專利名稱：用于為顯微結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)建模的方法和設(shè)備以及用于重構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種周期結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的數(shù)值計(jì)算。本發(fā)明可以用于例如顯微 結(jié)構(gòu)的量測(cè)，例如評(píng)估光刻設(shè)備的臨界尺寸(CD)性能。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上，通常是襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。例 如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(ICs)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩模 或掩模版的圖案形成裝置用于生成在所述IC的單層上待形成的電路圖案?？梢詫⒃搱D案 轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個(gè)或多個(gè)管芯)上。 通常，圖案的轉(zhuǎn)移是通過把圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上進(jìn)行 的。通常，單獨(dú)的襯底將包含被連續(xù)形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包 括所謂的步進(jìn)機(jī)，在步進(jìn)機(jī)中，通過將全部圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個(gè) 目標(biāo)部分；和所謂的掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描 所述圖案、同時(shí)沿與該方向平行或反向平行的方向同步地掃描所述襯底來輻射每一個(gè)目標(biāo) 部分。也可能通過將圖案壓印(imprinting)到襯底上的方式從圖案形成裝置將圖案轉(zhuǎn)移 到襯底上。為了監(jiān)測(cè)光刻工藝，需要測(cè)量圖案化襯底的參數(shù)，例如形成在襯底上或襯底中的 連續(xù)層之間的重疊誤差。有許多技術(shù)用于測(cè)量在光刻工藝中形成的顯微結(jié)構(gòu)，包括使用掃 描電子顯微鏡以及多種專用的工具。專用檢查工具的一種形式是散射儀，其中輻射束被引 導(dǎo)到襯底表面上的目標(biāo)部分處，并且測(cè)量散射或反射束的性質(zhì)。通過比較在束已經(jīng)被襯底 反射或散射之前和之后的束的性質(zhì)，可以確定襯底的性質(zhì)。這可以例如通過將被反射的束 和在與已知的襯底性質(zhì)相關(guān)的已知測(cè)量值的庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)。已知兩種 主要類型的散射儀。光譜散射儀引導(dǎo)寬帶輻射束到襯底上，并且測(cè)量散射到特定窄角度范 圍中的輻射的光譜(強(qiáng)度作為波長(zhǎng)的函數(shù))。角分辨散射儀使用單色輻射束并且測(cè)量作為 角度的函數(shù)的散射輻射的強(qiáng)度。更通常地，能夠?qū)⑸⑸漭椛渑c從結(jié)構(gòu)的模型中數(shù)學(xué)上預(yù)測(cè)的散射行為對(duì)比(這些 模型可以自由地建立和變化)，直到預(yù)測(cè)的行為與觀察到的來自實(shí)際樣品的散射匹配，這將 是有用的。不幸的是，雖然從原理上知道如何通過數(shù)值過程對(duì)散射建模，但是已知技術(shù)的計(jì) 算負(fù)擔(dān)導(dǎo)致這些技術(shù)不切實(shí)際，尤其是當(dāng)期望實(shí)時(shí)重構(gòu)時(shí)，和/或是在所涉及的結(jié)構(gòu)比沿 一維呈周期變化的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在，在半導(dǎo)體加工領(lǐng)域中，快速地執(zhí)行周期結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的精確 的數(shù)值計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)，例如反射系數(shù)，的方法，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向(x、y)是周期性的并且包括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊 界處引起電磁場(chǎng)E的不連續(xù)，所述方法包括對(duì)通過基的變化與電磁場(chǎng)E相關(guān)的矢量場(chǎng)F的 體積積分方程式進(jìn)行數(shù)值求解，以便確定矢量場(chǎng)F的近似解，所述矢量場(chǎng)F在材料邊界處是 連續(xù)的。 所述矢量場(chǎng)F由至少一個(gè)有關(guān)至少一個(gè)方向(X，y)的有限傅里葉級(jí)數(shù)表示，并且 其中數(shù)值求解體積積分方程式的步驟包括通過用卷積_基變化算子C與矢量場(chǎng)F的卷積來 確定電磁場(chǎng)E的分量。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種通過檢測(cè)的由輻射照射物體產(chǎn)生的電磁散射性 能重構(gòu)所述物體的近似結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括步驟估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)；從至少 一個(gè)估計(jì)的物體結(jié)構(gòu)確定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)；對(duì)比檢測(cè)的電磁散射性質(zhì)與至少一 個(gè)模型電磁散射性質(zhì)；和基于對(duì)比結(jié)果確定近似物體結(jié)構(gòu)，其中使用根據(jù)第一方面的方法 確定模型電磁散射性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于重構(gòu)物體的近似結(jié)構(gòu)的檢查設(shè)備，所述檢 查設(shè)備包括照射系統(tǒng)，配置成用輻射照射物體；檢測(cè)系統(tǒng)，配置成檢測(cè)由所述照射產(chǎn)生 的電磁散射性質(zhì)；處理器，配置成估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)；由至少一個(gè)估計(jì)的物體結(jié)構(gòu)確 定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)；對(duì)比檢測(cè)的電磁散射性質(zhì)與至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)； 和由檢測(cè)的電磁散射性質(zhì)和至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)之間的差異確定近似物體結(jié)構(gòu)，其 中，所述處理器配置成使用根據(jù)第一方面的方法確定模型電磁散射性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散 射性質(zhì)的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)器可讀指令，用于計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)，所述指令適于引起 一個(gè)或更多個(gè)處理器執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的方法，所述結(jié)構(gòu)沿 至少一個(gè)方向(x、y)是周期性的，并且包括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊界處引起電磁 場(chǎng)E的不連續(xù)，所述方法包括數(shù)值求解與電磁場(chǎng)E有關(guān)且與電磁場(chǎng)E不同的矢量場(chǎng)F的體 積積分方程式，以便確定矢量場(chǎng)F的近似解。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種通過檢測(cè)的由輻射照射物體產(chǎn)生的電磁散射性 質(zhì)來重構(gòu)所述物體的近似結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括步驟估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)；從至 少一個(gè)估計(jì)的物體結(jié)構(gòu)確定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)；對(duì)比檢測(cè)的電磁散射性質(zhì)與至少 一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)；和基于對(duì)比的結(jié)果確定近似物體結(jié)構(gòu)，其中使用根據(jù)第五方面的 方法確定模型電磁散射性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種用于重構(gòu)物體的近似結(jié)構(gòu) 的檢查設(shè)備，所述檢查設(shè)備包括照射系統(tǒng)，配置成用輻射照射物體；檢測(cè)系統(tǒng)，配置成檢 測(cè)由所述照射產(chǎn)生的電磁散射性質(zhì)；處理器，配置成估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)；由至少一個(gè) 估計(jì)的物體結(jié)構(gòu)確定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)；對(duì)比檢測(cè)的電磁散射性質(zhì)與至少一個(gè)模 型電磁散射性質(zhì)；和由檢測(cè)的電磁散射性質(zhì)和至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)之間的差異確定 近似物體結(jié)構(gòu)，其中，所述處理器配置成使用根據(jù)第五方面的方法確定模型電磁散射性質(zhì)。 根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的 一個(gè)或更多個(gè)機(jī)器可讀指令序列，所述指令適于引起一個(gè)或更多個(gè)處理器執(zhí)行根據(jù)第五方 面的方法。下文中將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明更多的特征和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明不同實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作。要說明的是，本發(fā)明不限于這里描述的具體的實(shí)施例。本文給出的這些實(shí) 施例是示例性的?；谶@些實(shí)施例中包含的教導(dǎo)，附加的實(shí)施方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說 是顯而易見的。


這里附圖并入說明書并且形成說明書的一部分，示出本發(fā)明并且和說明書一起進(jìn) 一步用來說明本發(fā)明的原理，以允許本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┖褪褂帽景l(fā)明。

圖1示出一種光刻設(shè)備。圖2示出光刻單元或簇。圖3示出第一散射儀。圖4示出第二散射儀。圖5示出用于根據(jù)散射儀測(cè)量值重構(gòu)一維周期衍射光柵的一般過程。圖6示出用于模型化抗蝕劑結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)的嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)和根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例的體積積分方法(VIM)的精確度隨處理時(shí)間變化的曲線。圖7示出了與圖6中所示相類似的數(shù)據(jù)，但是是用于模型化硅結(jié)構(gòu)。圖8示出可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例重構(gòu)的散射幾何結(jié)構(gòu)。圖9示出背景的結(jié)構(gòu)并示出了使用格林函數(shù)計(jì)算入射場(chǎng)與分層介質(zhì)的相互作用。圖10是對(duì)應(yīng)體積積分公式的求解線性系統(tǒng)的高級(jí)方法的流程圖。圖11是使用現(xiàn)有技術(shù)已知的體積積分公式計(jì)算更新矢量的計(jì)算流程圖。圖12示出使用連續(xù)的矢量場(chǎng)數(shù)值求解體積積分公式的本發(fā)明實(shí)施例。圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算更新矢量的流程圖。圖14示意地示出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的形式，其配置有程序和數(shù)據(jù)以便執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明 實(shí)施例的體積積分方法。圖15示出具有橢圓橫截面的二元光柵單元的俯視圖和側(cè)視圖。圖16示出具有橢圓橫截面的階梯光柵單元的俯視圖和側(cè)視圖。圖17示出通過階梯近似逼近或近似橢圓形的過程。圖18示出基準(zhǔn)模型結(jié)構(gòu)。圖19示出使用參照?qǐng)D11描述的現(xiàn)有技術(shù)方法計(jì)算的現(xiàn)有技術(shù)中的體積積分方法 的收斂結(jié)果，與嚴(yán)格耦合波分析結(jié)果對(duì)比。圖20示出由與圖19中示出的相同的數(shù)據(jù)得出的計(jì)時(shí)結(jié)果。圖21示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例得出的改善的收斂結(jié)果，與嚴(yán)格耦合波分析結(jié)果對(duì) 比。圖22示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例得出的計(jì)時(shí)結(jié)果，與嚴(yán)格耦合波分析結(jié)果對(duì)比。通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。在附圖中， 相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相似的元件。此外，附圖標(biāo)記的最左邊的數(shù)字表示附圖標(biāo) 記首先出現(xiàn)的附圖。
具體實(shí)施例方式本說明書公開一個(gè)或更多個(gè)包含或并入本發(fā)明特征的實(shí)施例。所公開的實(shí)施例僅給出本發(fā)明的示例。本發(fā)明的范圍不限于所公開的實(shí)施例。本發(fā)明由這里的權(quán)利要求限定。所述的實(shí)施例和在說明書提到的“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例，，等表 示所述的實(shí)施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)，但是，每個(gè)實(shí)施例可以不必包括特定的特 征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)。而且，這些段落不必指的是同一個(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)特定特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì) 與實(shí)施例結(jié)合進(jìn)行描述時(shí)，應(yīng)該理解，無(wú)論是否明確描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的知識(shí)可以 實(shí)現(xiàn)將特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)與其他實(shí)施例的結(jié)合。本發(fā)明實(shí)施例可以應(yīng)用到硬件、固件、軟件或其任何組合。本發(fā)明實(shí)施例還可以應(yīng) 用為存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)上的指令，其可以通過一個(gè)或更多個(gè)處理器讀取和執(zhí)行。機(jī)器可 讀介質(zhì)可以包括任何用于以機(jī)器(例如計(jì)算設(shè)備)可讀形式存儲(chǔ)或傳送信息的機(jī)構(gòu)。例 如，機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)；磁盤存儲(chǔ)媒介；光 學(xué)存儲(chǔ)媒介；閃存設(shè)備；傳播信號(hào)(例如，載波、紅外信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等)的電、光、聲或其他 形式，以及其他。此外，這里可以將固件、軟件、程序、指令描述成執(zhí)行特定操作。然而，應(yīng) 該認(rèn)識(shí)到，這些描述僅為了方便并且這些操作實(shí)際上由計(jì)算設(shè)備、處理器、控制器或其他執(zhí) 行所述固件、軟件、程序、指令等的設(shè)備來完成的。然而，在詳細(xì)描述這些實(shí)施例之前，作為指引，先給出本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用的 示例環(huán)境。圖1示意地示出一種光刻設(shè)備。所述設(shè)備包括照射系統(tǒng)(照射器)IL，其配置用 于調(diào)節(jié)輻射束B(例如，紫外(UV)輻射或深紫外(DUV)輻射)；支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺(tái))MT， 其構(gòu)造用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA，并與用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位圖案 形成裝置MA的第一定位裝置PM相連；襯底臺(tái)(例如晶片臺(tái))WT，其構(gòu)造用于保持襯底(例 如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并與配置用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位襯底W的第二定位裝 置PW相連；和投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，其配置用于將由圖案形成裝置MA 賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C (例如包括一根或多根管芯)上照射系統(tǒng)IL可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁 型、靜電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成形、或控制輻射。 所述支撐結(jié)構(gòu)MT支撐，即承載圖案形成裝置MA的重量。支撐結(jié)構(gòu)MT以依賴于圖 案形成裝置MA的方向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)以及諸如圖案形成裝置MA是否保持在真空環(huán)境中 等其他條件的方式保持圖案形成裝置MA。所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以采用機(jī)械的、真空的、靜電 的或其它夾持技術(shù)保持圖案形成裝置MA。所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以是框架或臺(tái)，例如，其可以 根據(jù)需要成為固定的或可移動(dòng)的。所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以確保圖案形成裝置MA位于所需的 位置上(例如相對(duì)于投影系統(tǒng)PS)。在這里任何使用的術(shù)語(yǔ)“掩模版”或“掩?！倍伎梢哉J(rèn) 為與更上位的術(shù)語(yǔ)“圖案形成裝置”同義。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“圖案形成裝置”應(yīng)該被廣義地理解為表示能夠用于將圖案在 輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分上形成圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意， 被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標(biāo)部分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖 案包括相移特征或所謂的輔助特征)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成 的器件中的特定的功能層相對(duì)應(yīng)，例如集成電路。圖案形成裝置MA可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻術(shù)中是公知的，并且包括諸 如二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的 掩模類型?？删幊谭瓷溏R陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個(gè)小反射鏡可以獨(dú)立 地傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反射 鏡矩陣反射的輻射束。這里使用的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”應(yīng)該廣義地解釋為包括任意類型的投影系統(tǒng)，包括折 射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如對(duì)于所使 用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這 里使用的術(shù)語(yǔ)“投影透鏡”可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”同義。如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述設(shè)備 可以是反射型的(例如，采用如上所述類型的可編程反射鏡陣列，或采用反射式掩模)。光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)(雙臺(tái))或更多襯底臺(tái)(和/或兩個(gè)或更多的掩模臺(tái)) 的類型。在這種“多臺(tái)”機(jī)器中，可以并行地使用附加的臺(tái)，或可以在一個(gè)或更多個(gè)臺(tái)上執(zhí) 行預(yù)備步驟的同時(shí)，將一個(gè)或更多個(gè)其它臺(tái)用于 曝光。所述光刻設(shè)備還可以是這種類型，其中襯底的至少一部分可以由具有相對(duì)高的折 射率的液體覆蓋(例如水)，以便填滿投影系統(tǒng)和襯底之間的空間。浸沒液體還可以施加到 光刻設(shè)備的其他空間中，例如掩模和投影系統(tǒng)之間的空間。浸沒技術(shù)在本領(lǐng)域是熟知的用 于提高投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。這里使用的術(shù)語(yǔ)“浸沒”并不意味著必須將結(jié)構(gòu)(例如襯底) 浸入到液體中，而僅意味著在曝光過程中液體位于投影系統(tǒng)和該襯底之間。參照?qǐng)D1，所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源SO和所述光刻設(shè) 備可以是分立的實(shí)體(例如當(dāng)該源為準(zhǔn)分子激光器時(shí))。在這種情況下，不會(huì)將該源SO看 成形成光刻設(shè)備的一部分，并且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或擴(kuò)束器的束傳遞 系統(tǒng)BD的幫助，將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源SO 可以是所述光刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)所述源SO是汞燈時(shí))?？梢詫⑺鲈碨O和所述 照射器IL、以及如果需要時(shí)設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作輻射系統(tǒng)。所述照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整器AD。通常，可 以對(duì)所述照射器IL的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外部和/或內(nèi)部徑向范圍(一般 分別稱為σ-外部和ο-內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部件， 例如積分器IN和聚光器CO?？梢詫⑺稣丈淦鱅L用于調(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中 具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。所述輻射束B入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺(tái)MT)上的所述圖案形成裝置 (例如，掩模MA)上，并且通過所述圖案形成裝置MA形成圖案。已經(jīng)穿過掩模MA之后，所述 輻射束B通過投影系統(tǒng)PL，所述投影系統(tǒng)將輻射束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。通 過第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如，干涉儀器件、線性編碼器、二維編碼器或電容傳 感器)的幫助，可以精確地移動(dòng)所述襯底臺(tái)WT，例如以便將不同的目標(biāo)部分C定位于所述 輻射束B的路徑中。類似地，例如在從掩模庫(kù)的機(jī)械獲取之后，或在掃描期間，可以將所述 第一定位裝置PM和另一個(gè)位置傳感器(圖1中未明確示出)用于相對(duì)于所述輻射束B的 路徑精確地定位掩模MA。通常，可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長(zhǎng)行程模 塊(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來實(shí)現(xiàn)掩模臺(tái)MT的移動(dòng)。類似地，可以采用形成所述第二定位裝置PW的一部分的長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊來實(shí)現(xiàn)所述襯底臺(tái)WT的移 動(dòng)。在步進(jìn)機(jī)的情況下(與掃描器相反)，掩模臺(tái)MT可以僅與短行程致動(dòng)器相連，或可以 是固定的?？梢允褂醚谀?duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2來對(duì)準(zhǔn)掩模MA和襯底W。 盡管所示的襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是它們可以位于目標(biāo)部分C之間的空間 (這些公知為劃線對(duì)齊標(biāo)記)中。類似地，在將多于一個(gè)的管芯設(shè)置在掩模MA上的情況下， 所述掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以位于所述管芯之間。 可以將所示的設(shè)備用于以下模式中的至少一種中1.在步進(jìn)模式中，在將掩模臺(tái)MT和襯底臺(tái)WT保持為基本靜止的同時(shí)，將賦予所 述輻射束的整個(gè)圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(即，單一的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底 臺(tái)WT沿X和/或Y方向移動(dòng)，使得可以對(duì)不同目標(biāo)部分C曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場(chǎng)的 最大尺寸限制了在單一的靜態(tài)曝光中成像的所述目標(biāo)部分C的尺寸。2.在掃描模式中，在對(duì)掩模臺(tái)MT和襯底臺(tái)WT同步地進(jìn)行掃描的同時(shí)，將賦予所 述輻射束B的圖案投影到目標(biāo)部分C上(即，單一的動(dòng)態(tài)曝光)。襯底臺(tái)WT相對(duì)于掩模臺(tái) MT的速度和方向可以通過所述投影系統(tǒng)PS的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在 掃描模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了單一動(dòng)態(tài)曝光中所述目標(biāo)部分C的寬度(沿非掃描 方向)，而所述掃描運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度確定了所述目標(biāo)部分C的高度(沿所述掃描方向)。3.在另一個(gè)模式中，將用于保持可編程掩模的掩模臺(tái)MT保持為基本靜止，并且在 對(duì)所述襯底臺(tái)WT進(jìn)行移動(dòng)或掃描的同時(shí)，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上。 在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在所述襯底臺(tái)WT的每一次移動(dòng)之后、或在掃描 期間的連續(xù)輻射脈沖之間，根據(jù)需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模式可易于 應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡陣列)的無(wú)掩模光 刻術(shù)中。也可以附加地或可選地采用上述使用模式的組合和/或變體或完全不同的使用 模式。如圖2所示，光刻設(shè)備LA形成光刻單元LC的一部分(有時(shí)也稱為光刻元或簇)， 光刻單元LC還包括用以在襯底上執(zhí)行曝光前或曝光后處理的設(shè)備。通常，這些包括用以沉 積抗蝕劑層的旋涂器SC、用以顯影曝光后的抗蝕劑的顯影器DE、激冷板CH和烘焙板BK。襯 底處理器或機(jī)器人RO從輸入/輸出口 1/01，1/02拾取襯底，在不同的處理設(shè)備之間移動(dòng)襯 底，并且將襯底傳送到光刻設(shè)備的進(jìn)料臺(tái)LB。這些裝置通常統(tǒng)稱為軌道，受軌道控制單元 TCU控制，而軌道控制單元本身由管理控制系統(tǒng)SCS控制，管理控制系統(tǒng)SCS還通過光刻控 制單元LACU控制光刻設(shè)備。因而，可以運(yùn)行不同的設(shè)備以最大化產(chǎn)量和加工效率。為了由光刻設(shè)備曝光的襯底被正確地并且一致地曝光，期望檢查曝光后的襯底以 便測(cè)量例如連續(xù)的層之間的重疊誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等性質(zhì)。如果檢測(cè)到誤差，可 以對(duì)連續(xù)襯底的曝光進(jìn)行調(diào)整(尤其是如果檢驗(yàn)?zāi)軌蚣纯掏瓿苫蜃銐蜓杆俚绞雇慌?的其他襯底仍處于將被曝光狀態(tài)時(shí))。已經(jīng)曝光過的襯底也可能被剝離并被重新加工(以 提高產(chǎn)率)，或被遺棄，由此避免在已知存在缺陷的襯底上進(jìn)行曝光。在僅僅襯底的一些目 標(biāo)部分存在缺陷的情況下，可以僅對(duì)完好的那些目標(biāo)部分進(jìn)行進(jìn)一步曝光。檢查設(shè)備被用來確定襯底的性質(zhì)，并且具體地，被用來確定不同的襯底的性質(zhì)或 相同的襯底的不同層的性質(zhì)如何從一層到一層進(jìn)行變化。檢驗(yàn)設(shè)備可以被集成到光刻設(shè)備LA或光刻單元LC中，或可以是獨(dú)立的裝置。為了能進(jìn)行最迅速地測(cè)量，需要檢驗(yàn)設(shè)備在曝 光后立即測(cè)量在經(jīng)過曝光的抗蝕劑層上的性質(zhì)。然而，抗蝕劑中的潛影具有很低的對(duì)比度 (在經(jīng)過輻射曝光的抗蝕劑部分和沒有經(jīng)過輻射曝光的抗蝕劑部分之間僅有很小的折射率 差)，且并非所有的檢驗(yàn)設(shè)備都具有足夠的靈敏度、以用于潛影的有效測(cè)量。因此，測(cè)量可以 在曝光后的烘焙步驟(PEB)之后進(jìn)行，所述曝光后的烘焙步驟通常是在經(jīng)過曝光的襯底上 進(jìn)行的第一步驟，且增加了抗蝕劑的經(jīng)過曝光和未經(jīng)曝光的部分之間的對(duì)比度。 在該階段， 抗蝕劑中的圖像可以被稱為半潛在的。也能夠在抗蝕劑的已曝光部分或者未曝光部分已經(jīng) 被去除的點(diǎn)上，或者在諸如刻蝕等圖案轉(zhuǎn)移步驟之后，對(duì)經(jīng)過顯影的抗蝕劑圖像進(jìn)行測(cè)量。 后一種可能性限制了有缺陷的襯底進(jìn)行重新加工的可能，但是仍舊可以提供有用的信息。圖3示出散射儀，其可以用在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中。其包括寬帶(白光)輻射 投影器2，投影器2將輻射投影到襯底W上。反射的輻射通過光譜儀檢測(cè)器4，光譜儀檢測(cè) 器測(cè)量鏡像反射的輻射的光譜10(強(qiáng)度作為波長(zhǎng)的函數(shù))。從這個(gè)數(shù)據(jù)，引發(fā)檢測(cè)到的光譜 的結(jié)構(gòu)或輪廓可以通過處理單元PU進(jìn)行重構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)的散射儀中，這可以通過嚴(yán)格耦 合波分析(RCWA)和非線性回歸或者通過與如圖3的下面所示的模擬光譜的庫(kù)的對(duì)比來完 成。在根據(jù)本發(fā)明的散射儀中，使用矢量積分方程。通常，對(duì)于重構(gòu)，結(jié)構(gòu)的一般形式是已 知的，并且部分參數(shù)由形成結(jié)構(gòu)的工藝的已知知識(shí)來設(shè)定，僅留下一些或少數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)由 散射測(cè)量數(shù)據(jù)確定。這種散射儀可以被配置成為正入射散射儀或斜入射散射儀。圖4中示出可以用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施的另一散射儀。在這種裝置中，由輻 射源2發(fā)射的輻射使用透鏡系統(tǒng)12通過干涉濾光片13和偏振片17聚焦，由部分反射表面 16反射并經(jīng)由具有高數(shù)值孔徑(NA)(優(yōu)選為0. 9或更優(yōu)選為至少0. 95)的顯微物鏡15被 聚焦到襯底W上。浸沒散射儀甚至可以具有數(shù)值孔徑大于1的透鏡。隨后被反射的輻射透 射通過部分反射表面16進(jìn)入檢測(cè)器18以便檢測(cè)散射光譜。檢測(cè)器可以位于背投影光瞳平 面11中，其位于透鏡系統(tǒng)15的焦距上，然而，光瞳平面可以替代地用輔助光學(xué)元件(未示 出)重新成像到檢測(cè)器上。光瞳平面是輻射在其中的徑向位置限定入射角并且角位置限定 輻射的方位角的平面。檢測(cè)器優(yōu)選為二維檢測(cè)器，使得可以測(cè)量襯底目標(biāo)30的二維角散射 光譜。檢測(cè)器18可以是例如CCD或CMOS傳感器的陣列，并且可以使用例如40毫秒每幀的 積分時(shí)間。參考束通常例如被用于測(cè)量入射輻射的強(qiáng)度。為了進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)輻射束入射到分 束器16上時(shí)，輻射束的一部分透射通過分束器作為參考束，朝向參考反射鏡14。隨后參考 束被投影到相同的檢測(cè)器18的不同部分。一組干涉濾光片13可用于選擇在所謂的405-790nm甚至更短的(例如 200-300nm)范圍內(nèi)的感興趣的波長(zhǎng)。干涉濾光片可以是可調(diào)的，而不包括一組不同的濾光 片。可以代替干涉濾光片使用光柵。檢測(cè)器18可以測(cè)量單波長(zhǎng)(或窄的波長(zhǎng)范圍)下的散射光的強(qiáng)度，分別在多個(gè)波 長(zhǎng)下的強(qiáng)度或者在波長(zhǎng)范圍上的積分強(qiáng)度。此外，檢測(cè)器可以單獨(dú)地測(cè)量橫向磁偏振光和 橫向電偏振光的強(qiáng)度和/或橫向磁偏振光和橫向電偏振光之間的相差。使用寬帶光源(即，具有寬的光頻率范圍或光波長(zhǎng)的光源(因而是彩色的))是可 能的，這種光源給出大的集光率，這允許多個(gè)波長(zhǎng)的混合。優(yōu)選地，寬帶中的多個(gè)波長(zhǎng)每一 個(gè)具有Δ λ的帶寬和至少2 Δ λ的間隔(即帶寬的兩倍)。幾個(gè)輻射的“源”可以是已經(jīng)使用光纖束分離開的擴(kuò)展輻射源的不同部分。在這種方法中，可以平行地測(cè)量多個(gè)波長(zhǎng)處 的角分辨散射光譜。可以測(cè)量比二維(2D)光譜包含更多信息的三維(3D)光譜(波長(zhǎng)和兩 個(gè)不同的角度)。這使得允許測(cè)量更多的信息，提高測(cè)量工藝的魯棒性。在EP1，628，164A 中詳細(xì)地描述了這方面的內(nèi)容，這里通過參考全文并入。襯底W上的目標(biāo)30可以是光柵，其被印刷使得在顯影后，由實(shí)心抗蝕劑線形成柵 條(bar)。替換地，這些柵條可以被蝕刻到襯底中。該圖案對(duì)光刻投影設(shè)備中的色差敏感， 尤其是投影系統(tǒng)PL中的色差敏感，并且照射對(duì)稱和這種像差的存在將在印刷的光柵中顯 示出變化。因此，印刷的光柵的散射測(cè)量數(shù)據(jù)用于重構(gòu)光柵。光柵的參數(shù)，例如線寬和形狀， 可以基于印刷步驟和/或其他散射測(cè)量工藝的常識(shí)輸入到由處理單元PU執(zhí)行的重構(gòu)工藝 中。如所述，目標(biāo)位于襯底的表面上。該目標(biāo)將通常形成為光柵中一系列線的形狀或 二維陣列中的基本上矩形結(jié)構(gòu)。嚴(yán)格的光學(xué)衍射理論在量測(cè)中的目的在于有效地計(jì)算由目 標(biāo)反射的衍射光譜。換句話說，獲得目標(biāo)形狀信息用于CD(臨界尺寸)一致性和重疊量測(cè)。 重疊量測(cè)是一種測(cè)量系統(tǒng)，其中測(cè)量?jī)蓚€(gè)目標(biāo)的重疊、以便確定襯底上的兩個(gè)層是否對(duì)準(zhǔn)。 臨界尺寸(CD) —致性僅是光柵上光譜的一致性的測(cè)量，以確定光刻設(shè)備的曝光系統(tǒng)是如 何工作的。具體地，CD或臨界尺寸是被“寫入”到襯底上的物體的寬度(例如圖5中示出的 目標(biāo)的寬度)并且是光刻設(shè)備物理上能夠?qū)懭氲揭r底上的極限。通常用來測(cè)量一維周期性結(jié)構(gòu)的目標(biāo)形狀(也稱為標(biāo)記形狀)的方法如下，參照 圖5:估計(jì)目標(biāo)形狀。估計(jì)的形狀給出不同的參數(shù)，例如α (0)、β (0), χ (0)等。這些參數(shù) 的每一個(gè)可以是例如每個(gè)側(cè)壁的角度、目標(biāo)的頂部的高度、目標(biāo)的頂部處的寬度以及目標(biāo) 底部處的寬度，等等。

通常，在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，嚴(yán)格光學(xué)衍射方法，例如嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)，被 用于計(jì)算散射性質(zhì)，例如估計(jì)的目標(biāo)形狀的估計(jì)的衍射圖案或模型衍射圖案。其他的電磁 散射性質(zhì)，例如估計(jì)的反射或透射系數(shù)或模型反射或透射系數(shù)，可以代替估計(jì)的衍射圖案 或模擬衍射圖案使用或者用于獲得估計(jì)的衍射圖案或模型衍射圖案。然后，通過用輻射束照射襯底上的目標(biāo)、檢測(cè)衍射束(衍射束的圖案將依賴于目 標(biāo)的性質(zhì))，測(cè)量襯底上的實(shí)際目標(biāo)的衍射圖案。該測(cè)量的衍射圖案和模型衍射圖案發(fā)送 給計(jì)算系統(tǒng)，例如計(jì)算機(jī)。然后，測(cè)量的衍射圖案和模型衍射圖案進(jìn)行對(duì)比，并且所有差異被提供到“評(píng)價(jià)函 數(shù)(merit function)，，計(jì)算。使用使特定目標(biāo)參數(shù)的敏感性與衍射圖案的形狀相關(guān)的評(píng)價(jià)函數(shù)，估計(jì)新的形狀 參數(shù)。這可以給出較靠近圖5的底部形狀的形狀，具有例如α (0)、β (1)、χ (1)等新的參 數(shù)。這些可以迭代地反饋回到步驟1，并且從步驟1到5迭代直到得到所需的精確度，由此 來確定近似物體結(jié)構(gòu)。這種迭代過程的計(jì)算時(shí)間主要由向前衍射模型確定，即使用嚴(yán)格光學(xué)衍射理論從 估計(jì)的目標(biāo)形狀計(jì)算估計(jì)的模型衍射圖案。在步驟2，可以計(jì)算不同的估計(jì)的目標(biāo)形狀的多個(gè)模型衍射圖案并且存儲(chǔ)在庫(kù)中。 隨后，在步驟4，將測(cè)量的衍射圖案與庫(kù)中由步驟2得到的模型掩模圖案進(jìn)行對(duì)比。如果發(fā) 現(xiàn)匹配，則用于產(chǎn)生匹配庫(kù)圖案的估計(jì)的目標(biāo)形狀可以被確定為近似物體結(jié)構(gòu)。因此，如果使用庫(kù)并且發(fā)現(xiàn)匹配，可以不需要迭代。替換地，庫(kù)搜索可以用于確定一組形狀參陣列，隨 后通過使用評(píng)價(jià)函數(shù)一次或更多次迭代、以確定更精確的形狀參陣列，以便確定近似物體 結(jié)構(gòu)。
為了二維周期性結(jié)構(gòu)的臨界尺寸重構(gòu)，嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)被普遍用于向前 衍射模型，同時(shí)還已經(jīng)報(bào)道了體積積分方法(VIM)、有限差分時(shí)域(FDTD)以及有限元方法 (FEM)。
在嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)中，光譜離散化方案被使用。為了提高這種光譜離散化 的收斂，應(yīng)用所謂的李氏(Li)規(guī)則[3、4]。替換地，可以使用正矢量場(chǎng)體系W]，以提高光 譜離散化的收斂[7、8]。
嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)的主要問題之一在于其需要大量的中央處理器(CPU)時(shí) 間和二維周期性結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)用量，因?yàn)橐幌盗械谋菊髦?本征矢量問題需要解決并連接。 對(duì)于有限差分時(shí)域和有限元方法，通常中央處理器時(shí)間也太長(zhǎng)。
已有的體積積分方法(例如在[2]，美國(guó)專利6，867，866B1和美國(guó)專利 7, 038, 850B2中公開的，這里通過參考將兩者全文并入)是基于在網(wǎng)格細(xì)化方面顯示慢的 收斂性的全空間離散化方法，或基于在增多數(shù)量的諧波方面顯示差的收斂性的光譜離散化 方法。作為替換，已經(jīng)報(bào)道一種并入了用以改進(jìn)收斂性的啟發(fā)式方法的光譜離散化方法 口]。
與嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)相比，必須求解體積積分方法的線性系統(tǒng)較大，但是如 果在迭代方法中求解體積積分方法，僅需要矩陣矢量乘積以及幾個(gè)矢量的存儲(chǔ)。因此，通常 存儲(chǔ)用量的使用比嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)少得多。潛在的瓶頸是矩陣矢量乘積本身的速 度。如果李氏規(guī)則用于體積積分方法，由于存在幾個(gè)逆子矩陣，則矩陣矢量乘積將慢得多。 替換地，可以忽視李氏規(guī)則，并且可以使用快速傅里葉變換以達(dá)到快速的矩陣矢量乘積，但 是差的收斂性的問題仍存在。
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的體積積分方法(VIM)的實(shí)施例。對(duì)抗蝕劑光柵的實(shí)際二維 周期性臨界尺寸(CD)重構(gòu)已經(jīng)表明，使用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例比嚴(yán)格耦合波分析(RCWA) 快10到100倍之間，同時(shí)存儲(chǔ)用量比嚴(yán)格耦合波分析少10到100倍。在詳細(xì)描述本發(fā)明 之前，參照?qǐng)D6和7給出結(jié)果，圖6和7示出由本發(fā)明帶來的速度的提高。
圖6示出根據(jù)常規(guī)的嚴(yán)格耦合波分析602和根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的體積積分 方法(VIM)604的精確度隨處理時(shí)間變化的曲線。圖6給出抗蝕劑結(jié)構(gòu)的第一級(jí)反射系數(shù) 的模型的結(jié)果。豎直軸是相對(duì)誤差，RE，由ll^-R/l/lR/l給出，其中艮是平行極化(其中電 場(chǎng)平行于入射平面)的反射系數(shù)，而IC是具有足夠模態(tài)(mode)以實(shí)現(xiàn)5位精確度的嚴(yán)格 耦合波分析的收斂解。水平軸是中央處理器(CPU)時(shí)間t(單位秒)，其是對(duì)應(yīng)于體積積分 公式的線性系統(tǒng)的一次求解的時(shí)間。嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)的結(jié)果曲線602顯示中央處 理器時(shí)間大于由曲線604給出的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的體積積分方法的結(jié)果。例如，如 箭頭606所示的，相對(duì)誤差為10_2處，本發(fā)明的該實(shí)施例提供的中央處理器時(shí)間具有20倍 的改善。因此，圖6示出在相對(duì)誤差(或精確度)的整個(gè)范圍上，本發(fā)明會(huì)導(dǎo)致計(jì)算一個(gè)解 的中央處理器時(shí)間縮短。中央處理器時(shí)間的縮短對(duì)于本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用非常重要。通常， 目標(biāo)是在大約一秒內(nèi)通常完成14000次求解。一秒是目標(biāo)，因?yàn)橐幻胧怯靡栽谏a(chǎn)環(huán)境中 在晶片上執(zhí)行連續(xù)的散射測(cè)量的時(shí)間。通過在如此短的時(shí)間內(nèi)完成計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析而不用減慢晶片生產(chǎn)過程。數(shù)值14000來自180個(gè)散射角乘以在將要變化的模型中參數(shù) 的數(shù)量，乘以入射波的2個(gè)獨(dú)立的偏振，乘以用于目標(biāo)的真實(shí)形狀的估計(jì)的6個(gè)非線性解。 圖6中的數(shù)據(jù)來自于與用于得到在下文中討論的圖21和22中給出的數(shù)據(jù)相同的數(shù)據(jù)組。
圖7示出與在圖6中示出的數(shù)據(jù)相類似的數(shù)據(jù)的曲線，但是該曲線是有關(guān)模型化 硅結(jié)構(gòu)和零級(jí)反射系數(shù)。使用相同的軸，但是豎直的相對(duì)誤差軸覆蓋較窄的范圍，水平的時(shí) 間軸覆蓋較寬的范圍。曲線702是嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)結(jié)果，而曲線704是使用根據(jù)本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的體積積分方法的結(jié)果。再次地，由本發(fā)明提供的結(jié)果比嚴(yán)格耦合波分 析提供20倍的改進(jìn)，如箭頭706所示，對(duì)于10_2的相對(duì)誤差。
圖8示意地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行重構(gòu)的散射幾何結(jié)構(gòu)。襯底802是 沿Z方向分層的介質(zhì)的較低部分。其他層804和806被示出。在χ和y上是周期性的二 維光柵808如圖所示在分層介質(zhì)的頂部。810示出x、y和ζ軸。入射場(chǎng)812與結(jié)構(gòu)802到 808相互作用并其被散射，得到反射場(chǎng)814。因而，結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向x、y是周期性的，并 且包括不同性質(zhì)的材料，以便引起電磁場(chǎng)Ettrt的不連續(xù)，電磁場(chǎng)包括在不同材料的材料邊界 處入射電磁場(chǎng)分量Eim和散射電磁場(chǎng)分量Es的總和。
圖9示出背景的結(jié)構(gòu)，并示意地示出可以用來計(jì)算入射場(chǎng)與分層的介質(zhì)的相互作 用的格林函數(shù)。分層的介質(zhì)802到806與圖8中一樣地標(biāo)記。在入射場(chǎng)812中，也用810 示出x、y和ζ。還示出直接地反射的場(chǎng)902。點(diǎn)源(x’，y’，z’)904表示與背景相互作用的 格林函數(shù)，其產(chǎn)生場(chǎng)906。在這種情形中，因?yàn)辄c(diǎn)源904位于頂層806之上，僅有一個(gè)來自 806與周圍介質(zhì)的頂部界面的背景反射908。如果點(diǎn)源在分層介質(zhì)內(nèi)，則將存在沿向上和向 下方向(未示出)的背景反射。
將要求解的體積積分方程為
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的方法，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向是周期性的并且包 括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊界處引起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，所述方法包括對(duì)通過基的變 化而與所述電磁場(chǎng)相關(guān)的矢量場(chǎng)的體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解，以便確定所述矢量場(chǎng)的近 似解，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電磁散射性質(zhì)包括反射系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述電磁場(chǎng)包括入射和散射電磁場(chǎng)分量的總和。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述矢量場(chǎng)由相對(duì)于所述至少一個(gè)方向的至少一 個(gè)有限傅里葉級(jí)數(shù)表示，并且其中對(duì)所述體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解的步驟包括通過使用 卷積_基變化算子與矢量場(chǎng)的卷積來確定電磁場(chǎng)的分量。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述卷積_基變化算子與矢量場(chǎng)的卷積使用從包括 快速傅里葉變換(FFT)和數(shù)論變換(NTT)的組中選擇出的變換來執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，所述卷積_基變化算子C包括沿所述至少一個(gè) 方向的所述結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)和幾何性質(zhì)，并且配置成通過根據(jù)所述材料性質(zhì)和幾何性質(zhì)執(zhí) 行基的變化而將所述矢量場(chǎng)轉(zhuǎn)換成所述電磁場(chǎng)。
7.如權(quán)利要求4到6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述卷積-基變化算子根據(jù)有限離散 卷積來操作。
8.如權(quán)利要求4到6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述對(duì)體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解的 步驟包括通過卷積算子與矢量場(chǎng)的卷積來確定電流密度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，使用從包括快速傅里葉變換(FFT)和數(shù)論變換 (NTT)的組中選擇出的變換來執(zhí)行卷積算子與矢量場(chǎng)的所述卷積。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述卷積算子包括所述結(jié)構(gòu)沿所述至少一個(gè) 方向的材料性質(zhì)和幾何性質(zhì)。
11.如權(quán)利要求8到10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述卷積算子根據(jù)有限離散卷積來 操作。
12.如權(quán)利要求8到11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述電流密度是對(duì)比電流密度。
13.如權(quán)利要求8到12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述電流密度由相對(duì)于所述至少一 個(gè)方向的至少一個(gè)有限傅里葉級(jí)數(shù)表示。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，對(duì)所述體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解的步驟還包 括通過用格林函數(shù)算子與所述電流密度的卷積來確定散射電磁場(chǎng)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，使用從包括快速傅里葉變換(FFT)和數(shù)論變換 (NTT)的組中選擇出的變換執(zhí)行格林函數(shù)算子與所述電流密度的卷積。
16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過使用法向矢量場(chǎng)過濾掉與所述至 少一個(gè)材料邊界相切的電磁場(chǎng)的連續(xù)分量和與所述至少一個(gè)材料邊界垂直的電磁通量密 度的連續(xù)分量，由電磁場(chǎng)的場(chǎng)分量和對(duì)應(yīng)的電磁通量密度的組合來構(gòu)建所述矢量場(chǎng)。
17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括通過卷積-基變化算子與所述矢量 場(chǎng)的近似解的卷積來確定所述電磁場(chǎng)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述卷積使用從包括快速傅里葉變換(FFT)和數(shù) 論變換(NTT)的組中選擇出的變換來執(zhí)行。
19.一種由被檢測(cè)的由輻射照射物體產(chǎn)生的電磁散射性質(zhì)來重構(gòu)所述物體的近似結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括步驟估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)；由所估計(jì)的至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)確定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)； 將所檢測(cè)到的電磁散射性質(zhì)與所述至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)進(jìn)行比較；和 基于比較結(jié)果確定物體的近似結(jié)構(gòu)，其中使用計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的方法來確定所述模型電磁散射性質(zhì)，所述結(jié)構(gòu)沿 至少一個(gè)方向是周期性的并且包括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊界處引起電磁場(chǎng)的不連 續(xù)，所述方法包括對(duì)通過基的變化而與電磁場(chǎng)相關(guān)的矢量場(chǎng)的體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求 解，以便確定所述矢量場(chǎng)的近似解，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括將多個(gè)模型電磁散射性質(zhì)布置在庫(kù)內(nèi)的步驟，并且所述比較步驟包括將檢測(cè)的電磁散射性質(zhì)與庫(kù)內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行匹配。
21.如權(quán)利要求19或20所述的方法，還包括對(duì)估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)的步驟、確定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)的步驟以及比較檢測(cè)的電磁散射的步驟進(jìn)行迭代，其中估計(jì)至 少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)的步驟是基于在之前的迭代中的比較步驟的結(jié)果。
22.一種用于重構(gòu)物體的近似結(jié)構(gòu)的檢查設(shè)備，所述檢查設(shè)備包括照射系統(tǒng)，配置成用輻射照射所述物體；檢測(cè)系統(tǒng)，配置成檢測(cè)由所述照射產(chǎn)生的電磁散射性質(zhì)； 處理器，配置成估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)；由所述至少一個(gè)估計(jì)的物體結(jié)構(gòu)來確定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)； 將所檢測(cè)到的電磁散射性質(zhì)與所述至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)進(jìn)行比較；和 由所檢測(cè)到的電磁散射性質(zhì)和所述至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)之間的差異確定近似 的物體結(jié)構(gòu)，其中，所述處理器配置成使用計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的方法來確定所述模型電磁散 射性質(zhì)，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向是周期性的并且包括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊界 處引起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，所述方法包括對(duì)通過基的變化而與電磁場(chǎng)相關(guān)的矢量場(chǎng)的體積積 分方程數(shù)值求解，以便確定所述矢量場(chǎng)的近似解，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
23.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)器可 讀指令序列，所述指令適于使一個(gè)或更多個(gè)處理器來執(zhí)行計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的方 法，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向是周期性的并且包括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊界處引 起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，所述方法包括對(duì)通過基的變化而與電磁場(chǎng)相關(guān)的矢量場(chǎng)的體積積分方 程進(jìn)行數(shù)值求解，以便確定所述矢量場(chǎng)的近似解，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
24.一種計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的方法，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向是周期性的并且 包括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊界處引起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，所述方法包括對(duì)與電磁場(chǎng) 相關(guān)且與所述電磁場(chǎng)不同的矢量場(chǎng)的體積積分方程式進(jìn)行數(shù)值求解，以便確定所述矢量場(chǎng) 的近似解。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述矢量場(chǎng)通過可逆算子與電磁場(chǎng)相關(guān)。
26.如權(quán)利要求24或25所述的方法，其中所述矢量場(chǎng)通過基的變化而與電磁場(chǎng)相關(guān)，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
27.一種計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的方法，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向是周期性的并且 包括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊界處引起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，所述方法包括使用處理裝 置對(duì)通過基的變化而與電磁場(chǎng)相關(guān)的矢量場(chǎng)的體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解，以便確定所述 矢量場(chǎng)的近似解，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述電磁散射性質(zhì)包括反射系數(shù)。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述電磁場(chǎng)包括入射和散射電磁場(chǎng)分量的總和。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述矢量場(chǎng)由相對(duì)于所述至少一個(gè)方向的至少一個(gè)有限傅里葉級(jí)數(shù)表示；和所述對(duì)體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解的步驟包括通過卷積_基變化算子與矢量場(chǎng)的卷 積來確定電磁場(chǎng)的分量。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，卷積-基變化算子與矢量場(chǎng)的卷積使用包括快速 傅里葉變換(FFT)或數(shù)論變換(NTT)的變換來執(zhí)行。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，卷積_基變化算子C包括所述結(jié)構(gòu)沿所述至少一 個(gè)方向的材料性質(zhì)和幾何性質(zhì)，并且配置成通過根據(jù)所述材料性質(zhì)和幾何性質(zhì)來執(zhí)行基的 變化而將所述矢量場(chǎng)轉(zhuǎn)換成所述電磁場(chǎng)。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述卷積-基變化算子根據(jù)有限離散卷積來操作。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，對(duì)體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解的步驟包括通過 卷積算子與矢量場(chǎng)的卷積來確定電流密度。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中，卷積算子與矢量場(chǎng)的卷積使用包括快速傅里葉 變換(FFT)或數(shù)論變換(NTT)的變換來執(zhí)行。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述卷積算子包括所述結(jié)構(gòu)沿所述至少一個(gè)方 向的材料性質(zhì)和幾何性質(zhì)。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述卷積算子根據(jù)有限離散卷積來操作。
38.如權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述電流密度是對(duì)比電流密度。
39.如權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述電流密度由相對(duì)于所述至少一個(gè)方向的至 少一個(gè)有限傅里葉級(jí)數(shù)表示。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中，對(duì)體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解的步驟還包括通 過格林函數(shù)算子與電流密度的卷積來確定散射電磁場(chǎng)。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中，格林函數(shù)算子與電流密度的卷積使用包括快速 傅里葉變換(FFT)或數(shù)論變換(NTT)的變換來執(zhí)行。
42.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，通過使用法向矢量場(chǎng)過濾掉與所述至少一個(gè)材 料邊界相切的電磁場(chǎng)的連續(xù)分量和與所述至少一個(gè)材料邊界相垂直的電磁通量密度的連 續(xù)分量，而由所述電磁場(chǎng)的場(chǎng)分量和相對(duì)應(yīng)的電磁通量密度的組合來構(gòu)建所述矢量場(chǎng)。
43.如權(quán)利要求27所述的方法，還包括通過卷積-基變化算子與所述矢量場(chǎng)的近似 解的卷積來確定電磁場(chǎng)。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述卷積使用包括快速傅里葉變換(FFT)或數(shù)論 變換(NTT)的變換來執(zhí)行。
45.一種由檢測(cè)的由輻射照射物體產(chǎn)生的電磁散射性質(zhì)重構(gòu)所述物體的近似結(jié)構(gòu)的方 法，所述方法包括步驟使用處理裝置估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)；使用處理裝置由所估計(jì)的至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)來確定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)； 使用處理裝置將檢測(cè)的電磁散射性質(zhì)與所述至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)進(jìn)行比較；和 使用處理裝置基于比較的結(jié)果來確定物體的近似結(jié)構(gòu)， 其中通過下述步驟確定所述模型電磁散射性質(zhì)計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向是周期性的并且包括不同性質(zhì)的 材料，以便在材料邊界處引起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，和對(duì)通過基的變化而與電磁場(chǎng)相關(guān)的矢量場(chǎng)的體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解，以便確定所 述矢量場(chǎng)的近似解，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，還包括步驟 將多個(gè)所述模型電磁散射性質(zhì)布置在庫(kù)內(nèi)；和所述比較步驟包括將所檢測(cè)到的電磁散射性質(zhì)與庫(kù)內(nèi)的內(nèi)容相匹配。
47.如權(quán)利要求45所述的方法，還包括步驟對(duì)估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)的步驟、確定所述至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)的步驟、以及 比較所檢測(cè)到的電磁散射的步驟進(jìn)行迭代；和其中估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)的步驟基于在之前迭代中的比較步驟的結(jié)果。
48.一種用于重構(gòu)物體的近似結(jié)構(gòu)的檢查設(shè)備，所述檢查設(shè)備包括 照射系統(tǒng)，配置成用輻射照射物體；檢測(cè)系統(tǒng)，配置成檢測(cè)由所述照射產(chǎn)生的電磁散射性質(zhì)； 處理器，配置成 估計(jì)至少一個(gè)物體結(jié)構(gòu)；由所述至少一個(gè)估計(jì)的物體結(jié)構(gòu)來確定至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)； 將所檢測(cè)到的電磁散射性質(zhì)與所述至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)進(jìn)行比較；和 由所檢測(cè)到的電磁散射性質(zhì)和所述至少一個(gè)模型電磁散射性質(zhì)之間的差異來確定物 體的近似結(jié)構(gòu)，其中，所述處理器配置成通過下列步驟來確定所述模型電磁散射性質(zhì) 計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向是周期性的并且包括不同性質(zhì)的 材料，以便在材料邊界處引起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，和對(duì)通過基的變化而與所述電磁場(chǎng)相關(guān)的矢量場(chǎng)的體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解，以便確 定所述矢量場(chǎng)的近似解，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
49.一種有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，具有存儲(chǔ)其中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí) 行指令在由計(jì)算機(jī)裝置執(zhí)行時(shí)使計(jì)算裝置執(zhí)行一種方法，所述方法包括計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)，所述結(jié)構(gòu)沿至少一個(gè)方向是周期性的并且包括不同性質(zhì)的 材料，以便在材料邊界處引起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，和對(duì)通過基的變化而與電磁場(chǎng)相關(guān)的矢量場(chǎng)的體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解，以便確定所 述矢量場(chǎng)的近似解，所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
50.一種計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的方法，所述結(jié)構(gòu)在至少一個(gè)方向上是周期性的并且包括不同性質(zhì)的材料，以便在材料邊界處引起電磁場(chǎng)的不連續(xù)，所述方法包括使用計(jì)算 裝置對(duì)與電磁場(chǎng)相關(guān)且與所述電磁場(chǎng)不同的矢量場(chǎng)的體積積分方程進(jìn)行數(shù)值求解，以便確 定所述矢量場(chǎng)的近似解。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，所述矢量場(chǎng)通過可逆算子與所述電磁場(chǎng)相關(guān)。
52.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，所述矢量場(chǎng)通過基的變化而與所述電磁場(chǎng)相關(guān)， 所述矢量場(chǎng)在材料邊界處是連續(xù)的。
全文摘要
公開了一種用于對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)建模的方法和設(shè)備以及用于重構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)的方法和設(shè)備。通過數(shù)值求解矢量場(chǎng)F的體積積分方程式實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)構(gòu)的電磁散射性質(zhì)的體積積分方法的收斂性改善。矢量場(chǎng)F可以通過基的變化與電場(chǎng)E相關(guān)，并且可以在材料邊界處可以是連續(xù)的。根據(jù)Laurent(勞倫)規(guī)則使用卷積算子執(zhí)行矢量場(chǎng)F的卷積，其允許經(jīng)由一維和/或二維快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)有效的矩陣矢量乘積。一種可逆的卷積-基變化算子C配置成通過根據(jù)周期性結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)和幾何性質(zhì)執(zhí)行基的變化而將矢量場(chǎng)F轉(zhuǎn)換成電場(chǎng)E。改善的體積積分方法可以并入量測(cè)工具中的向前衍射模型，用于重構(gòu)物體的近似結(jié)構(gòu)，以便評(píng)估光刻設(shè)備的臨界尺寸性能。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102033433SQ20101029445
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
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