，也可從包含形成于第一目標Tl(SOO)的頂部結構上方的全部下方層結構808，但排除所述第一目標Tl的頂部結構802的第二目標Τ2提取光學信號。圖9中展示實例第二目標Τ2(900)。每一區段的兩個目標Tl及Τ2優選定位于彼此附近使得在此兩個目標之間不可能存在任何過程變化。例如，所述兩個目標Tl及Τ2在相同DOE區段中彼此鄰近而形成。
[0081]可從來自DOE晶片的多個不同區段的兩個目標Tl及Τ2獲取多個光學信號。在此實例中，所述兩個目標Tl及Τ2具有相同底層但不同頂層。舉例來說，Tl具有頂部結構(圖8)，而Τ2不具有此頂部結構(圖9)。
[0082]例如，可從每一DOE區段內的兩個目標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技術或通過任何其它數據縮減技術(例如本文中所描述的技術)來縮減信號的數據集。其它縮減技術包含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生依據T2信號而預測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)是利用對于特定區段的特定T2目標或過程值集的全部T2信號(例如不同波長信號響應)以預測相同特定區段的每一Tl信號(例如每一特定波長響應信號)的函數，其中剩余項R為殘余信號。可通過任何合適訓練技術(例如快速降階模型；回歸;機器學習算法(例如神經網絡、支持向量機(SVM))等等)來確定函數f ( St2 )。
[0086]接著，可在操作708中將殘余信號定義為經提取的頂部結構信號。更明確來說，經產生的函數可接著用以通過以下等式從每一Sn信號提取對于Tl目標的頂部結構的信號響應:
[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構參數有關的信息。所述R信號含有所關注點(Ρ0Ι)變化及含有來自在Tl與T2之間相同的(例如底層結構)參數的非常少變化或不含有任何變化。還可抵消系統誤差，這是因為由于Tl及T2在相同區段中彼此接近而定位從而導致此誤差對于Tl及T2有可能是相同的。
[0089]接著，可以任何合適方式使用經提取的殘余信號。舉例來說，殘余信號可用以確定最優焦點，如上文所描述。在其它實施例中，可確定任何合適工藝參數及/或結構參數。例如，可訓練參數模型以基于來自已知結構的參考數據來預測來自經提取的信號特征的工藝參數或幾何參數。例如，可通過對一組參考結構(還從所述組參考結構收集光學信號)執行CD-SEM來確定參考數據。接著，使用來自已知參考結構的已知參考光學信號來訓練參數模型。所述參數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或結構(例如DOE結構或來自其它晶片的其它結構)的幾何參數。
[0090]可利用其它類型的目標來消除底層信號及預測頂部結構信號。圖10為說明根據本發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提取頂部結構POI的替代過程1000的流程圖。舉例來說，底層結構的部分在目標之間不同。
[0091]在此實施方案中，在操作1002中從來自DOE晶片的不同區段的具有不同底層但具有相同頂層的兩個目標獲取光學信號。類似于圖9，在操作1004中也可縮減經獲取的信號組，且在操作1006中也可產生使用殘余信號依據T2信號而預測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中經擬合值f(ST2) = Sn-R可定義為經提取的頂部結構信號。這些經提取的頂部結構信號含有對于(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，經提取的POI信號可用以經由使用參考或訓練數據而確定最優焦點、來自未知結構的工藝參數或結構參數。
[0093]在另一底層消除實施例中，圖11為根據本發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圖案化的底層的目標提取頂部結構POI的另一過程1100的流程圖。最初，在操作1102中從DOE晶片的不同區段處的特定目標獲取處于兩個不同方位角的光學信號。可從每一 DOE區段內的特定目標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中產生使用殘余信號依據在第二角處的光學信號而預測在第一方位角處的光學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提取的頂部結構信號。例如，頂部結構信號R = f(Saz9Q)-SazQ。所得R信號含有POI變化信息且含有來自未經圖案化的層的參數的非常少變化或不含有任何變化。一些系統誤差被抵消，這是因為此類誤差對于SazQ及Saz9Q是相同的。接著，經提取的POI信號可用以經由使用參考或訓練數據而確定最優焦點、來自未知結構的工藝參數或結構參數。
[0098]圖12為說明根據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晶片的不同區段處的特定目標獲取2DBPR圖像。在所說明的實例中，所述目標可具有未經圖案化的底層(所述底層具有頂部光柵結構K2DBPR系統為角分辨系統且產生光瞳圖像(其中每一像素對應于相同入射角(AOI)但對應于不同方位角)。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]在經測量樣本類似于膜時2DBPR圖像為徑向對稱的且在所述樣本具有某周期結構時所述2DBPR圖像為非徑向對稱的。使用此特征，徑向對稱函數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的徑向對稱函數g()。殘余信號對應于光柵而函數g()對應于膜。接著，在操作1208中，可將R信號定義為光柵結構的經提取的POI信號且接著用于(例如)經由本文中所描述的經訓練的參數模型或任何校準技術來確定任何合適工藝及/或結構參數。在替代實施例中，可自從光柵目標獲得的經獲取信號減去來自墊(或非光柵結構)的信號以提取光柵信號，而非使函數擬合到所述經獲取的信號。
[0100]在圖1O或11的實例中，經擬合值可用以測量對方位變化不敏感的參數。對方位變化不敏感的實例參數可包含膜厚度、材料n、k性質等等。相反地，對方位變化敏感的參數包含光柵參數、臨界尺寸(CD)、側壁角(SWA)、高度(HT)等等。
[0101 ]在替代實施例中，差分方法可應用到任何基于模型的結構特征化方法，所述特征化方法經受底層及結構參數相關性。舉例來說，減去針對不同目標(例如，具有頂部結構的目標及不具有此頂部結構的目標)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(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。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的美國專利中進一步描述用于使用來自相同目標上的兩個或兩個以上方位角的差信號的若干技術，所述申請案的全部內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構的反射來主導。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]工藝參數大體上指的是用以控制光刻系統的處理條件的參數。工藝參數大體上以非普通方式影響圖案。舉例來說，工藝參數可對應于焦點偏移、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。經確定的工藝設置可用以改進后續光刻圖案化的控制及確定所述光刻圖案的質量是否滿足指定要求。工藝參數確定或監測可適用于多種光刻工藝(舉例來說，關于半導體制造、光學裝置制造、微機械裝置制造、磁性記錄數據存儲裝置制造及類似者的光刻工藝)。盡管工藝參數確定或監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明的某些實施例針對半導體制造。
[0104]雖然已在若干優選實施例方面描述本發明的某些實施方案，但存在本發明的范圍內的變更、排列及等效物。舉例來說，盡管貫穿(例如，半導體)使用術語晶片，但應注意，在本發明的特定技術用于其它類型的制造時，術語晶片也可應用于工件、襯底、樣本及類似物(其與其它類型的制造相關聯)。還應注意，存在實施本發明的方法及設備的許多替代方式。舉例來說，盡管已在使用常規輻射技術的光刻方面描述本發明的某些實施例，但應注意，也可使用其它光刻技術，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。在普通實例中，測量工具可包括:照明系統，其照明目標;收集系統，其捕獲通過所述照明系統與目標、裝置或特征的交互(或缺少其)提供的相關信息;及處理系統，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于與各種半導體制造工藝相關聯的結構及材料特性(例如，結構及膜的材料組合物、尺寸特性(例如結構的膜厚度及/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半導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合本發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、成像系統及散射計(例如，光斑分析器)。