如所展示，曝光的变化水平经标绘为轮廓线，其中CD表示图表的Y轴且焦点位置表示所述图表的X轴。焦深(DOF)值零对应于在抗蚀剂的顶部处的焦点平面，而负DOF值或正DOF值导致相对于抗蚀剂表面分别处于较低或较高层级的焦点平面。
[0039]过程窗大体上定义为保持最终抗蚀剂分布于预定义规格内的焦点及曝光的区域(例如，112)。例如，对于特定范围的DOF值及曝光剂量，CD保持处于稳定范围的可接受值(或预定义的CD限制)。对于焦点范围116a及116b，CD大幅度改变(例如，对于特定曝光曲线增加或减少)。最优焦点114可定义为用于可容忍范围的曝光或剂量设置的过程窗112的对称中心(COS) O
[0040]替代地，柏桑图可标绘曝光相对于用于改变CD值的焦点，例如，所述CD值经标绘为轮廓线，其中曝光表示图表的Y轴且焦点位置表示所述图表的X轴，如图2中所展示。经重叠的柏桑图包含第一柏桑图262及第二柏桑图264。对于线间距光栅所述经重叠的柏桑图各自包含具有不同恒定线高度的三个轮廓265a到265c及具有不同恒定线宽度的三个轮廓263a至Ij263c。每一曲线表示线宽度或高度。例如，三个线宽度曲线263a到263c分别对应于恒定线宽度120nm、123nm及126nm，且三个高度曲线265a到265c分别对应于丨旦定高度284nm、290nm及296nm。如所展示，线高度及线宽度的一对特定轮廓仅相交于一个焦点曝光组合处，从而证实对于焦点及曝光两者的独特联立解。如果线宽度经确定为123nm(曲线263b)且高度经确定为284nm(曲线265a)，那么最优曝光将约等于26个单位且最优焦点将约等于0.2um。
[0041]也可使用柏桑图视觉化其它抗蚀剂分布参数(例如，侧壁角)。通常更难获得这些图，这是因为测量这些形状常常为困难的工作。在大多数情况中，必须破坏(例如，切穿)晶片使得可测量这些参数。
[0042]已发现从FEM晶片获得的光学信号也可在柏桑图中视觉化且所得曲线可具有与对应CD柏桑图中的曲线类似的形状。此外，所述光学信号可在用于确定最优光刻设置的技术以及过程监测及工艺控制应用中用作⑶的代理(proxy)。在一个实例实施方案中，一或多个光学信号的组合的COS用以确定最优焦点。
[0043]使用光学信号确定光刻工艺参数:
[0044]图3说明根据本发明的一个实施例的用于确定最优焦点的技术300的流程图。最初，在操作302中，可从来自使用不同工艺参数(包含焦点)形成的不同区段的特定目标获得多个光学信号。举例来说，可使用光学度量工具从处于FEM晶片上的不同焦点曝光位置的特定目标获取不同类型的光学信号(例如多个不同波长、偏光等等)。因为来自不同FEM区段的特定目标暴露到不同条件，所以此目标将倾向于在至少一些所述不同区段中具有不同结构。
[0045]在更一般的实施例中，工艺参数变化经组织于半导体晶片的表面上的实验设计(DOE)图案中(称为DOE晶片)。以此方式，光学信号获取位点对应于晶片表面上的具有不同相关联工艺参数值的不同部位。在一个实例中，DOE图案为焦点/曝光矩阵(Focus/ExposureMatrix;FEM)图案。通常，展现FEM图案的DOE晶片包含测量位点的栅格图案。在一个栅格方向(例如，X方向)上，曝光剂量改变而焦深保持恒定。在正交栅格方向(例如，y方向)上，焦深改变而曝光剂量保持恒定。以此方式，从FEM晶片收集的测量数据包含与焦点及剂量工艺参数的已知变化相关联的数据。在所说明的实例中，从使用焦点及曝光的已知变化处理的FEM晶片获取光学信号数据。然而，一般来说，预期与工艺参数、结构参数或两者中的任一组的已知变化相关联的光学信号数据。
[0046]在2008年6月3日颁布的沃尔特?迈耶(Walter Mieher)等人的第7，382，447号美国专利中进一步描述目标、其制造及其相对于测量位点及区段的布置的若干实施例，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。一般而言，可在光致抗蚀剂层中通过将光或辐射投射穿过测试光罩的图案来完成FEM目标的印刷。可使用工艺参数的不同组合(测试矩阵)来印刷所述目标。
[0047]可在各种不同晶片层中印刷经印刷目标。特定来说，通常使用标准光刻工艺将经印刷目标印刷于光致抗蚀剂层中(例如，通过光罩投射电路图像然后投射到涂覆有光致抗蚀剂的硅晶片上)。所述晶片可为具有对应于通常在测试过程中的所述步骤处存在于产品晶片上的材料的材料层的测试晶片。可在下方层中的其它目标上印刷经印刷目标。晶片可为有可能用来生产工作装置的产品晶片。晶片可为仅用于测试光刻系统的简单测试晶片。当使用多个测试晶片时，可使用相同或不同测试光罩。不同测试光罩可具有不同图案(所述不同图案具有不同尺寸)以便产生范围更广泛的测试数据。
[0048]用于形成经印刷目标的工艺参数通常经配置以保持目标特性于所要规格内。经印刷目标可印刷于测试晶片上作为测试程序的部分或其可在生产期间印刷于生产晶片上。在生产中，经印刷目标通常印刷于安置于生产晶片上的装置区域(例如，定义IC的裸片)之间的划线道中。测量位点可为安置于裝置结构周围的专用目标或其可为裝置结构的部分(例如，周期部分)。如应了解，使用裝置结构的部分可为更困难的，但倾向于更精确的，这是因为其为所述裝置结构的部分。在另一实施例中，经印刷目标可跨整个测试晶片而印刷。
[0049]FEM测量位点通常跨焦点曝光矩阵晶片而定位。事实上，每区段通常可存在一或多个测量位点。可使用焦点及曝光的不同组合(或可仅使用焦点或曝光)来形成每一区段。举例来说，可使用第一组合产生第一区段且可使用不同于所述第一组合的第二组合产生第二区段。可使用变化焦点及变化曝光、变化焦点一恒定曝光、恒定焦点一变化曝光及类似物来产生多个组合。
[0050]测量位点的数目也可不同。每区段的位点的数目在生产晶片上通常较小，这是因为生产晶片上的基板面是十分有价值的。此外，归因于生产中的时间约束，与在焦点曝光矩阵晶片上进行的测量相比较，在产品晶片上进行更少测量。在一个实施例中，每区段测量单一位点。在另一实施例中，每区段测量多个位点。
[0051]在大多数情况中，使用不同工艺参数从相同设计的图案形成测量位点目标。然而，应注意，不同焦点曝光矩阵可具有不同目标。举例来说，可使用第一光栅类型执行第一测试矩阵，且可使用不同于所述第一光栅类型的第二光栅类型执行第二测试矩阵。
[0052]目标可广泛地变化。目标结构可呈通常周期性的光栅的形式。所述光栅可在一个方向(X或Y)上为周期性的(举例来说，如线间距光栅)或其可在两个方向(X及Y)上为周期性的(举例来说，如栅格间距光栅)。栅格间距光栅的实例可包含在Y方向上的线阵列，其中在X方向上将每一线分段。另一栅格间距实例为点结构阵列。即，目标可呈线间距光栅、栅格间距光栅、棋盘式图案目标等等的形式。目标设计特性可各自包含线宽度(在特定高度处的宽度)、线间距宽度、线长度、形状、侧壁角、高度、节距、光栅定向、顶部分布(顶部修圆或T修顶的程度)、底部分布(基脚)等等。
[0053]当使用多个经印刷目标时，每一目标可具有相同或不同特性。如应了解，不同目标特性(例如不同形状及节距)展现对焦点的不同响应，且因此可有利地测量具有不同特性的相异测量位点。
[0054]从目标位点获取的光学信号可包含已发现与目标参数(例如⑶、侧壁及高度及还有过程的变化)相关的任何类型的信号。举例来说，散射测量可含有此信息。实例信号包含(但不限于)任何类型的光谱椭圆偏光测量或反射测量信号，所述信号包含:Ψ、A、RS(S偏光的复反射率)、RP(P偏光的复反射率)、Rs( I rs 12)、Rp( I rP |2)、R(未偏光的反射率)、α(光谱“0”信号)、扒光谱“汉’信号)及这些参数的函数，例如七&11^)、(^(八)、((1^-肋)/(1^+肋))等等。所述信号可替代性地或额外地依据入射角、检测角、偏光、入射方位角、检测方位角、角分布、相位或波长或这些参数的一个以上的组合来测量。所述信号也可为信号的组合的特征化，例如多个任何以上所描述的椭圆偏光测量及/或反射测量信号类型的平均值。所述信号可替代性地呈图像或确切地说此类图像的特性(例如强度值或强度值的组合(例如，平均或总和))的形式。其它实施例可使用单色或激光光源，其中可在单一波长而非多个波长下获得信号中的至少一者。
[0055]散射测量为产生取决于各种类型的目标参数(例如CD)的光学信号的测量技术。目标通常呈光栅结构(例如周期性光栅结构)的形式。在散射测量中，使一或多个光束或辐射束入射于光栅结构上且测量从所述光栅结构发出的经散射、反射及/或衍射的射束。可引导入射光垂直或与法线成某一角度而朝向目标。通常按各种级(即，相对于入射光的角度)散射、反射及/或衍射从光栅结构发出的光。测量按各种级散射、反射及/或衍射的光的特性(例如，强度、相位、偏光及类似物)，借此形成测量信号或测量光谱。经散射、反射及/或衍射的光的特性大体上与关于光栅结构的特性的信息有关。即，经散射、反射及/或衍射的光通常根据结构的形状而改变，且因此在经测量的光谱与光栅结构的分布及用以制造此结构的工艺之间存在独特关系。
[0056]度量工具可包括可结合本发明的某些实施例使用以(例如)测量来自DOE或FEM位点的各种前述光学信号的一或多个硬件配置。此类硬件配置的实例包含(但不限于)以下:光谱椭圆偏光计(SE)、具有多个照明角的SE、测量穆勒矩阵元素的SE(例如，使用旋转补偿器)、单波长椭圆偏光计、射束轮廓椭圆偏光计(角分辨椭圆偏光计)、射束轮廓反射计(角分辨反射计)、宽带反射光谱仪(光谱反射计)、单波长反射计、角分辨反射计、成像系统、散射计(例如，光斑分析器)等等。如应了解，光学度量(例如散射测量)是具有用于在生产运行期间控制焦点或曝光的真正的现场潜力的度量的几种类型中的一者，例如，光学度量适用于逐裸片、逐晶片、批次监测(及类似者)。硬件配置也可大体上分离成离散操作系统。另一方面，一或多个硬件配置可组合成单一工具。
[0057]返回参考所说明的技术，在操作304中可接着从光学信号提取与焦点变化以及其它工艺参数变化有关的特征。在一个实施例中，提取经获取信号中的一或多者中对焦点及剂量变化最敏感的组合。举例来说，单一信号类型、信号类型的组合(例如一组不同波长范围)可在提供与焦点及剂量变化有关的更多信息时被提取。在其它实施例中，可从光学信号提取一或多个信号的线性组合、非线性组合或加权组合作为特征。
[0058]可实施任何合适特征提取技术以便从具有关于工艺参数(例如焦点/剂量)变化的最优信息的光学信号中的一或多者提取特征。度量工具的操作者可通过采用试误法评估不同信号或信号性质组合来确定提供相对于焦点的变化轨迹(所述变化轨迹类似于在随焦点而变化的所制造的结构的特性中的变化轨迹)的最优特征而选择待提取的特征。可基于