一些准则的优化来执行不同信号或信号组合的自动化分析，例如选择具有最小噪声的形成随焦点而变化的(针对不同曝光的)一组抛物线状的信号或信号组合。此外，可选择波长范围的组合以便消除对由较低层中的目标引起的对信号的任何效应。例如，特定波长可导致相对于焦点及剂量晶片位点的圆形轮廓图案(如与对于对下方结构不敏感的波长的抛物线状轮廓相反)。可取消选择经发现对下方层目标敏感的波长范围用作经提取特征。
[0059]实例自动化特征提取技术包含主分量分析(PCA)、独立分量分析(ICA)或局部线性嵌入(LLE)算法等等。尽管在使用由PCA变换所引起的第一主分量以确定最优焦点方面描述以下实例实施例，但其它实施例可利用其它特征提取结果或技术。例如，可使用如经由PCA确定的第一及第二主分量。可基于应用的特定要求来选择任何数目个主分量。在另一实例中，可使用来自另一特征提取工具(例如ICA或LLE)的输出。此外，也可优化及监测除焦点以外的其它工艺参数。
[0060]在PCA实施例中，经提取特征对应于信号数据集到不同坐标系统上的变换及此新的坐标系统的特定尺寸(或方向或投射方向)的选择，沿着所述新的坐标系统，经变换的数据集具有最多变化，所述变化提供关于工艺参数改变的最多信息。换句话说，可使用可定义为对于不同焦点/剂量目标位点或样本(行)的变量(列)的一或多个光学信号的不同组合来产生数据集。第一主分量对应于经发现具有最多变化的PCA变换的数据集的经变换方向或尺寸。第二主分量具有第二多的变化等等。
[0061]图4A为根据本发明的一个实施例的随三个信号组合而变化的简化焦点及剂量数据集的图。如所展示，样本数据集具有对应于信号S1、S2及S3的三个尺寸。例如，所述数据集包含对应于两个不同焦点位点的数据点402a及402b。如所展示，信号SI为对于所有数据点的恒定值。即，所述数据集驻留于垂直于SI尺寸的平面中。
[0062]图4B说明根据本发明特定实施方案的用于图4A的三维数据集的三个特征向量。如所展示，所述数据集具有三个特征向量evl (410a)、e2(410b)及e3(410c)。所述特征向量中的每一者也具有对应于相对于此特征向量的所述数据集的变化量的特征值。例如，主特征向量el(410a)与最多数据集变化相关联。相反，特征向量e2(410b)具有显著较少数据集变化，且特征向量e3 (41 Oc)具有零数据集变化。
[0063]返回参考图3，在操作306中可接着使对称曲线沿着焦点轴拟合到经提取的特征。即，任何对称类型的曲线可拟合到经提取的特征数据。在一个特定实例中，抛物线经拟合到经提取的特征。在操作308中可接着确定及报告曲线的极点为最优焦点。例如，经拟合的对称抛物线的峰值或谷值可定义为最优焦点。在操作310中经报告的最优焦点可接着用以调整或监测光刻设置。通过特定实例，经确定的最优焦点可用以调整或修复步进透镜系统以选取最优步进器操作参数以最小化光学像差的负面影响，或监测步进透镜系统的稳定性。接着，最优焦点确定过程300可结束。
[0064]可由操作者手动或由系统自动将经校正的焦点曝光信息输入到光刻工具。在大多数情况中，可将校正馈送到分析及决定进行哪一实际校正的程序或计算机中。举例来说，所述决定可能为并不进行校正(例如，校正太小)。此外，可能存在可变更整体校正的来自其它过程的其它信息。
[0065]返回参考PCA实例，可相对于主分量标绘焦点/剂量数据集。例如，可借助于定义为y轴的主分量方向及定义为X轴的焦点来标绘每一样本数据点。不同剂量可表示为不同轮廓线。接着，对称抛物线可拟合到此经标绘的数据集。图5A包含根据本发明的一个实施例的随在变化的曝光处的焦点而变化的一组光学信号的第一主分量(PCl)的第一实例柏桑图502。可分析所述光学信号的PCl以确定曲线拟合(例如具有多项式拟合度2的抛物线504)。在所说明的实例中，对于PCl的经拟合曲线等于3.231847+2.9355253*焦点-211.48888*(焦点-
0.04944)2。对于此曲线函数，最小PCl点对应于0.0425的最优焦点506。
[0066]图5B包含根据本发明的另一实施例的映射为随焦点及剂量而变化的一组晶片轮廓区域的光学信号的PCl的第二实例。所述轮廓区域对应于从针对特定组的焦点及曝光值的经拟合的曲线函数计算的不同PCl值。不同PCl值可被给予不同色彩并被映射到对应FEM位点以形成PCl晶片图。也可分析这些轮廓以确定所述轮廓曲线中也对应于0.0425的最优焦点512的最大点。
[0067]基于相对于光学信号的特征提取来确定最优焦点看似提供与施加特征提取到从相同FEM位点获得的CD值一致的结果。图5C为用于一组CD值的第一主分量(PCl)的柏桑图552，从用以制造图5A及5B的FEM晶片目标的相同FEM光罩结构来模拟所述组CD值。对于结果的比较，可经由对FEM晶片目标的实际测量或模拟来获得CD值。在所说明的实例中，对于PCl的经拟合曲线 554等于 0.8792593-0.6781819* 焦点-57.945882*(焦点-0.04944)2。对于此曲线函数，最大PCl点对应于0.0436的最优焦点556。同样地，图包含经变换成其第一主分量PCl且配置为随焦点及剂量而变化的一组轮廓区域的一组⑶值的晶片图560。因此，CD柏桑图产生与图5A到B的光学信号的主分量柏桑图基本上相同的最优焦点0.0436(560)。
[0068]本发明的特定技术提供确定最优焦点的有效、非破坏性方式。此外，可在不使用模型的情况下实施用于确定焦点或其它工艺参数的特定技术。
[0069]用于确定最优焦点的过程可应用到多个目标类型(例如，使用具有不同设计特性(例如节距、CD等等)的不同特定目标来重复图3的过程300)。使用多个类型的目标的联立解大体上克服与工艺参数对目标参数的相依性(其对于给定目标参数值允许工艺参数的多重解)相关联的问题。举例来说，在特定线宽度的情况下，焦点曝光相依性在焦点中是非线性的且即使准确知道曝光剂量也允许对于焦点的多重解。联立解还可移除在使用仅来自一个参数的信息对焦点及/或曝光解决时可能遭遇的在解之间的简并性(不同目标参数可对焦点及曝光具有不同相依性)。使用从许多焦点曝光矩阵测量确定的焦点解可算出测量误差、步进误差及类似物的平均数。
[0070]因为在光刻工具的任何特定曝光场中的每一位置也可与略微不同的倾斜位置(及对应焦点偏移位置)相关联，所以相同目标可形成于FEM晶片上的每一曝光场的多个位置上以确定对于不同区段位置的最优焦点。接着，可基于从来自(例如，在不同剂量及不同经编程的焦点下曝光的)多个区段的每一区段位置获得的光学信号来确定对于每一区段位置的最优焦点。接着，对于每一区段位置的最优焦点可用以编程对于整个曝光场的最优焦点倾斜以对于不同区段位置实现不同最优焦点值。
[0071]尽管可确定最优或最好焦点，但光刻工具可实际上编程可通过所述工具在感测晶片表面的准确位置方面存在的困难所引起的不同焦点。即，对于光刻工具来说实现相对于实际晶片表面的特定焦深可为困难的。尤其难以实现相对于安置于具有其它光栅结构的层上方的相对透明的膜(例如光致抗蚀剂材料)的特定最优焦深。因此，所得经编程的焦点可能并不等于输入最好或最优焦点。
[0072]本发明的某些实施例也可提供监测经编程的焦点的方式。可基于来自具有经编程的焦点偏移的多个FEM晶片的FEM数据集来确定最好焦点与经编程的焦点之间的关系(焦点best = f (焦点pr?d)。此关系可用作对于较少模型焦点测量的校准。即，所述关系可用以调整焦点。图6为根据本发明的替代实施例的最优焦点与经编程的焦点之间的实例关系。每一点对应于(从特定组的FEM信号确定的)特定最优或“经预测”焦点及经编程的“实际”焦点。
[0073]通过确定最好焦点与经编程的焦点之间的关系，并不需要从几何参数(或光学信号)导出实际焦点的单独模型。因为通过此关系捕获过程变化，所以甚至在下方结构拓扑归因于过程变化而改变时仍可测量实际焦点。使用基于现有模型的度量方法来建模是不可能或非常困难的。传统上，基于模型的半导体度量包含公式化试图预测测量目标与特定度量系统的互动的基于模型的经测量的光学信号的度量模型。特定目标的模型包含在所关注的测量目标的物理性质方面的结构的参数化(例如，膜厚度、临界尺寸、折射率、光栅节距等等)。此外，所述模型包含测量工具自身的参数化(例如，波长、入射角、偏光角等等)。
[0074]然而，扩展以上描述的技术以包含用于确定来自经获取的信号的任何结构参数(例如，几何参数或材料参数)的校准技术可为有益的。例如，可基于已知参考结构来训练参数模型以便预测对于特定结构参数的光学信号。接着，参数模型可用以确定来自未知结构(例如D0E/FEM或任何其它测试结构)的经获取的光学信号的特定结构参数以用于任何合适应用(例如监测对特定结构参数的过程变化效应)。
[0075]从光学信号消除底层变化:
[0076]底层及其结构可影响从特定测试结构获取的任何光学信号，且因此此类经获取的光学信号可包含关于特定目标的结构参数以及底层的信息。在本发明的替代实施例中，基本上消除底层对经获取的光学信号的效应以便隔离仅(或主要)保留关于顶层结构的信息的信号。换句话说，将具有关于“所关注参数”或“ΡΟΓ的信息的光学信号与经获取的光学信号隔离，而底层效应已基本上从此类信号消除。
[0077]本发明的某些替代实施例包含实施用于确定最优焦点(及类似物)的两个或两个以上目标的技术。尽管一些以下技术经描述为利用两个不同目标Tl及Τ2，但所述技术也可使用多个Tl目标及多个Τ2目标。图7为说明根据本发明的一个实施例的用于从具有不同顶层及相同底层的目标提取顶部结构所关注参数(Ρ0Ι)的过程700的流程图。
[0078]可利用任何合适的两个目标来消除底层变化。一般来说，每一目标可包含经由构成用于成品装置或生产晶片的制造工艺的部分的众多制造层形成的各种底层结构。在制造工艺中的这些层种的每一者可包含对应测试结构。图8为呈形成于多个底层808(—些多个底层808还包含光栅结构(例如，804及806))上方的顶层光栅802的形式的实例第一目标800的示意侧视图表示。
[0079]光谱810可经引导以入射于此第一目标800的顶层802上。然而，因为顶层802是半透明的，所以入射光还可到达一些下方结构(例如层804及806上的光栅)。至少一些下方光栅结构及顶部光栅结构将倾向于散射入射光以致使反射光及散射光两者相互作用而产生取决于顶层结构及下方层结构两者的输出光。因此，从此目标800获取的所述输出光含有关于顶层802及下方层808的信息。此输出信号不能有效地用以确定工艺参数或顶部结构参数(例如最优焦点或CD)，这是因为此输出信号受到下方结构的损害。
[0080]对于所说明的技术