，也可從包含形成于第一目標(biāo)Tl(SOO)的頂部結(jié)構(gòu)上方的全部下方層結(jié)構(gòu)808，但排除所述第一目標(biāo)Tl的頂部結(jié)構(gòu)802的第二目標(biāo)Τ2提取光學(xué)信號。圖9中展示實例第二目標(biāo)Τ2(900)。每一區(qū)段的兩個目標(biāo)Tl及Τ2優(yōu)選定位于彼此附近使得在此兩個目標(biāo)之間不可能存在任何過程變化。例如，所述兩個目標(biāo)Tl及Τ2在相同DOE區(qū)段中彼此鄰近而形成。
[0081]可從來自DOE晶片的多個不同區(qū)段的兩個目標(biāo)Tl及Τ2獲取多個光學(xué)信號。在此實例中，所述兩個目標(biāo)Tl及Τ2具有相同底層但不同頂層。舉例來說，Tl具有頂部結(jié)構(gòu)(圖8)，而Τ2不具有此頂部結(jié)構(gòu)(圖9)。
[0082]例如，可從每一DOE區(qū)段內(nèi)的兩個目標(biāo)收集如上文所描述的在不同波長等處的多個不同信號。接著，可在操作704中縮減所述信號。舉例來說，可通過PCA技術(shù)或通過任何其它數(shù)據(jù)縮減技術(shù)(例如本文中所描述的技術(shù))來縮減信號的數(shù)據(jù)集。其它縮減技術(shù)包含kPCA(核主分量分析)、LLE(局部線性嵌入)、NLPCA(非線性PCA)等等。
[0083]接著，可在操作706中使用殘余信號來產(chǎn)生依據(jù)T2信號而預(yù)測Tl信號的特征提取模型。例如，所述特征提取模型可表示于以下等式中:
[0084]Sxi = f(ST2)+R
[0085]其中f(St2)是利用對于特定區(qū)段的特定T2目標(biāo)或過程值集的全部T2信號(例如不同波長信號響應(yīng))以預(yù)測相同特定區(qū)段的每一Tl信號(例如每一特定波長響應(yīng)信號)的函數(shù)，其中剩余項R為殘余信號。可通過任何合適訓(xùn)練技術(shù)(例如快速降階模型；回歸;機器學(xué)習(xí)算法(例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(SVM))等等)來確定函數(shù)f ( St2 )。
[0086]接著，可在操作708中將殘余信號定義為經(jīng)提取的頂部結(jié)構(gòu)信號。更明確來說，經(jīng)產(chǎn)生的函數(shù)可接著用以通過以下等式從每一Sn信號提取對于Tl目標(biāo)的頂部結(jié)構(gòu)的信號響應(yīng):
[0087]R = f(ST2)-Sxi
[0088]從每一特定Tl信號提取的殘余R信號將保留焦點及劑量信息以及與頂層結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的信息。所述R信號含有所關(guān)注點(Ρ0Ι)變化及含有來自在Tl與T2之間相同的(例如底層結(jié)構(gòu))參數(shù)的非常少變化或不含有任何變化。還可抵消系統(tǒng)誤差，這是因為由于Tl及T2在相同區(qū)段中彼此接近而定位從而導(dǎo)致此誤差對于Tl及T2有可能是相同的。
[0089]接著，可以任何合適方式使用經(jīng)提取的殘余信號。舉例來說，殘余信號可用以確定最優(yōu)焦點，如上文所描述。在其它實施例中，可確定任何合適工藝參數(shù)及/或結(jié)構(gòu)參數(shù)。例如，可訓(xùn)練參數(shù)模型以基于來自已知結(jié)構(gòu)的參考數(shù)據(jù)來預(yù)測來自經(jīng)提取的信號特征的工藝參數(shù)或幾何參數(shù)。例如，可通過對一組參考結(jié)構(gòu)(還從所述組參考結(jié)構(gòu)收集光學(xué)信號)執(zhí)行CD-SEM來確定參考數(shù)據(jù)。接著，使用來自已知參考結(jié)構(gòu)的已知參考光學(xué)信號來訓(xùn)練參數(shù)模型。所述參數(shù)模型可接著用以確定由通過特征提取模型確定的基于殘余信號的過程變化而引起的未知目標(biāo)或結(jié)構(gòu)(例如DOE結(jié)構(gòu)或來自其它晶片的其它結(jié)構(gòu))的幾何參數(shù)。
[0090]可利用其它類型的目標(biāo)來消除底層信號及預(yù)測頂部結(jié)構(gòu)信號。圖10為說明根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的用于從具有相同頂層及不同底層的目標(biāo)提取頂部結(jié)構(gòu)POI的替代過程1000的流程圖。舉例來說，底層結(jié)構(gòu)的部分在目標(biāo)之間不同。
[0091]在此實施方案中，在操作1002中從來自DOE晶片的不同區(qū)段的具有不同底層但具有相同頂層的兩個目標(biāo)獲取光學(xué)信號。類似于圖9，在操作1004中也可縮減經(jīng)獲取的信號組，且在操作1006中也可產(chǎn)生使用殘余信號依據(jù)T2信號而預(yù)測Tl信號(例如，Sn = f (St2) +R)的特征提取模型。
[0092]在此實施例中，在操作1008中經(jīng)擬合值f(ST2) = Sn-R可定義為經(jīng)提取的頂部結(jié)構(gòu)信號。這些經(jīng)提取的頂部結(jié)構(gòu)信號含有對于(在頂層中的)T1及T2為相同的POI變化。還可降低隨機噪聲，這是因為所述噪聲對于Tl及T2是不同的且此噪聲連同底層信號差一起并入R中。接著，經(jīng)提取的POI信號可用以經(jīng)由使用參考或訓(xùn)練數(shù)據(jù)而確定最優(yōu)焦點、來自未知結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)或結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0093]在另一底層消除實施例中，圖11為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于從具有使用兩個或兩個以上方位角的未經(jīng)圖案化的底層的目標(biāo)提取頂部結(jié)構(gòu)POI的另一過程1100的流程圖。最初，在操作1102中從DOE晶片的不同區(qū)段處的特定目標(biāo)獲取處于兩個不同方位角的光學(xué)信號?？蓮拿恳?DOE區(qū)段內(nèi)的特定目標(biāo)收集如上文所描述的也可在不同波長等處獲得的不同方位角光學(xué)信號。
[0094]POI將對不同方位角具有不同敏感度。一般來說。兩個方位角可包含用于對光柵或圖案缺陷的增加的敏感度(盡管并不需要)的任何合適角(例如彼此正交的角(零度及90°角))。舉例來說，可在垂直及平行于光柵方向的方向處獲得光譜測量。在操作1104中也可縮減信號。
[0095]接著，可在操作1106中產(chǎn)生使用殘余信號依據(jù)在第二角處的光學(xué)信號而預(yù)測在第一方位角處的光學(xué)信號的特征提取模型。對于零方位角(Azo)及90°方位角(Az9q)，所述模型可表示為:
[0096]Saz0 = f(Saz90)+R
[0097]接著，在操作1108中殘余信號可定義為經(jīng)提取的頂部結(jié)構(gòu)信號。例如，頂部結(jié)構(gòu)信號R = f(Saz9Q)-SazQ。所得R信號含有POI變化信息且含有來自未經(jīng)圖案化的層的參數(shù)的非常少變化或不含有任何變化。一些系統(tǒng)誤差被抵消，這是因為此類誤差對于SazQ及Saz9Q是相同的。接著，經(jīng)提取的POI信號可用以經(jīng)由使用參考或訓(xùn)練數(shù)據(jù)而確定最優(yōu)焦點、來自未知結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)或結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0098]圖12為說明根據(jù)替代實施例的利用二維射束輪廓反射測量(2DBPR)的程序的流程圖。最初，在操作1202中從DOE晶片的不同區(qū)段處的特定目標(biāo)獲取2DBPR圖像。在所說明的實例中，所述目標(biāo)可具有未經(jīng)圖案化的底層(所述底層具有頂部光柵結(jié)構(gòu)K2DBPR系統(tǒng)為角分辨系統(tǒng)且產(chǎn)生光瞳圖像(其中每一像素對應(yīng)于相同入射角(AOI)但對應(yīng)于不同方位角)。在起始于光瞳圖像的中心處的線上的像素具有相同方位角但具有不同AOI角。
[0099]在經(jīng)測量樣本類似于膜時2DBPR圖像為徑向?qū)ΨQ的且在所述樣本具有某周期結(jié)構(gòu)時所述2DBPR圖像為非徑向?qū)ΨQ的。使用此特征，徑向?qū)ΨQ函數(shù)g ()可在添加不對稱R信號的情況下擬合到2DBPR圖像:Sraw=gO +R。在所說明的實施例中，在操作1206中，可定義擬合光瞳信號/圖像Sraw的徑向?qū)ΨQ函數(shù)g()。殘余信號對應(yīng)于光柵而函數(shù)g()對應(yīng)于膜。接著，在操作1208中，可將R信號定義為光柵結(jié)構(gòu)的經(jīng)提取的POI信號且接著用于(例如)經(jīng)由本文中所描述的經(jīng)訓(xùn)練的參數(shù)模型或任何校準(zhǔn)技術(shù)來確定任何合適工藝及/或結(jié)構(gòu)參數(shù)。在替代實施例中，可自從光柵目標(biāo)獲得的經(jīng)獲取信號減去來自墊(或非光柵結(jié)構(gòu))的信號以提取光柵信號，而非使函數(shù)擬合到所述經(jīng)獲取的信號。
[0100]在圖1O或11的實例中，經(jīng)擬合值可用以測量對方位變化不敏感的參數(shù)。對方位變化不敏感的實例參數(shù)可包含膜厚度、材料n、k性質(zhì)等等。相反地，對方位變化敏感的參數(shù)包含光柵參數(shù)、臨界尺寸(CD)、側(cè)壁角(SWA)、高度(HT)等等。
[0101 ]在替代實施例中，差分方法可應(yīng)用到任何基于模型的結(jié)構(gòu)特征化方法，所述特征化方法經(jīng)受底層及結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性。舉例來說，減去針對不同目標(biāo)(例如，具有頂部結(jié)構(gòu)的目標(biāo)及不具有此頂部結(jié)構(gòu)的目標(biāo))獲取的在相同入射角及方位角處收集的類似信號(例如，橢圓偏光參數(shù)(例如α))可有助于降低或消除底層變化。替代地，可收集來自相同目標(biāo)但處于不同方位角(例如，O度及90度)的信號，且這些微分信號可用以加強光柵信號且使所述光柵信號與底層信號解除相關(guān)。在2014年8月I日由賽迪斯.杰拉德.祖拉(Thaddeus GerardDziura)等人申請的序列號為14/449,646的美國專利中進(jìn)一步描述用于使用來自相同目標(biāo)上的兩個或兩個以上方位角的差信號的若干技術(shù)，所述申請案的全部內(nèi)容出于所有目的以引用的方式并入本文中。一般來說，差信號傾向于取消共用未經(jīng)微擾的膜信號且留下歸因于光柵微擾或缺陷的比重。差信號零對應(yīng)于無缺陷光柵。
[0102]類似方法可用于2DBPR，這是因為在每一光瞳圖像中的主要信號由來自無光柵下方結(jié)構(gòu)的反射來主導(dǎo)。例如，垂直到垂直偏光圖像與水平到水平偏光反射率相同(但旋轉(zhuǎn)90度)。使用微分信號可有助于抑制來自襯底及底層的比重。
[0103]工藝參數(shù)大體上指的是用以控制光刻系統(tǒng)的處理條件的參數(shù)。工藝參數(shù)大體上以非普通方式影響圖案。舉例來說，工藝參數(shù)可對應(yīng)于焦點偏移、曝光劑量、抗蝕劑厚度、顯影時間及溫度、曝光后烘烤時間及溫度及類似物。經(jīng)確定的工藝設(shè)置可用以改進(jìn)后續(xù)光刻圖案化的控制及確定所述光刻圖案的質(zhì)量是否滿足指定要求。工藝參數(shù)確定或監(jiān)測可適用于多種光刻工藝(舉例來說，關(guān)于半導(dǎo)體制造、光學(xué)裝置制造、微機械裝置制造、磁性記錄數(shù)據(jù)存儲裝置制造及類似者的光刻工藝)。盡管工藝參數(shù)確定或監(jiān)測可用于任何以上工藝，但為了易于論述，本文中所描述的本發(fā)明的某些實施例針對半導(dǎo)體制造。
[0104]雖然已在若干優(yōu)選實施例方面描述本發(fā)明的某些實施方案，但存在本發(fā)明的范圍內(nèi)的變更、排列及等效物。舉例來說，盡管貫穿(例如，半導(dǎo)體)使用術(shù)語晶片，但應(yīng)注意，在本發(fā)明的特定技術(shù)用于其它類型的制造時，術(shù)語晶片也可應(yīng)用于工件、襯底、樣本及類似物(其與其它類型的制造相關(guān)聯(lián))。還應(yīng)注意，存在實施本發(fā)明的方法及設(shè)備的許多替代方式。舉例來說，盡管已在使用常規(guī)輻射技術(shù)的光刻方面描述本發(fā)明的某些實施例，但應(yīng)注意，也可使用其它光刻技術(shù)，例如，UV光刻(其使用紫外線)、X射線光刻(其使用X射線)、電子束光亥IJ(其使用電子束)及離子束(其使用離子束)。
[0105]硬件及/或軟件的任何合適組合可用以實施任何以上所描述的技術(shù)。在普通實例中，測量工具可包括:照明系統(tǒng)，其照明目標(biāo);收集系統(tǒng)，其捕獲通過所述照明系統(tǒng)與目標(biāo)、裝置或特征的交互(或缺少其)提供的相關(guān)信息;及處理系統(tǒng)，其分析使用一或多個算法收集的信息。測量工具可大體上用以測量關(guān)于與各種半導(dǎo)體制造工藝相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)及材料特性(例如，結(jié)構(gòu)及膜的材料組合物、尺寸特性(例如結(jié)構(gòu)的膜厚度及/或臨界尺寸、重疊等等))的各種輻射信號。這些測量可用以促進(jìn)半導(dǎo)體裸片的制造中的工藝控制及/或良率效率。
[0106]測量工具可包括可結(jié)合本發(fā)明的某些實施例使用的一或多個硬件配置。此類硬件配置的實例包含(但不限于)以下:光譜橢圓偏光計(SE)、具有多個照明角的SE、測量穆勒矩陣元件的SE(例如，使用旋轉(zhuǎn)補償器)、單波長橢圓偏光計、射束輪廓橢圓偏光計(角分辨橢圓偏光計)、射束輪廓反射計(角分辨反射計)、寬帶反射光譜儀(光譜反射計)、單波長反射計、角分辨反射計、成像系統(tǒng)及散射計(例如，光斑分析器)。