝（Al）或锆（Zr）薄隔膜滤波器。可选地，滤波装置344还可以包括高效地反射发射辐射但较差地反射泵浦辐射的反射镜，或者包括高效地透射发射辐射但较差地透射泵浦辐射的丝网。

本文描述了用于获得可选地处于泵浦辐射的高次谐波频率的发射辐射的方法、设备和装配件。通过该过程输出的辐射（可选地，使用非线性效应以生成处于所提供的泵浦辐射的谐波频率的辐射的HHG）可以被提供为量测工具MT中的辐射，以用于衬底的检查和/或测量。如果泵浦辐射包括短脉冲（即，几个循环），那么生成的辐射不一定恰好处于泵浦辐射频率的谐波处。衬底可以是光刻图案化衬底。也可以在光刻设备LA和/或光刻单元LC中提供通过该过程获得的辐射。泵浦辐射可以是脉冲辐射，它可以在短的突发时间内提供高峰值强度。

泵浦辐射611可以包括具有比发射辐射的一个或多个波长高的一个或多个波长的辐射。泵浦辐射可以包括红外辐射。泵浦辐射可以包括（多个）波长在500 nm到1500 nm范围内的辐射。泵浦辐射可以包括（多个）波长在800 nm到1300 nm范围内的辐射。泵浦辐射可以包括（多个）波长在900 nm到1300 nm范围内的辐射。泵浦辐射可以是脉冲辐射。脉冲泵浦辐射可以包括持续时间在飞秒范围内的脉冲。

针对一些实施例，发射辐射（可选地，高次谐波辐射）可以包括（多个）泵浦辐射波长的一个或多个谐波。发射辐射可以包括在电磁光谱的极紫外、软X射线和/或硬X射线部分中的波长。发射辐射613可以包括在小于1 nm的范围、小于0.1 nm的范围、小于0.01 nm的范围、0.01 nm至100 nm的范围、0.1 nm至100 nm的范围、0.1 nm至50 nm的范围、1 nm至50 nm的范围和10 nm至20 nm的范围中的一个或多个范围内的波长。

辐射（诸如上述高次谐波辐射）可以被提供以作为量测工具MT中的源辐射。量测工具MT可以使用源辐射对光刻设备曝光的衬底执行测量。测量可以用于确定衬底上的结构的一个或多个参数。与使用较长波长（例如可见辐射、红外辐射）相比，使用较短波长的辐射（例如上述波长范围中所包括的EUV、SXR和/或HXR波长）可以允许量测工具分辨结构的较小特征。波长较短的辐射（诸如EUV、SXR和/或HXR辐射）也可以深入到诸如图案化衬底等材料中，这意味着可以对衬底上的较深层进行量测。波长较长的辐射可能无法到达这些较深的层。

在量测工具MT中，源辐射可以被从辐射源发射并且被引导到衬底上的目标结构（或其他结构）上。源辐射可以包括EUV、SXR和/或HXR辐射。目标结构可以反射、透射和/或衍射入射到目标结构上的源辐射。量测工具MT可以包括用于检测衍射辐射的一个或多个传感器。例如，量测工具MT可以包括用于检测正（+1）和负（-1）第一衍射阶的检测器。量测工具MT还可以测量被镜面反射的或透射的辐射（0阶衍射辐射）。用于量测的其他传感器可以存在于量测工具MT中，例如用于测量其他衍射阶（例如更高的衍射阶）。

在示例光刻量测应用中，可以使用光学柱将HHG生成的辐射聚焦到衬底上的目标上，该光学柱可以被称为照射器，其将辐射从HHG源传送到目标。然后，HHG辐射可以被从目标反射、被检测和被处理，例如用于测量和/或推断目标的特性。

气体目标HHG配置可以被大致划分为三个单独的类别：气体射流、气室和气体毛细管。图7描绘了示例气体射流配置，其中气体团被引入到驱动辐射激光束中。在气体射流配置中，驱动辐射与固体部分的相互作用被保持在最低限度。气体团可以例如包括垂直于驱动辐射束的气流，气体团被封闭在气室内。在气体毛细管设置中，保持气体的毛细管结构的尺寸在横向方向上很小，使得它显著影响驱动辐射激光束的传播。毛细管结构例如可以是中空芯纤维，其中中空芯被构造为容纳气体。

气体射流HHG配置可以提供相对的自由度来对远场中驱动辐射束的空间轮廓进行整形，因为它不受气体毛细管结构施加的限制。气体射流构造也可能具有不太严格的对准公差。另一方面，气体毛细管可以提供驱动辐射和气态介质的增加的相互作用区，这可以优化HHG过程。

为了例如在量测应用中使用HHG辐射，HHG辐射与气体目标下游的驱动辐射分离。针对气体射流和气体毛细管配置，HHG和驱动辐射的分离可能不同。在这两种情况下，驱动辐射抑制方案都可以包括用于从短波长辐射中滤除任何剩余的驱动辐射的金属透射滤波器。然而，在可以使用这种滤波器之前，应该将驱动辐射的强度从其在气体目标处的强度显著降低，以避免损坏滤波器。可以被用于这种强度降低的方法因气体射流和毛细管配置而异。针对气体射流HHG，由于聚焦到气体目标上的驱动辐射束的形状和空间轮廓（也可以被称为空间分布和/或空间频率）的相对自由度，这可以被设计为使得驱动辐射束在远场中沿着短波长辐射传播的方向具有低强度。远场中的这种空间分离意味着可以使用孔径来阻挡驱动辐射并且降低其强度。

相比之下，在气体毛细管结构中，束穿过气态介质时的空间轮廓可能在很大程度上由毛细管决定。可以通过毛细管结构的形状和材料来确定驱动辐射的空间轮廓。例如，在将中空芯光纤用作毛细管结构的情况下，光纤结构的形状和材料确定了支持哪些驱动辐射模式传播通过光纤。针对大多数标准光纤，支持的传播模式会产生其中高强度的驱动辐射与高强度的HHG辐射重叠的空间轮廓。例如，驱动辐射强度可以在远场中以高斯或接近高斯轮廓为中心。

上述设备可以被用于使用在上文和/或以下文本中提及的方法实施例获得用于参数推断的信号，和/或引起方法实施例的执行。

针对基于模型的重构，可能需要经由校准测量获得完整的测量系统的知识。这些可以包括静态系统参数的离线校准以及不同参数的在线校准。这些参数可以与样本参数一起用于正向建模。这些样本参数在正向建模中是浮动，这些样本参数中的一些可能是感兴趣的参数（POI），例如显影后和/或蚀刻后的重叠、焦距、CD、（3D）边缘放置误差（EPE）、侧壁角度、倾斜角度、蚀刻深度、高度、厚度和（3D）轮廓测量，而其他可能是干扰参数。目标可能是使模拟信号与测量信号一致，从而获得最佳地描述测量结果的POI。这种方法有以下缺点：

·需要大量的系统知识才可用于在模拟和测量之间达成一致；

·需要监测波动的系统参数并且将其包括在正向模型中；

·取决于优化，针对纳米片等复杂结构，许多样本参数（POI和干扰）必须是浮动的。

针对数据驱动的方法，必须训练大型（卷积）神经网络（CNN）或变分自动编码器（VAE）。在训练之后，可以通过它们解析测量的输入信号并且报告POI。为了能够解释复杂的样本结构和测量设置，CNN以及VAE都可能需要具有大量节点的许多层。因此，需要训练的权重数量很容易达到10⁶。为了使训练成功，需要提供大量标记的参考数据。这本身就很困难，因为简单的模拟往往不够，因为它们没有涵盖测量系统或样本结构的预期变化范围。而且，以例如TEM图像等形式标记的数据既昂贵又耗时。使用次优参考数据进行训练可能会导致错误的POI推断，由于CNN和VAE的黑匣子模式，这种错误的POI推断很难被检测到。也可以尝试用模拟数据训练神经网络或VAE来补充可用的标记参考数据，但在这种情况下，传感器校准的挑战再次出现。

为了放宽基于模型的重构对以非常高的准确性知道测量系统和样本结构的要求，可以使用以下基于混合模型的重构方法，它是以基于模型的方法为基础的：

·在可以测量的样本集中，一个或多个POI可能会受到扰动（这也可能是通过自然变化，诸如衬底上的空间指纹）。

·使用标识数据集中的主要变化的分解方法，例如通过主分量分析（PCA）或独立分量分析（ICA），分解测量数据（例如检测器图像）。在专利申请EP21209747.1中给出了关于分解方法的更多信息，通过引用将该专利申请的全部并入本文中。

o例如通过在执行分解之前在自相关空间中的深度滤波，傅里叶分析也可以被用于访问或获取主成分。在WO2021121906A1中给出了关于在自相关空间技术中的深度滤波的更多信息，通过引用将WO2021121906A1的全部并入本文中。

o每个PCA/ICA分量与测量数据中的变化（POI的扰动）相关联。如果数据集中的多个参数以相关的方式变化，则PCA可能无法完美地拆分信号（即，分量1=凹槽蚀刻，分量2=硬掩模高度）。但这可能是可接受的。主分量可以始终挑选出信号中的主要变化，这可能比原始检测器图像更容易与模拟相匹配。

·对与测量的叠层(可选地，测量的叠层和传感器特性)匹配的标称叠层执行模拟，测量的叠层和传感器特性可选地可以实际知道。可以使用模拟的输入（几何）参数来执行模拟。模拟可能只能粗略地表示真实系统。例如，模拟中可能缺少细节，如边缘圆角或线边缘粗糙度。传感器特性（诸如照射束的光谱权重）也可能在模拟中仅粗略近似。然而，模拟数据集中可能存在与测量数据中相同的主要变化（扰动）。

·可以以与测量数据相同或类似的方式（即，PCA或ICA）应用分解。注意，这与例如EP2020621A1中描述的一些其他用途形成对比，在EP2020621A1中，从模拟中导出的PCA分量也被用于测量数据中的数据减少。

·可以计算成本函数。成本函数可以反映每个单独分量（可选地PCA分量）的投影差异，作为测量和模拟情况之间的参数扰动的函数。

其中i是PCA分量的指数，并且j是扰动的指数。可以应用附加的权重函数来加速收敛。

·合适的最小化算法可以更新模拟的输入（几何）参数，并且可以迭代该过程。因此，这种优化只寻找测量集中的主要变化，而不是模拟和检测到的原始数据之间的完美匹配。

·可以遵循迭代重构程序。在一个示例中，优化中包括PCA/ICA分量的至少一部分，例如第一个或前几个分量。一旦模型粗略收敛，可以将一个或多个附加分量添加到成本函数，并且将增加的细节添加到模拟样本，以获得模型和测量值之间越来越详细的匹配。

一个实施例是使用上述方法来测量环栅（GAA）晶体管的横向蚀刻深度。GAA是一种改进的晶体管结构，其中栅极从所有侧接触沟道。GAA器件可以使用竖直堆叠的纳米片，这些纳米片由单独的水平片构成，竖直堆叠的纳米片的所有侧被栅极材料包围。具有不同材料（例如Si和SiGe层）的交替层的超晶格形成了纳米片的基础。关键步骤包括沟道释放蚀刻以去除牺牲层，即，SiGe层。GAA可能会带来重大的量测挑战。一个示例是测量具有由不同蚀刻时间引起的不同横向蚀刻深度的不同GAA结构。SXR对蚀刻深度敏感，并且能够监测/控制各个纳米片，而大多数传统技术只能给出平均特性。SXR也可以被用于硬掩模高度测量，并且可以以良好的灵敏度和参数去相关性观察到各个蚀刻深度。

一个实施例是使用上述方法测量具有不同材料的竖直堆叠的纳米片和/或交替层的横向蚀刻深度。具有不同材料的竖直堆叠的纳米片和/或交替层可以是环栅（GAA）晶体管、叉片晶体管（也称为叉片FET）和/或互补场效应晶体管（CFET）的一部分。这些结构（GAA、叉片晶体管和/或CFET）可能具有类似的轮廓，这对可见光测量具有挑战性。本公开中提及的适用于GAA的实施例也可以适用于叉片晶体管和/或CFET。在叉片晶体管中，nFET和pFET都可以被集成到同一结构中，其中介电壁可以将nFET和pFET分离。CFET可能被认为是GAA的一个更复杂的版本。与GAA相比，在CFET中，nFET线和pFET线可以彼此堆叠，以减少有源区占用空间。

实施例可能依赖于POI的变化，这可能是它们是需要监测的参数的情况。为了设置粗略的标称模型并且确定哪些参数在测量数据中主要地变化，访问有限的参考数据集（诸如实际结构的TEM或横截面SEM图像）可能有助于查明相关的变化参数被包括在建模中，而在建模中可以忽略静态或随机偏差。

这种方法的一个优点是，不需要测量系统的详细知识或监测，因为我们可以假设，由于设置稍有错误而导致的波动可能只会出现在较高的PCA/ICA分量中，并且这些分量不会被进一步处理。类似的论点适用于小样本结构偏差，这些小样本结构偏差不必被包括在参数扫描中，因为它们是在基于完整模型的重构中。与完全数据驱动的方法相比，不需要具有足够变化的大规模训练集。经由分解方法趋势拟合进行基于模型的重构能够使用粗略的模型和最少的例如传感器校准。

在一个实施例中，一种方法是仅将模型拟合到PCA系数行为的测量值（忽略分量之间的失配，以避免繁琐的校准）。

我们的结果示出，该方法使测量和模拟之间达到了极好的一致，并且允许按照每个测量点和样本重构蚀刻深度。由此产生的波动在预期范围内。模拟中所需的高度变化也与晶片上的预期波动一致。还观察到模拟和第二PCA分量之间的一致。最初的两种方法（基于模型的重构和数据驱动的重构）都无法处理缺乏系统知识和参考数据有限的问题。

在图8中示出了这种基于混合模型的重构方法的示例。该方法包括步骤801，步骤801将辐射照射到衬底上，并且用一个或多个检测器测量测量数据。测量数据与衬底上的一个或多个结构中的每个结构的至少一个测量结果相关。所述一个或多个结构可以是扰动的结构（例如一个或多个POI的扰动）。在测量GAA结构的横向蚀刻深度的示例中，扰动可能是由不同蚀刻时间引起的不同的横向蚀刻深度。例如，可以在设备的光瞳或图像平面处测量数据。附加地和/或可替换地，可以在与光瞳平面和图像平面不同的平面中测量所述数据。

该方法包括步骤803，步骤803使用分解方法分解测量数据以获得多个测量数据分量。分解方法标识测量数据中的主要变化。例如，分解方法是主分量分析（PCA）或独立分量分析（ICA）。可选地，例如通过在执行分解之前在自相关空间中的深度滤波，傅里叶分析也可以被用于访问或获取主分量。每个PCA/ICA分量与测量数据中的变化（即，一个或多个POI的扰动）相关联。

该方法包括步骤805，步骤805将由分解方法产生的测量数据的分量中的至少一部分（例如第一个或前几个分量）投射到检测器信号上。

该方法包括步骤811，步骤811输入标称参数并且对标称叠层执行模拟。标称参数可以包括叠层参数和/或设备(例如传感器、检测器和光学器件)参数。

该方法包括步骤813，步骤813基于所述一个或多个结构来获得与至少一个模拟相关的模拟数据。在步骤813中，可以模拟多个扰动的叠层（例如一个或多个POI的扰动）以获得模拟数据。在测量GAA结构的横向蚀刻深度的示例中，扰动可能是不同的横向蚀刻深度。在一个示例中，进一步基于至少一个测量结果进行所述模拟。

该方法包括步骤815，步骤815使用分解方法分解模拟数据以获得多个模拟数据分量。可以以与步骤803中相同或类似的方式进行所述分解。

该方法包括步骤817，步骤817将由分解方法产生的模拟数据的分量中的至少一部分（例如第一个或前几个分量）投射到检测器信号上。可以以与步骤805中相同或类似的方式进行步骤817。可选地，步骤817是将例如PCA分量中的至少一部分（例如第一个或前几个PCA分量）投射到4个检测器信号上。

该方法包括计算成本函数的步骤807。成本函数可以反映每个单独的分量的投射的差异，其是测量数据和模拟数据之间的参数扰动的函数。

该方法包括步骤809，步骤809获得每个参数扰动的平均投射。在测量GAA结构的横向蚀刻深度的示例中，步骤807可以获得每个横向蚀刻深度的平均投射。

该方法包括步骤819，步骤819对分量进行移位和/或缩放，以实现模拟数据和测量数据的结果之间的最优匹配。

该方法包括步骤810，步骤810在模拟数据分量的至少一部分（例如第一个或前几个模拟数据分量）和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配。

该方法包括步骤823，步骤823评估拟合的最小二乘成本，可选地评估在4个点中进行拟合的最小二乘成本。

该方法包括步骤821，步骤821使用合适的最小化算法更新用于所述模拟的输入（几何）参数。可以经由迭代重构程序迭代该过程，例如将步骤823的结果馈送到步骤813。

在图8的步骤之后，推断/提取衬底的特征。该特征可以是POI。该特征可以是上面提及的制造过程的参数，可选地，是半导体制造过程的参数，可选地，是光刻过程和/或蚀刻过程的参数。衬底的特征包括衬底上的结构的参数/特征。

在图8中，所有步骤都是可选的，并且可以选择至少一部分步骤用于量测应用。例如，步骤809、810、811和819中的一个或多个可以是可选的，并且可以被跳过。

图8A示出了这种基于混合模型的重构的示例方法，其中移除了可选步骤。作为步骤801的将辐射照射到衬底上以获得测量数据的替代方案，也可以通过其他方式获得测量数据。该方法包括步骤803，步骤80使用分解方法分解测量数据以获得多个测量数据分量。如上面阐述的那样，还获得813模拟数据，并且分解815模拟数据。在步骤807中，计算用于测量数据分量和模拟数据分量的成本函数，以便使模拟数据分量的至少一部分与测量数据分量的至少一部分相匹配。匹配可以被包括在步骤807中，并且不需要在图8的单独步骤810中进行匹配。基于成本函数，可以移位和缩放模拟数据以实现更接近的匹配。

图8B示出了包括一些方法步骤的又一示例方法，这些方法步骤可以作为在图8和8A中产生的方法步骤的替代或补充使用。在步骤802中，获得测量数据。根据上述步骤803对测量数据进行分解。如上面阐述的那样，以类似的方式获得813模拟数据，并且分解815模拟数据。成本函数被确定807，并且用于更新（例如缩放和/或移位）模拟数据以实现匹配。然后，可以将更新的模拟数据提供为获得的数据，并且对更新的模拟数据进行分解以进行进一步的匹配。这可以是迭代过程。一旦匹配过程完成，可以基于匹配的模拟数据提取825衬底和/或衬底上的结构的一个或多个特征。

计算成本函数并且更新模拟数据分量以使模拟数据分量与测量数据分量相匹配（即，通过减小成本函数）的过程可以是迭代过程，如由在图8、8A和8B中的箭头所描绘的那样。匹配过程可以包括使用最小化算法，以通过适应/缩放模拟数据来减小成本函数的大小。

在一个实施例中，用于获得测量数据的辐射（测量辐射）可以包括硬X射线或软X射线辐射中的一种或两种。即，测量辐射可以包括在0.01 nm至50 nm的范围内的一个或多个波长，可选地在0.01 nm至20 nm的范围内的一个或多个波长，可选地在1 nm至10 nm的范围内的一个或多个波长，以及可选地在10 nm至20 nm的范围内的一个或多个波长。针对上述方法，与波长较长的光（例如可见光）相比，使用HXR和/或SXR的优点：1. 针对波长较短的光，信号信息更丰富，因为存在传播顺序，这有助于获得更高的灵敏度；2. HXR和/或SXR信号具有极好的去相关性，HXR和/或SXR信号在可见光区域中的工作效果不佳。

测量数据可以包括由一个或多个检测器捕获的衍射辐射。辐射可以已被待测量衬底上的结构衍射。辐射可以已经在反射中、在透射中或在反射和透射中被衍射。在一些示例中，该结构可以是量测目标。该结构可以包括一个或多个衍射光栅。

一个实施例可以包括在其上存储有计算机程序产品的计算机可读记录介质，该计算机程序产品包括用于使处理器执行上面提及的方法的控制步骤的机器可读指令。一个实施例可以包括在其中包括机器可读指令的非暂时性计算机程序产品，在由计算机系统执行时，该机器可读指令被配置为使计算机系统至少引起上面提及的方法的执行。一个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，其描述了光学量测方法、POI推断方法、基于模型的重构方法和/或分析测量以获得关于光刻过程或其他制造过程的信息的方法。一个实施例可以包括计算机代码，该计算机代码包含描述了所述方法的一个或多个机器可读指令或数据序列。可以在例如图6的设备中的单元MPU和/或图3的控制单元CL内执行该计算机程序或代码。还可以提供其中存储有这种计算机程序或代码的数据存储介质（例如半导体存储器、磁盘或光盘等）。在现有的量测设备（例如图6所示的类型）已经在生产和/或在使用中的情况下，则可以通过提供更新的计算机程序产品来实现本发明的实施例，该计算机程序产品用于使处理器执行本文描述的一种或多种方法。计算机程序或代码可以可选地被布置为控制光学系统、衬底支撑件等，以在合适的多个目标上执行测量光刻过程或其他制造过程的参数的方法。计算机程序或代码可以更新光刻或其他制造过程和/或量测方案，以测量其他衬底。计算机程序或代码可以被布置为（直接或间接地）控制光刻设备或其他制造设备（例如蚀刻器）以对其他衬底进行图案化和处理。

照射源可以被设置在例如量测设备MT、检查设备、光刻设备LA和/或光刻单元LC中。

用于执行测量的发射辐射的特性可能会影响所获得测量结果的质量。例如，辐射束的横向束轮廓（横截面）的形状和尺寸、辐射的强度、辐射的功率谱密度等可能会影响由辐射执行的测量。因此，使源提供具有导致高质量测量的特性的辐射是有益的。

为了清晰起见，EP2020621A1中提及的方法如图10中的流程图所示。图11中还示出了本发明的一个实施例作为第二流程图，仅供比较。在本发明的实施例中，当对不同的数据使用相同的分解方法时，会获得不同的数据分量，即，不同的分解结果。分解结果被定义为对数据应用分解方法的结果。在EP2020621A1中，分解测量光谱（即，测量数据）是基于计算光谱（即，模拟数据）的主分量（即，数据分量），而不是彼此独立地分解测量光谱和计算光谱。在EP2020621A1中，获得了相同的数据分量，即，相同的分解结果，这意味着模拟数据分量和测量数据分量之间没有失配/差异。EP2020621A1中提及的方法与本发明的实施例之间存在显著差异：本发明的实施例通过吸收模拟数据的分解分量中的误差而允许将测量结果与不准确的模型相匹配。

可以使用协方差矩阵的奇异值分解方法（SVD）分解信号（诸如图像）。SVD可以将信号的相关部分与信号或图像中存在的噪声和/或干扰参数解耦。SVD的主分量（即，与最大奇异值相关的分量）可以被指派给信号中的解释信号变化最大的部分。例如，如果测量的设计的主要变化是重叠（OVL）变化，则SVD的第一（最大）分量很可能涉及与重叠OVL相关的变化。这可能是因为重叠可能是信号变化的最大因素。然后，该第一分量可以被用于推断关于信号或图像的知识。SVD也可以被用于清除信号。

虽然SVD是一个强大的工具，但它不使用先验信息。例如，图像的先验信息的一个源是检测器像素彼此之间的关系。SVD可以考虑检测器上的提供待分解信号的所有像素的相关性。可以考虑像素之间的相关性，而不管这些像素相对于彼此的位置如何。然而，实际上，与其他像素（例如邻近像素、沿着相关频率的周期性重复图案的像素等）相比，检测器上的一些像素可能与一些像素具有更高的相关性。期望通过考虑关于信号的物理信息来改进SVD方法。因此，本文提出仅考虑协方差矩阵的、其关系基于测量设置的物理特性而被预期的元素。作为简单的示例，人们只能观察记录的衍射图案中的像素，这些像素可能与所应用的辐射源的已知光谱的峰值相关。可以假设与这些峰值无关的任何像素仅记录噪声，并且可以在分解中被先验地丢弃。

先验信息可以用于确定相关性的示例情况如下：示例软X射线（SXR）工具可以同时使用多个波长对目标进行曝光。例如，由于使用了HHG源，这种多波长曝光可能是可行的，HHG源会产生驱动激光器的一系列介于约12 nm至18 nm之间的高次谐波，从而产生信息丰富的信号。因此，宽带SXR辐射可以在单次拍摄中提供深度信息。来自源的辐射可以被从目标结构衍射，其中衍射角可以取决于辐射的波长。由于这种波长相关的定位，在（像素化）检测器上观察到的光斑可以与谐波和波长相关。与具体波长相关的一对衍射阶仅彼此相关，而与其他衍射辐射无关。此外，与不同谐波（即，波长）相关的衍射信号不应相关。因此，考虑这种基于物理的信息可以有益于分解入射到全检测器上的信号。更一般地，当在执行分解时进行考虑时，关于检测器、辐射、结构、衬底和/或设置的任何其他特征的先验信息可能会提供优点。

本文描述了一种用于使用权重矩阵来适应测量数据的奇异值分解的方法，该权重矩阵表示与用于获得测量数据的量测设置相关的物理信息。所述物理信息也可以被称为至少一个测量结果的特性。

图9描绘了一种方法，包括获得902与由测量设备进行的至少一个测量结果相关的测量数据，该测量设备被配置为将辐射辐照到衬底上的一个或多个结构中的每个结构上。在步骤904中，可以基于至少一个测量结果的一个或多个特性来确定权重矩阵。权重矩阵可以被应用906于测量数据。将权重矩阵应用于测量数据可以基于至少一个测量结果的一个或多个特性将相关性添加至测量数据。在步骤908中，使用（如上面阐述的）分解方法对测量数据进行分解，以获得多个测量数据分量。获得910与基于一个或多个结构的至少一个模拟相关的模拟数据，并且使用与测量数据相同的分解方法分解912模拟数据，以获得多个模拟数据分量。在步骤914中，执行模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间的匹配过程。一旦模拟数据分量的至少一部分与测量数据分量的至少一部分匹配，就可以基于所述匹配来提取916衬底的特征。可以基于匹配的模拟数据分量和/或基于模拟数据来提取所述特征。

所述至少一个测量结果的特性可以包括与衬底上的结构相关的测量数据的一个或多个测量参数。测量数据的一个或多个测量参数可以例如包括用于辐射参数的相干信息、重叠、校平、轮廓测量、对准、临界尺寸、剂量和/或偏振。一个或多个测量参数可以例如包括测量设备的一个或多个特性。一个或多个测量参数可以例如包括用于照射衬底的辐射的一个或多个特性。辐射的一个或多个特性可以例如包括波长、强度分布和/或束形状。一个或多个测量参数可以例如包括衬底的一个或多个特性。

在如上所述将权重矩阵应用于测量数据之后，也可以以对应的方式将权重矩阵应用于模拟数据。也就是说，在分解模拟数据之前，可以将权重矩阵应用于模拟数据。

将权重矩阵应用于奇异值分解可以包括：确定测量数据的协方差矩阵，以及将权重矩阵应用于协方差矩阵以获得加权协方差矩阵。然后可以对加权协方差矩阵执行奇异值分解，以便基于奇异值分解获得多个测量数据分量。

考虑到测量结果的一个或多个特性的示例奇异值分解可以被如下执行：

1），其中X=测量数据，=平均值

数据围绕平均值以Z为中心，

2）

从中心数据创建协方差矩阵C

3） =最近的PD(C·W)

确定权重矩阵W并且将其应用于协方差矩阵。选择最近的正定矩阵作为。

4）

对执行奇异值分解。

5），其中K<N，并且N=size(U)

选择数量K个特征向量

6）

基于所选特征向量定义分解的分量。

在以上示例分解中，步骤3基于上述权重矩阵添加加权。

基于匹配的模拟数据和/或模拟数据分量提取特征825、916可以基于一个或多个全局和/或局部优化算法。这可以例如基于用于最小化成本函数以实现测量和模拟数据分量的匹配的算法。

在示例实现方式中，可以获得重叠测量数据，并且可以获得模拟重叠数据。模拟数据可以是通过模拟被获得的，该模拟已经被设置为表示通过其获得测量数据的测量结果。测量数据可以包括由一个或多个检测器捕获的衍射辐射。相应地，所述模拟可以输出模拟衍射图像，这些模拟衍射图像可以形成模拟数据。在示例设置中，衍射图案可以形成单个线（例如水平线），不同的衍射阶沿着该线并排放置。在一些实例中，该线可以是弯曲的。线的弯曲可以是平缓的，使得衍射图案维持主导方向。

可以使用标准方法预处理模拟数据。在一个示例预处理步骤中，二维（2D）模拟衍射图像可以被简化为一维（1D）数据。例如，这可以通过沿着竖直轴线对2D衍射图像求和来实现。该求和可以是沿着2D图像的竖直方向的衍射辐射的强度。在此上下文中，竖直可以被理解为在与形成衍射图案的主导方向（水平）垂直的方向上。

在1D表示中，可能存在峰值。基于衍射图案的物理知识，不同的峰值可能与不同的波长和/或波长范围相关联。如果基于1D图像执行奇异值分解，则1D表示的每个像素/数据点都将被视为与1D表示中的每个其他像素/数据点相关。这意味着将基于信号中的每个像素之间的协方差执行分解。然而，基于衍射图案的物理知识，我们知道一些区域是相关的，而其他区域没有相关性（例如零衍射阶的相反侧的正负衍射阶对可能是相关的）。可能优选的是，进行仅考虑可能相关的像素之间的相关性的分解。

为了使用关于衍射图案的物理知识，可以确定权重矩阵，该权重矩阵在数学上捕获了沿着1D表示中的位置的相关阶之间的关系。该权重矩阵可以例如通过点积应用于协方差矩阵。SVD过程的其余部分可以被照常执行。所产生的分解可以考虑衍射阶的基于位置的相关性。

将衍射信号的先验知识添加到分解方法中的一个可能优点是，可以促进数据的解释。如本文所提出的添加先验知识及其所得的可解释性可以允许仅选择与数据中的一个或多个感兴趣的点相对应的信号部分。这可以有助于数据的去噪。附加地和/或可替换地，这可以例如通过抑制数据中可见的大变化并关注感兴趣的一个或多个较小变化而有助于分析小规模效应。例如，较大的变化可能是与干扰参数的变化相关联的变化。

加权的协方差的改进相关性可以意味着可以对简化/清理后的信号执行更有意义的推断。由此产生的改进的分解可以被用于信号解释。例如，贡献最大的分量可以提供哪些影响最强的指示。这些可以被称为主要分量。这些主要分量可以被（数学上）反转回检测器空间，在检测器空间中这些主要分量可以是可解释的。基于这种解释，可以对测量数据的特征执行推断，例如特征提取。

在后续带编号的条项中公开其他实施例：

1. 一种量测方法，包括：

获得与测量设备的至少一个测量结果相关的测量数据，该测量设备被配置为将辐射辐照到衬底上的一个或多个结构中的每个结构上；

使用分解方法分解测量数据以获得多个测量数据分量；

基于所述一个或多个结构来获得与至少一个模拟相关的模拟数据；

使用分解方法分解模拟数据以获得多个模拟数据分量；

在模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配；以及

基于模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分的匹配来提取衬底的特征。

2. 根据条项1的量测方法，其中一个或多个衬底包括具有不同材料的竖直堆叠的交替层。

3. 根据条项1或2的量测方法，其中一个或多个结构包括纳米片结构；并且可选地，其中纳米片结构被包括在环栅（GAA）晶体管、叉片晶体管和/或互补场效应晶体管（CFET）内。

4. 根据任何前述条项的量测方法，其中所述特征是半导体制造过程的参数，可选地，所述特征是光刻过程和/或蚀刻过程的参数。

5. 根据任何前述条项所述的量测方法，其中特征包括横向蚀刻深度。

6. 根据任何前述条项所述的量测方法，其中在模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配的步骤还包括：将来自模拟数据分量和测量数据分量二者的一个或多个分量添加到所述匹配中。

7. 根据任何前述条项所述的量测方法，还包括：

将辐射辐照到衬底上。

8. 根据前述条项中任一项所述的方法，其中进一步基于所述至少一个测量结果进行所述模拟。

9. 根据前述条项中任一项所述的方法，其中模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间的匹配包括迭代过程。

10. 根据前述条项中任一项所述的方法，其中模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间的匹配包括使用最小化算法。

11. 根据前述条项中任一项所述的方法，其中测量数据包括衍射辐射。

12. 根据条项11的方法，其中衍射辐射已经在反射中和/或在透射中被衬底上的所述一个或多个结构衍射。

13. 根据前述条项中任一项所述的方法，其中分解方法包括傅里叶分析。

14. 根据前述条项中任一项所述的方法，其中在执行傅里叶分析之前执行在自相关空间中的深度滤波。

15. 根据前述条项中任一项所述的方法，其中辐射包括在0.01 nm至50 nm的范围内的一个或多个波长，可选地在0.01 nm至20 nm的范围内的一个或多个波长，可选地在1nm至10 nm的范围内的一个或多个波长，以及可选地在10 nm至20 nm的范围内的一个或多个波长。

16. 根据任何前述条项所述的方法，还包括：

基于所述至少一个测量结果的一个或多个特性来确定权重矩阵；以及

将权重矩阵应用于测量数据，其中将权重矩阵应用于测量数据基于所述至少一个测量结果的所述一个或多个特性将相关性添加至测量数据。

17. 根据条项16所述的方法，其中所述至少一个测量结果的所述一个或多个特性包括测量数据的一个或多个测量参数。

18. 根据条项17所述的方法，其中所述一个或多个测量参数包括重叠、校平、轮廓测量、对准、临界尺寸、焦距和/或剂量。

19. 根据条项16至18中任一项所述的方法，其中所述至少一个测量结果的所述一个或多个特性包括测量设备的一个或多个特性。

20. 根据条项16至19中任一项所述的方法，其中所述至少一个测量结果的所述一个或多个特性包括用于辐照衬底的辐射的一个或多个特性。

21. 根据条项20的方法，其中辐射的所述一个或多个特性包括波长、强度分布和/或束形状。

22. 根据条项16至21中任一项所述的方法，其中所述至少一个测量结果的所述一个或多个特性包括衬底的一个或多个特性。

23. 根据条项16至22中任一项所述的方法，还包括：

将权重矩阵应用于模拟数据。

24. 根据条项16至23中任一项所述的方法，其中分解方法包括：

确定测量数据的协方差矩阵；

将权重矩阵应用于协方差矩阵以获得加权的协方差矩阵；

对加权的协方差矩阵执行奇异值分解；以及

基于奇异值分解来获得多个测量数据分量。

25. 一种量测方法，包括：

将辐射照射到衬底上；

获得与衬底上的一个或多个结构中的每个结构的至少一个测量结果相关的测量数据；

使用分解方法分解测量数据以获得多个测量数据分量；

基于所述一个或多个结构来获得与至少一个模拟相关的模拟数据；

使用分解方法分解模拟数据以获得多个模拟数据分量；

在模拟数据分量的至少一部分和测量数据分量的至少一部分之间进行匹配；以及

基于所述模拟数据来提取衬底的特征。

26. 一种在其中包括机器可读指令的非暂时性计算机程序产品，在由计算机系统执行时，该机器可读指令被配置为使计算机系统至少引起条项1至25中任一项所述的方法的执行。

27. 一种处理器和相关联的存储介质，所述存储介质包括条项26的非暂时性计算机程序，使得所述处理器可操作以执行条项1至25中任一项所述的方法。

28. 一种量测装置，包括条项27所述的处理器和相关联的存储介质，以便可操作以执行条项1至25中任一项所述的方法。

29. 一种光刻单元，包括条项27所述的处理器和相关联的存储介质，以便可操作以执行条项1至25中任一项所述的方法。

尽管在本文中可以具体引用光刻设备在IC的制造中的使用，但是应该理解的是，本文描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统、平板显示器、液晶显示器（LCD）、薄膜磁头、磁畴存储器的引导和检测图案等的制造。

尽管在本文中可以在光刻设备的上下文中具体引用实施例，但是实施例可以被用于其他设备中。实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或者测量或处理诸如晶片（或其他衬底）或掩模（或其他图案形成装置）等对象的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境（非真空）条件。

尽管在本文中可以在检查或量测设备的上下文中具体引用实施例，但是实施例可以被用于其他设备中。实施例可以形成掩模检查设备、光刻设备或者测量或处理诸如晶片（或其他衬底）或掩模（或其他图案形成装置）等对象的任何设备的一部分。术语“量测设备”（或“检查设备”）也可以指代检查设备或检查系统（例如量测设备或量测系统）。例如，包括实施例的检查设备可以被用于检测衬底的缺陷或者衬底上的结构的缺陷。在这种实施例中，衬底上的结构的感兴趣的特性可能与结构中的缺陷、结构的具体部分的不存在或者衬底上的不想要的结构的存在相关。

尽管上面可能已经在光学光刻的上下文中具体引用实施例的使用，但是将了解，在上下文允许的情况下，本发明不被限于光学光刻，并且可以被用于其他应用中，例如压印光刻。

虽然上述目标或目标结构（更一般地，衬底上的结构）是为测量目的而特别设计和形成的量测目标结构，但在其他实施例中，可以在作为衬底上形成的装置的功能部分的一个或多个结构上测量感兴趣的特性。许多装置具有规则的、类似光栅的结构。本文使用的术语“结构”、“目标光栅”和“目标结构”不要求专门为正在执行的测量而已经提供该结构的。进一步地，量测目标的节距可能接近散射仪的光学系统的分辨率极限或者可以更小，但可以远大于目标部分C中通过光刻过程制成的典型非目标结构（可选地产品结构）的尺寸。实际上，可以使目标结构内的重叠光栅的线和/或空间包括尺寸与非目标结构类似的较小结构。

尽管已经在上面描述具体实施例，但是将了解的是，可以以不同于所描述的方式来实践本发明。以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离下面陈述的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

尽管具体引用“量测设备/工具/系统”或“检查设备/工具/系统”，但是这些术语可以指代相同或类似类型的工具、设备或系统。例如，包括本发明的实施例的检查或量测设备可以被用于确定衬底或晶片上的结构的特性。例如，包括本发明的实施例的检查设备或量测设备可以被用于检测衬底的缺陷或者衬底或晶片上的结构的缺陷。在这种实施例中，衬底上的结构的感兴趣的特性可能与结构中的缺陷、结构的具体部分的不存在或者衬底或晶片上的不想要的结构的存在相关。

尽管具体引用了HXR、SXR和EUV电磁辐射，但将了解的是，在上下文允许的情况下，可以用所有电磁辐射来实践本发明，包括无线电波、微波、红外线、（可见）光、紫外线、X射线和伽马射线。

虽然上面已经描述了具体实施例，但将了解的是，一个实施例中的一个或多个特征也可以存在于不同的实施例中，并且两个或多个不同实施例的特征也可以被组合在一起。

Claims (15)

1.一种量测方法，包括：

获得与测量设备的至少一个测量结果相关的测量数据，所述测量设备被配置为将辐射辐照到衬底上的一个或多个结构中的每个结构上；

使用分解方法分解所述测量数据以获得多个测量数据分量；

基于所述一个或多个结构获得与至少一个模拟相关的模拟数据；

使用所述分解方法分解所述模拟数据以获得多个模拟数据分量，其中在所述模拟数据分量和所述测量数据分量之间存在失配；

在所述模拟数据分量的至少一部分和所述测量数据分量的至少一部分之间进行匹配；以及

基于所述模拟数据分量的至少一部分和所述测量数据分量的至少一部分的所述匹配来提取所述衬底的特征。

2.根据权利要求1所述的量测方法，其中，所述一个或多个衬底包括具有不同材料的竖直堆叠的交替层。

3.根据权利要求1或2所述的量测方法，其中，所述一个或多个结构包括纳米片结构；并且可选地，其中所述纳米片结构被包括在环栅（GAA）晶体管、叉片晶体管和/或互补场效应晶体管（CFET）内。

4.根据任一前述权利要求所述的量测方法，其中，所述特征是半导体制造过程的参数，可选地是光刻过程和/或蚀刻过程的参数。

5.根据任一前述权利要求所述的量测方法，其中，所述特征包括横向蚀刻深度。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，进一步基于所述至少一个测量结果进行所述模拟。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述模拟数据分量的至少一部分和所述测量数据分量的至少一部分之间进行的所述匹配包括迭代过程。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述模拟数据分量的至少一部分和所述测量数据分量的至少一部分之间进行的所述匹配包括使用最小化算法。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述测量数据包括衍射辐射。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述分解方法包括傅里叶分析。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在执行所述傅里叶分析之前执行在自相关空间中的深度滤波。

12.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：

基于所述至少一个测量结果的一个或多个特性来确定权重矩阵；以及

将所述权重矩阵应用于所述测量数据，其中将所述权重矩阵应用于所述测量数据基于所述至少一个测量结果的所述一个或多个特性将相关性添加至所述测量数据。

13.一种非暂时性计算机程序产品，在非暂时性计算机程序产品中包括机器可读指令，在所述机器可读指令由计算机系统执行时，所述机器可读指令被配置为使所述计算机系统至少引起权利要求1至12中的任一项的所述的方法的执行。

14.一种处理器和相关联的存储介质，所述存储介质包括权利要求13的所述的非暂时性计算机程序，使得所述处理器能够操作以执行权利要求1至12中的任一项所述的方法。

15.一种量测装置，包括权利要求14的所述的处理器和相关联的存储介质，以便能够操作以执行权利要求1至12中的任一项所述的方法。