該描述涉及基于場圖像位置偏移來確定聚焦位置。

背景技術(shù)：

1、光刻投影設(shè)備可以例如被用于集成電路（ic）的制造。圖案形成裝置（例如掩模）可以包括或提供與ic的各個層相對應(yīng)的圖案（“設(shè)計布局”），并且通過諸如通過圖案形成裝置上的圖案輻照目標(biāo)部分等方法，該圖案可以被轉(zhuǎn)印到襯底（例如硅晶片）上的目標(biāo)部分（例如包括一個或多個管芯）上，該目標(biāo)部分已被涂有輻射敏感材料（“抗蝕劑”）層。通常，單個襯底包括多個相鄰的目標(biāo)部分，圖案由光刻投影設(shè)備連續(xù)地轉(zhuǎn)印到該目標(biāo)部分，一次一個目標(biāo)部分。在一種類型的光刻投影設(shè)備中，整個圖案形成裝置上的圖案在一個操作中被轉(zhuǎn)印到一個目標(biāo)部分上。這種設(shè)備一般被稱為步進(jìn)器。在一般稱為步進(jìn)掃描設(shè)備的替代設(shè)備中，投影束沿著給定參考方向（“掃描”方向）在圖案形成裝置上進(jìn)行掃描，同時平行于或反平行于該參考方向同步移動襯底。圖案形成裝置上的圖案的不同部分被逐漸轉(zhuǎn)印到一個目標(biāo)部分。

2、在將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)印到襯底之前，襯底可能會經(jīng)歷各種過程，諸如涂底料、抗蝕劑涂覆和軟烘烤。在曝光后，襯底可以進(jìn)行其他過程（“曝光后過程”），諸如曝光后烘烤（peb）、顯影、硬烘烤以及轉(zhuǎn)印圖案的測量/檢查。該過程陣列被用作制造裝置（例如ic）的各個層的基礎(chǔ)。然后，襯底可以經(jīng)歷各種過程，諸如蝕刻、離子注入（摻雜）、金屬化、氧化、沉積、化學(xué)機(jī)械拋光等，所有這些過程都旨在完成裝置的各個層。如果裝置中需要若干層，那么整個過程或其變型針對每層重復(fù)。最終，裝置將存在于襯底上的每個目標(biāo)部分中。然后，這些裝置通過諸如切割或鋸切等技術(shù)彼此分離，使得各個裝置可以被安裝在載體上，連接至引腳等。該裝置制造過程可以被視為圖案化過程。

3、光刻是諸如ic等裝置制造中的中心步驟，其中在襯底上形成的圖案限定了裝置的功能元件，諸如微處理器、存儲器芯片等。類似的光刻技術(shù)也被用于平板顯示器、微機(jī)電系統(tǒng)（mems）和其他裝置的形成中。

4、隨著半導(dǎo)體制造過程的持續(xù)進(jìn)步，功能元件的尺寸已持續(xù)不斷地減小，而每個裝置的功能元件（諸如晶體管）的數(shù)量幾十年來一直在穩(wěn)步地增加，所遵循的趨勢通常被稱為“摩爾定律”。在當(dāng)前的技術(shù)水平下，裝置的層是使用光刻投影設(shè)備制造的，該光刻投影設(shè)備使用來自深紫外照射源的照射將設(shè)計布局投影到襯底上，從而創(chuàng)建尺寸遠(yuǎn)低于100?nm（即，小于來自照射源（例如193?nm照射源）的輻射波長的一半）的各個功能元件。

5、根據(jù)分辨率公式cd=k1×λ/na，尺寸小于光刻投影設(shè)備的經(jīng)典分辨率極限的特征被印刷的該過程一般被稱為低k1光刻，其中λ是所采用的輻射的波長（當(dāng)前大多數(shù)情況下為248nm或193nm），na是光刻投影設(shè)備中的投影光學(xué)器件的數(shù)值孔徑，cd是“臨界尺寸”，通常是印刷的最小特征尺寸，并且k1是經(jīng)驗分辨率因子。通常，k1越小，就越難在襯底上再現(xiàn)與設(shè)計者計劃的形狀和尺寸類似的圖案，以實現(xiàn)特定的電氣功能性和性能。為了克服這些困難，復(fù)雜的微調(diào)步驟被應(yīng)用于光刻投影設(shè)備、設(shè)計布局或圖案形成裝置。例如，這些包括但不限于na和光學(xué)相干設(shè)置的優(yōu)化、定制照射方案、相移圖案形成裝置的使用、設(shè)計布局中的光學(xué)鄰近效應(yīng)校正（opc，有時也稱為“光學(xué)和過程校正”）或通常限定為“分辨率增強(qiáng)技術(shù)”（ret）的其他方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、下面描述的量測系統(tǒng)和方法消除了對現(xiàn)有量測系統(tǒng)中常用的單獨聚焦分支（例如包括照射源、若干透鏡和許多其他光學(xué)部件）的需要，以確定用于對襯底成像的聚焦位置。代替使用單獨的聚焦分支，本系統(tǒng)和方法使用在使用現(xiàn)有感測部件的量測測量的過程中從襯底獲取的場圖像的位置，來確定聚焦位置。場圖像位置相對于預(yù)期場圖像位置的偏移被確定，并且用于對襯底成像的聚焦位置基于偏移來確定。

2、根據(jù)實施例，提供了一種量測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括輻射傳感器，被配置為接收輻射并且生成指示輻射的場圖像位置的信號。該系統(tǒng)包括光學(xué)部件，被配置為接收從襯底反射的輻射，改變輻射的角度，并且將輻射導(dǎo)向傳感器。該系統(tǒng)包括一個或多個處理器，與輻射傳感器操作地連接并且被配置為：基于改變的角度來確定場圖像位置相對于預(yù)期場圖像位置的偏移；以及基于偏移來確定用于對襯底成像的聚焦位置。

3、在一些實施例中，聚焦位置基于偏移和量測系統(tǒng)物鏡散焦之間的線性關(guān)系來確定。

4、在一些實施例中，光學(xué)部件包括楔形件。在一些實施例中，入射到楔形光瞳平面上的散焦輻射導(dǎo)致偏移。在一些實施例中，楔形件包括象限，每個象限被配置為將輻射的一部分導(dǎo)向到傳感器的不同感興趣區(qū)域，以在傳感器上形成輻射斑點。

5、在一些實施例中，輻射斑點包括與來自襯底的0階衍射輻射相關(guān)聯(lián)的兩個輻射斑點以及與來自襯底的1階衍射輻射相關(guān)聯(lián)的兩個輻射斑點。在一些實施例中，由傳感器生成的信號指示輻射斑點的四個單獨的場圖像位置。一個或多個處理器被配置為確定0階斑點和1階斑點的偏移，并且基于0階斑點和1階斑點的偏移來確定聚焦位置。

6、在一些實施例中，一個或多個處理器被配置為基于聚焦位置來自動調(diào)整保持襯底的量測系統(tǒng)的臺的位置，使得襯底的后續(xù)圖像正焦。

7、在一些實施例中，一個或多個處理器被配置為基于場圖像中的輻射斑點的形心來確定場圖像的場圖像位置的偏移。在一些實施例中，一個或多個處理器被配置為基于場圖像的強(qiáng)度來確定場圖像的場圖像位置的偏移。在一些實施例中，在場圖像中的輻射斑點的一個或多個環(huán)狀物的一個或多個半部處確定該強(qiáng)度。

8、在一些實施例中，襯底包括具有一個或多個重疊目標(biāo)的半導(dǎo)體晶片，該一個或多個重疊目標(biāo)被配置為朝向光學(xué)部件反射輻射。

9、在一些實施例中，傳感器包括相機(jī)、電荷耦合裝置（ccd）陣列、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（cmos）和/或光電二極管陣列。

10、在一些實施例中，傳感器包括與重疊測量相關(guān)聯(lián)的基于微衍射的重疊相機(jī)。在一些實施例中，傳感器包括第二相機(jī)，所述第二相機(jī)與所述量測系統(tǒng)中的所述與重疊測量相關(guān)聯(lián)的基于微衍射的重疊相機(jī)分離。

11、在一些實施例中，光學(xué)部件包括具有高反射率分束器的基于微衍射的重疊楔形件，該高反射率分束器被配置為將來自襯底的輻射同時導(dǎo)向到基于微衍射的重疊相機(jī)和第二相機(jī)。

12、在一些實施例中，該系統(tǒng)包括輻射源和一個或多個透鏡。輻射源和一個或多個透鏡被配置為生成輻射并且將輻射導(dǎo)向襯底。

13、在實施例中，光學(xué)部件、傳感器和一個或多個處理器被配置用于重疊檢測。在一些實施例中，由光學(xué)部件接收的輻射是基于微衍射的重疊信號，并且重疊檢測是基于微衍射的重疊檢測。在一些實施例中，量測系統(tǒng)被配置用于半導(dǎo)體晶片，并且被用于半導(dǎo)體制造過程中。

14、根據(jù)另一實施例，提供了一種量測方法。該方法包括利用光學(xué)部件接收從襯底反射的輻射，改變輻射的角度，并且將輻射導(dǎo)向傳感器。該方法包括利用輻射傳感器從光學(xué)部件接收輻射，并且生成指示輻射的場圖像位置的信號。該方法包括利用與輻射傳感器操作地連接的一個或多個處理器基于改變的角度來確定場圖像位置相對于預(yù)期場圖像位置的偏移；以及利用一個或多個處理器，基于偏移來確定用于對襯底成像的聚焦位置。