，以使所述所模拟图像与所述所测量光学图像之间的相异性最小化。将用于产生与所述所测量光学图像最佳匹配(即，具有最小相异性)的所模拟图像的对齐参数视为图案对齐。
[0022]预期可利用各种技术产生特定光学图像的参考图像。根据本发明的实施例，针对所获得的每一光学图像产生基于设计的参考图像。更具体来说，各种光掩模的设计是已知的，且可记录于掩模设计数据库206中。在步骤106中，基于正被测量的特定光掩模(在此实例中，即掩模202)，可从掩模设计数据库206检索此特定掩模202的对应设计。此外，已取得其光学图像的特定测量部位也是已知的，从而允许在步骤108中选择掩模设计的对应于所述特定测量部位的特定部分，且使用所述特定部分来产生所述基于设计的参考图像。
[0023]步骤110基于成像系统的模型、光掩模的模型及在步骤108中检索的掩模设计的特定部分来产生所模拟图像210。更具体来说，参考图3中所展示的示范性描绘，从数据库检索掩模设计302的对应于测量部位(已取得其光学图像)的一部分。通过知晓掩模的设计且也知晓在步骤102中用于获取光学图像的成像系统的性质及行为，可将图像304再现为近似所述掩模的部分在通过所述成像系统获取其图像时预期看起来的样子。此所再现的图像称作所模拟图像304。
[0024]预期可以额外裕量来提取掩模设计的对应于测量部位的部分以允许计算光学邻近效应。还预期，代替在步骤104中应用图像校正技术来校正光学图像，作为步骤104中的替代方案，可将失真及非线性传感器响应应用于所模拟图像。也就是说，可将在无图像校正的情况下获得的光学图像与在此替代实施例中应用失真及非线性传感器响应的情况下的所模拟图像进行比较，此并不背离本发明的精神及范围。
[0025]如上文所提及，用于产生所模拟图像的模型由各种参数控制，在步骤112中调整所述参数以使得所模拟图像304与所测量光学图像306之间的相异性最小化(即，相似性被最大化)。此类参数可包含但不限于:掩模工艺参数、掩模近场参数、焦点、光学系统中的某些像差、光强度、波长、像素大小、对齐(例如、X移位及y移位)等等。预期此类参数中的一些参数可具有预假定及/或预计算的开始值，且可基于光学图像本身而加以调整。也可存在基于成像系统的知识而解决的一些参数。举例来说，波长、像素大小或可与图像移位相关的参数(包含远心度、光瞳照明不对称度等等)可予以先验地测量，且保持为固定的。
[0026]根据本发明的实施例，可以至少两种方式来调整对齐参数:1)将图案中的所有特征视为具有相同对齐，或2)允许独立地调整图案中的每一特征的对齐。虽然这两种方法的复杂性是不同的，但可基于各种因素(例如计算时间要求、可计算资源、所要准确度等等)而确定是实施第一种方法还是第二种方法。应理解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下利用任一方法。
[0027]预期可定义一度量来量化所模拟图像304与所测量光学图像306之间的相异性(或相似性)。在一个实例中，两个图像的相异性的度量可定义为两个图像的逐像素差异的L-2范数。在另一实例中，两个图像的相似性的度量可定义为其交叉相关性等等。应理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下，可以不同于上文的示范性定义的方式来定义相异性度量及/或相似性度量。
[0028]在步骤112终止后(即，所模拟图像304现在与所测量光学图像306最佳匹配)，即刻将实现此最佳匹配的对齐视为图案对齐。注意，存在在反复过程期间调整的数个其它参数，且其可被摒弃或用于补偿图案图像中的工具诱发移位。在一个实施例中，在步骤114中，最终仅将用于产生与所测量光学图像最佳匹配的所模拟图像的对齐参数报告为此基于模型的对齐过程的输出。
[0029]现在参考图2。如先前所提及，元件204指示在根据本发明的特定实施例中可以不同焦点设定获得针对同一测量部位的多个光学图像。这些光学图像共同地称为离焦图像堆叠。举例来说，可界定初始焦点偏移、焦点范围及焦点步长，且可按以下步骤获取所述离焦图像堆叠:以初始焦点偏移开始，且重复地应用所述偏移步长达预定义次数以扫过所述焦点范围，且获取所述堆叠的预定数目个图像。在一个实施例中，偏移范围介于10nm与600nm之间。替代地，焦点范围值可通过景深(DOF)来界定，且可介于I个DOF与4个DOF之间。
[0030]在另一实例中，可界定初始焦点偏移及最终焦点偏移，且可通过在不限于任何特定焦点步长的情况下使焦点在所述初始焦点偏移及所述最终焦点偏移所界定的范围内变化而获取所述离焦图像堆叠。预期也可在不背离本发明的精神及范围的情况下利用各种其它技术来以不同焦点设定获取同一测量部位的离焦图像堆叠。
[0031]利用以不同焦点设定获得的针对同一测量部位的多个光学图像会减小不同于(且非想要的)实际对齐移位的工具诱发移位。举例来说，光学图像可失真且甚至使用可用的图像校正技术，也可能难以校正此失真。含有以不同焦点设定获得的光学图像的离焦堆叠有效地减小工具诱发移位及模型误差，从而改进对齐测量准确度。
[0032]在其中获取离焦堆叠的特定实施例中，针对所述堆叠中每一以光学方式获得的图像产生所模拟图像。用于产生每一所模拟图像的过程与上文所描述的模拟技术相同，且针对每一像素及每一焦点设定来计算光学图像与所模拟图像的差异。类似地，调整所模拟图像堆叠以找到与所述光学图像的最佳匹配，且将用于产生与所述光学图像最佳匹配(即，具有最小相异性)的所模拟图像的对齐参数报告为图案对齐。替代地，代替针对堆叠中的每一以光学方式获得的图像产生一个所模拟图像，可将以光学方式获得的图像分级成数个(例如，20个)分级箱。则每一分级箱含有一个平均光学图像。接着可针对每一分级箱计算所模拟图像，因此降低计算复杂性。预期也可在不背离本发明的精神及范围的情况下利用其它技术来降低计算复杂性。
[0033]也如上文所提及，在使用成像系统的模型来产生所模拟图像时，可调整各种参数。此类参数可包含光学系统中的像差(例如，可离线测量且包含于所述模型中)。然而，预期在其中使用低像差物镜的特定实施例中，可在模型中忽略像差。此外，在另一实施例中，可在模型中忽略像差，且可以掩模的两个定向获取光学图像。所述两个定向在掩模的平面中可相差180度旋转。组合光学图像或所测量对齐会显著地减少像差对对齐测量的影响。
[0034]虽然上文实例描绘了一个测量部位的基于模型的对齐测量过程，但应理解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下针对多个测量部位独立地实施类似过程。预期在一个实施例中，同时计算每一部位的对齐测量。
[0035]此外，除如上文所描述调整焦点以获得图像堆叠以外，预期也可改变成像装置的任何特性，包含照明孔径、成像孔径、偏光等等。在不背离本发明的精神及范围的情况下，可以此方式来设计模型以相应地对此类特性改变进行建模。
[0036]还预期根据本发明的方法及系统也允许实现基于模型的临界尺寸(⑶)计量。可以与对齐的方式相似的方式测量掩模上的特征的CD。如同在上文所描述的情况中，以单个焦点或离焦地获取光学图像。接着产生所模拟图像以借助逐像素差异或通过交叉相关度量而与光学图像匹配。然而，所述模型允许所模拟图像的CD改变。CD改变可为全局的(在整个图案内)或局域的(在所述图案内变化)。也可调整其它参数(如对齐及焦点)以实现光学图像与所模拟图像之间的最佳匹配。将光学图像与所模拟图像最类似时的CD报告为图案的所测量CD，其可不同于设计CD。注意，在此情况中，可使用辅助可调整参数来补偿工具诱发的成像效应。
[0037]现在参考图4，展示描绘能够执行上文所描述的各种测量过程的计量系统400的框图。计量系统400可包含经配置用于获得光掩模406的图像的一或多个成像装置402 (例如，扫描仪、显微镜等等)。举例来说，成像装置402可捕获光掩模406 (或光掩模的特定测量部位408)的空中图像(例如，俯视图)，且将所述图像提供到经配置用于处理所获得图像的处理器404。
[0038]预期成像装置402也可以扫描模式操作，其中在图像测量时，测量部位可为已知或未知的。在扫描系统中，可利用更大数目个测量部位以提供更好的掩模覆盖范围。所述扫描系统可经设计以在单个焦点平面处捕获图像，或以使得同时捕获多个焦点平面的方式来设计。还预期在不背离本发明的精神及范围的情况下，某些计量系统可提供同时捕获光掩模的两个侧的能力。
[0039]处理器404可利用任何独立或嵌入式计算装置(例如，计算机、处理单元/电路等等)实施。在从成像装置402接收图像后，处理器404可即刻实施上文所描述的各种测量过程。
[0040]预期可提供用户接口 410 (例如，控制面板、键盘、监视器屏幕等等)以接收用户输入。举例来说，可经由用户接口 410提供用户选择的测量部位。此