周期光栅通常用于半导体制造领域中的处理监视和控制。周期光栅可以在工件上串联制造的一个或者多个线。例如，周期光栅的一个通常使用包括靠近半导体芯片的操作结构制造周期光栅。周期光栅然后通过光学计量工具用电磁辐射照射。被周期光栅偏离的电磁辐射被收集为衍射信号。然后分析衍射信号以判定周期光栅是否已经根据规格进行制造，并延伸判定半导体芯片的操作结构是否已经根据规格进行制造。
在一个传统的系统中，从周期光栅的照射收集的衍射信号(测量衍射信号)与模拟衍射信号的库比较。库中的每个模拟衍射信号与假想轮廓相关联。当做出测量衍射信号和库中的一个模拟衍射信号之间匹配时，推定为与模拟衍射信号相关联的假想轮廓表示周期光栅的实际轮廓。
周期光栅的实际轮廓可以表示具有紧密控制参数或者临界尺寸的一系列特征。临界尺寸可以是线宽、空间宽度或者接触长度。一系列特征可以紧密布置在密度区域并松散地布置在隔离区域中。至少一个密度区域和至少一个隔离区域的组合是重复结构。从隔离区域中的特征测量的衍射信号可以与从密度区域中的类似尺寸的特征车辆的衍射信号很大不同。
从隔离区域中的隔离结构测量的衍射信号用来判定隔离结构临界尺寸(ICD)。从密度区域中密度结构测量的衍射信号用来判定密度结构临界尺寸(DCD)。隔离结构临界尺寸(ICD)和密度结构临界尺寸(DCD)之间的差称为等密度偏差(ΔIB)。
ΔIB＝ICD-DCD
等密度偏差是通过光学计量来计算的，使得独立于周围的特征，类似尺寸的特征可以一致地测量。当前，通过使密度区域中的特征的至少一个测量和隔离区域中的特征的第二测量以获得隔离结构临界尺寸(ICD)和密度结构临界尺寸(DCD)之间的差来确定等密度偏差。这要求连续测量具有隔离线的至少一个计量光栅目标和具有密度线的一个光栅目标。等密度偏差由这些测量之间的差表示。使用此计量计算等密度偏差要求通过光学计量工具进行多个费时的测量。
附图说明
在附图中以示例而不是限制的方式图示本发明，附图中：
图1是使用光学计量来测量来自光栅层的衍射光谱的图示；
图2A图示与轮廓库中的各情况的衍射光谱图比较的测量衍射光谱图；
图2B图示与轮廓库中的各情况的轮廓比较的测量周期结构的结构轮廓；
图3是混合光栅轮廓的一个实施例的顶视图的图示；
图4是图3的混合光栅轮廓的侧视图的图示；
图5是形成为作为晶片的一部分的混合光栅轮廓的嵌入元件的阵列的实施例的顶视图的图示；
图6是图5的混合光栅轮廓的侧视图的图示；
图7是混合光栅轮廓的另一实施例的图示；
图8是图7的混合光栅轮廓的侧视图的图示；
图9是隔离线-空间轮廓和密度线-空间轮廓的测量数据的表格；
图10是混合光栅轮廓的测量数据的表格；
图11是耦合到制造组合工具的光学计量系统的示例框图；以及
图12是描述了使用光学计量来监视来自一个或者多个上游处理的一个或者多个输出参数并提供反馈以调节来自一个或者多个上游处理的输出参数的方法的一个实施例的流程图。

在各种实施例中公开了使用光学计量来监视一个或者多个来自一个或者多个上游处理的输出参数并提供反馈以调节来自一个或者多个上游处理的输出参数的方法。然而，相关领域的一般技术人员将认识到在没有一个或者多个具体细节的情况下或者利用其它替换和/或附加方法、材料或者部件来实现各个实施例。在其它情况下，公知的结构、材料或者操作未详细示出或者描述，以避免使本发明的各个实施例的各方面模糊。类似地，为了说明，阐述了具体的编号、材料和构造，以为了提供对本发明的全面的理解。不过，可以在没有具体细节的情况下实施本发明。此外，可以理解到在附图中示出的各实施例是图示性的表示，未必是按比例绘制的。
说明书通篇中的表述“一个实施例”或者“实施例”意思是与本发明至少一个实施例中所包括的实施例相结合描述的特定特征、结构、材料或者特性，但是不表示它们出现在每个实施例中。因而，短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”在说明书通篇的各个位置出现未必是指本发明相同的实施例。此外，特定特征、结构、材料或者特性可以在一个或者多个实施例中以任何适合的方式组合。在其它实施例中可以包括各种附加层和/或结构，和/或者可以省略所描述的特征。
各种操作将以最有助于理解本发明的方式依次描述为多个离散操作。然而，描述的顺序不应该理解为暗示这些操作必须是从属的顺序。具体地，这些操作不必以陈述的顺序执行。所描述的操作可以以与所描述的实施例不同的顺序执行。在附加实施例中可以执行各种附加操作，和/或可以省略所描述的操作。
一般需要监视来自一个或者多个处理的输出参数并提供反馈以调节一个或者多个上游处理的参数和或者装备设置。可以用于处理监视的输出参数的示例是等密度偏差。等密度偏差的变化可以用来检测通过上游处理或者通过一系列上游处理产生的输出的变化。使用等密度偏差控制制造处理的方法的一个实施例包括使用制造处理在工件上形成光栅层，向计量工具提供具有包括多个重复轮廓的光栅层的工件，每个重复轮廓包括密度区域和隔离区域，密度区域包括多个具有比较结构的特征，隔离区域包括隔离结构，密度区域中的多个特征和隔离区域中的隔离特征以图案构造使得隔离特征和密度特征中的等密度偏差在为工件确定的范围内。光栅层暴露于电磁能量，并且从光栅层衍射的电磁能量测量衍射信号，从而确定等密度偏差。等密度偏差传输到制造组合工具，其中制造组合工具用来在工件上形成光栅层，制造组合工具具有多个处理参数和装备设置。至少基于等密度偏差来调节制造组合工具的一个或者多个参数或者装备设置。
图1是使用光学计量系统来测量来自光栅层的衍射光谱的图示。光学计量系统40包括计量光束源41，其将光束43投射到安装在计量平台55上的工件或者晶片47的混合光栅层43。光束43以入射角(θ)朝着混合光栅轮廓59投射。衍射光束49由光束接收器51测量。衍射光束数据57传输到计量轮廓系统53。计量轮廓系统53将测量衍射光束数据57或者测量衍射信号与模拟衍射光束数据库或者表示混合光栅轮廓59的轮廓参数和分辨率的各种组合的模拟衍射信号进行比较。
光学计量系统40构造成使用任何数量的提供模拟衍射信号与测量衍射信号的最佳匹配的方法来确定混合光栅轮廓59的一个或者多个轮廓参数。这些方法能包括基于库的处理或者基于回归的处理，使用通过应用麦克斯韦方程并使用求解麦克斯韦方程的数值分析技术(诸如严格耦合波分析(RCWA)和机器学习系统)获得的模拟衍射信号的基于回归的处理。为了便于论述，参见题为“CACHING OF INTRA-LAYERCALCULATIONS FOR RAPID RIGOROUS COUPLED-WAVEANALYSES”于2001年1月25日提交的美国专利No.6,891,626，其全部内容通过引用而结合于此。还可以使用采用了机器学习算法(诸如回传播、半径基础函数、支持矢量、核回归等)的机器学习系统(MLS)产生模拟衍射信号。参见题为“OPTICAL METROLOGY OF STRUCTURESFORMED ON SEMICONDUCTOR WAFERS USING MACHINELEARNING SYSTEMS”于2003年6月27日提交的美国专利No.US2004-0267397，其全部内容通过引用而结合于此。还参见题为“GENERATIONOF A LIBRARY OF PERIODIC GRATING DIFFRACTION SIGNALS”于2001年7月16日提交的美国专利No.6,943,900，其全部内容通过引用而结合于此；题为“METHOD AND SYSTEM OF DYNAMIC LEARNINGTHROUGH A REGRESSION-BASED LIBRARY GENERATIONPROGRESS”于2001年8月6日提交的美国专利No.6,785,638，其全部内容通过引用而结合于此；以及题为“CACHING OF INTRA-LAYERCALCULATIONS FOR RAPID RIGOROUS COUPLED-WAVEANALYSES”于2001年1月25日提交并于2005年5月10颁布的美国专利No.6,891,626，其全部内容通过引用而结合于此。
选择与测量衍射光束数据57最佳匹配的库情况。所选择的库情况的轮廓和相关临界尺寸对应于混合光栅轮廓59的特征的横截面轮廓核临界尺寸。光学计量系统40可以使用反射计、椭圆计或者其它光学计量装置来测量衍射光束或者光谱。
图2A图示了与轮廓库中的情况的衍射光谱图比较的测量衍射光谱图。纳米(nm)波长在X轴示出，cosineΔ(衍射光谱的椭圆计测量)示出在Y轴。轮廓库形成有晶片中的结构的CD和轮廓库参数的范围。轮廓库的情况的数量是在特定分辨率下各种CD和其它轮廓参数的组合的函数。例如，用于混合光栅的密度线和隔离线的顶部CD的范围可以从40至80nm，并且特定分辩率为0.5nm。在与该结构的其它轮廓参数组合中，轮廓库的一个或者多个情况在40nm顶部CD开始并以每0.5nm的增量直到80nm形成。例如，用于梯形轮廓的轮廓库的情况可以具有衍射光谱和包括顶部CD、底部CD和高度的轮廓参数。在图2A中，图示了表示在给定分辨率下一组轮廓参数的第一库光谱63和在相同的分辩率下具有不同组轮廓参数的第二库光谱65。测量衍射光谱61紧密靠近库光谱63和65。本发明的一方面是基于测量衍射光谱61并基于轮廓库中的已知值来确定与测量衍射光谱61对应的光学数字轮廓计量模型的轮廓模型。
图2B图示了与轮廓库中的情况的轮廓比较的测量周期结构的结构轮廓。梯形结构的第一库轮廓71图示有第二库轮廓75。如虚线所示，测量衍射光谱对应于具有紧密靠近库轮廓71和75的轮廓参数的轮廓73。作为示例，假定第一库轮廓71对应于第一库光谱63，并假定第二库轮廓75对应于第二库光谱65。如图2A中所示，库光谱63和65都不精确地匹配测量衍射光谱61。这样，在最传统系统中，基于“最佳匹配”算法，库光谱63和65都不选择为最靠近匹配。然而，这造成一定量的误差。例如，假定第二库光谱65选择为用于测量衍射光谱61的匹配。在那情况下，第二库轮廓75选择为表示周期光栅的实际轮廓。
然而，如在图2B中所述，在第二库轮廓75和周期光栅的实际轮廓(即，轮廓73)之间存在差/误差。一个方案可以是增大库的分辩率使得存在更紧密匹配测量光谱的库光谱。然而，这增大了库的尺寸，这具有需要更多时间计算以产生库、存储库并搜索库的缺点。
图3是形成作为图1中的晶片47的一部分的混合光栅轮廓59的重复特征的一个实施例的顶视图的图示。第一基准光栅300是通过大的分隔器310分开而与隔离线结构335相邻的一系列密度结构的混合光栅轮廓59的一个实施例。在此实施例中，包括比较线结构345的多个密度特征和包括至少一个隔离线结构335的隔离特征的组合形成混合光栅轮廓59。
在一个实施例中，密度结构315通过窄的空间325与比较线结构345分开以形成密度特征。窄的空间325可以具有等于比较线结构宽度350或者达比较线宽度350两倍之大的窄空间宽度330，不过实施例不受此限制。在一个实施例中，比较线结构宽度350的范围约在15和200nm之间。在另一实施例中，比较线结构宽度的范围约在50和100nm之间。例如，比较线结构宽度350的范围可以约在60和90nm之间，并且窄的空间宽度的范围可以约窄90和120nm之间。
密度结构宽度320可以近似等于或者大于比较线结构宽度350。在一个实施例中，密度结构宽度320的范围可以约在15和1000nm之间。在另一实施例中，密度结构宽度320的范围可以约在200和700nm之间。例如，密度结构宽度320的范围可以约在400和500nm之间。
比较线结构宽度350还可以近似等于或者窄于隔离线结构宽度340。例如，隔离线结构宽度340的范围可以约窄50和400nm之间。在另一实施例中，隔离线结构宽度340的范围可以约在100和200nm之间。此外，隔离线结构335和比较线结构345之间的距离应该超过光学分档器或者扫描器的固有长度，该固有长度由照射波长、数值孔径和固有参数(□j)限定。
如图3所示，比较结构可以由多个密度结构315包围。然而，密度结构315、比较线结构345和窄空间325的顺序和形状可以与图3所示的实施例不同。特征的临界尺寸可以是结构的形式，可以是结构之间的空间的形式，或者可以是其特征的一些组合。作为示例，比较线结构宽度350、隔离线结构宽度340、窄空间宽度330和密度结构宽度320各可以是临界尺寸。
隔离线结构320可以是线、矩形或者一些其它几何形状或者一些它们的变形，不过本实施例不限于此。分隔器310可以具有隔离线结构宽度340两倍至四倍之大的分隔宽度355。密度结构315、比较线结构345和隔离线结构335可以通过间隙宽度365与相邻的结构360分开，其中间隙宽度365等于或者大于隔离宽度355。在一个实施例中，优选地，提供等于或者近似等于间隙宽度365的分隔宽度355。
在一个实施例中，为了避免光学邻近影响，从比较线结构345的中点到密度结构315的远端边缘测量的密度特征偏移370和从隔离线结构335的中点到图3所示的相邻结构360测量的隔离特征偏移375各大于用来限定包括比较线结构345和密度结构315的多个结构的光刻系统的固有直径。在一个实施例中，为工件确定的范围可以是指从比较线结构345的中点到密度结构315的远端边缘测量的密度特征偏移370和从隔离线结构335到图3所示的相邻结构360测量的隔离特征偏差375各等于用来限定包括比较线结构345和密度结构315的多个结构的光刻系统的固有直径或者比该固有直径大两倍。在另一实施例中，密度特征偏移370和隔离特征偏移375各等于用来限定包括比较线结构345和密度结构315的多个结构的光刻系统的固有直径或者比固有直径大5倍。
固有直径(dwafer)根据光刻成像的基本原理定义为照射源的波长(λ)除以固有参数(σ)和扫描透镜的晶片侧数值孔径(NAwafer)，表示如下：
$d_{\mathrm{wafer}}=\frac{\lambda }{\sigma ·{\mathrm{NA}}_{\mathrm{wafer}}}$
其中，固有参数(σ)是照射源的数值孔径NAillu与扫描透镜的掩膜侧数值孔径(NAmask)之比，表达如下：
$\sigma =\frac{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{illu}}}{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{mask}}}$
如前所述，应该执行图3至图8所示的混合光栅轮廓59的设计以避免光学邻近影响。
通过印刷状况和其他处理状况确定混合光栅轮廓59的掩膜设计。例如，正光刻胶处理会要求正掩膜，而负光刻胶处理会要求负掩膜。为了将图4的掩膜图案印刷到晶片上，负光刻胶处理会要求色调改变。在另一实施例中，印刷与图4相反的图案，即，线变成空间，反之亦然。在此情况下，掩膜必须相应地相反。掩膜上包括任何临界尺寸的特征尺寸由晶片上的目标特征尺寸和由还原比(例如对于DUV光刻是4∶1)限定。诸如相移掩膜(PSM)、光学邻近校正(OPC)特征和双图案化光刻(DPL)的分辨率增强技术可以应用于混合掩膜的设计以确保临界特征的校正印刷。
图4是图3的混合光栅轮廓59的侧视图的图示。第一基准光栅300在衬底470上可以包括隔离线结构335、比较线结构345、密度结构315和基体层460。衬底470可以包括硅、应力硅、砷化镓、氮化镓、锗硅、碳化硅、碳化物、钻石和/或诸如埋入绝缘层的其他材料。基体层460可以是掺杂或者未掺杂的外延层、底部抗反射涂覆层、光刻胶层或者使用本领域的一般技术人员公知的方法形成在衬底470上的包括氧化硅、氮化硅或者氮化氧硅的硬掩膜层。基体层460可以包括单体材料，或者基体层460可以是多个分层的、未图案化或者图案化的膜。多个密度结构315、至少一个比较线结构345和至少一个隔离线结构335可以使用本领域的一般技术人员公知的方法由一个或者多个光刻胶、抗反射涂层、氮化硅或者氧化硅层形成在基体层460上，或者可选地，形成在衬底470上。
每个结构宽度和高度(例如，隔离结构高度410，包括密度结构315.隔离线结构335、比较线结构345和分隔器310以及窄空间325)各可以表征为临界尺寸。结构的临界尺寸的位置可以是靠近基体层460的底部位置420、远离基体层460的顶部位置440、或者底部位置420和顶部位置440之间的略微中间的位置430。每个结构的侧壁角度450还可以是临界尺寸。等密度偏差得出为确定的隔离线结构335的临界尺寸和确定的比较线结构345的临界尺寸之差。确定临界尺寸是使用回归、库和/或机器学习系统和测量衍射信号或者衍射光谱进行确定处理的结果。在一个实施例中，从二维立体图中，等密度偏差是在顶部位置处测量的隔离线结构宽度340和在顶部位置440处测量的比较线结构宽度350之间的差。在另一实施例中，等密度偏差以三维的方式是中间位置430处的隔离线结构宽度340和中间位置处430的比较线结构宽度350之间的差，不过本实施例不限于此。
图5是形成为图1中的晶片47的一部分的混合光栅轮廓59的嵌入元件的阵列的实施例的顶视图的图示。第二基准光栅500是包括与隔离元件535相邻并被大构件510分开的一系列密度元件的混合光栅轮廓59的另一实施例。在此实施例中，密度元件515通过窄构件525与比较元件545分开以形成密度特征。窄构件525可以具有近似为比较结构宽度50两倍之大的窄构件宽度530，不过窄构件525可以小于比较元件宽度550。密度构件宽度520可以近似等于或者大于比较元件宽度550。比较元件宽度550可以近似等于隔离元件宽度540。比较元件宽度550和隔离元件宽度540可以是临界尺寸。在另一实施例中，比较元件宽度550比隔离元件宽度540小或者大20％以内。比较元件宽度550还可以是临界尺寸。如图3所示，比较结构可以被多个密度元件515包围。然而，密度元件515、比较元件545和窄构件525的顺序和形状可以与图3所示的实施例不同。
在可选实施例中，隔离元件可以是圆形隔离元件560，并且比较元件可以是圆形比较元件565。然而，隔离元件和比较元件的形状可以是另一几何形状或者其略微的变形。
图6是图5的混合光栅轮廓的侧视图的图示。第一基准光栅500可以在衬底470上包括隔离元件535、比较元件545、密度元件515和基体层460。衬底470可以包括硅、应力硅、砷化镓、氮化镓、锗硅、碳化硅、碳化物、钻石和/或者诸如埋入绝缘层的其他材料。基体层460可以是掺杂或者未掺杂的外延层、底部抗反射涂覆层、光刻胶层或者使用本领域的一般技术人员公知的方法形成在衬底470上的包括氧化硅、氮化硅或者氮化氧硅的硬掩膜层。多个密度结构515、至少一个比较线结构545和至少一个隔离线结构535可以使用本领域的一般技术人员公知的方法由一个或者多个光刻胶、抗反射涂层、氮化硅或者氧化硅层形成在基体层460上，或者可选地，形成在衬底470上。
每个元件宽度和深度(包括密度元件515、隔离元件535、比较元件545和大构件510以及窄构件525)各可以表征为临界尺寸。结构的临界尺寸的位置可以是靠近基体层460的底部位置620、远离基体层460的顶部位置640、或者底部位置420和顶部位置440之间的略微中间的位置630。每个结构的侧壁角度还可以是临界尺寸。等密度偏差计算出为确定的隔离元件535的临界尺寸和确定的比较元件545的临界尺寸之差。在一个实施例中，等密度偏差以二维的方式是在顶部位置640处测量的隔离元件宽度540和在顶部位置640处测量的比较元件宽度550之间的差。在另一实施例中，等密度偏差以三维的方式是中间位置630处的隔离元件宽度540和中间位置处630的比较元件宽度650之间的差，不过本实施例不限于此。
图7是作为图1中的晶片47的一部分的混合光栅轮廓59的另一实施例的图示。第三基准光栅700是包括靠近多个密度过孔760定位的多个隔离过孔720的混合光栅轮廓59的一个实施例。在此实施例中，至少一个密度过孔760和至少一个隔离过孔720的组合形成混合光栅轮廓59。
在此实施例中，每个隔离过孔720在本实施例中是方形，并且近似地具有相同的尺寸和形状。在另一实施例中，一个或者多个隔离过孔720的尺寸和/或形状可以是唯一的。此外，在此实施例中，形成在隔离过孔区域730中的每个隔离过孔720延伸通过隔离过孔区域730到基体层460。然而，隔离过孔720可以部分地形成，使得隔离过孔的底部沿着隔离过孔区域730的深度就位。基体层460和/或者隔离过孔区域730可以是掺杂或者未掺杂的外延层、底部抗反射涂覆层、光刻胶层或者使用本领域的一般技术人员公知的方法形成在衬底470上的包括氧化硅、氮化硅或者氮化氧硅的硬掩膜层。
多个密度过孔760形成在基体层460上相同的混合光栅轮廓59的附近。在此实施例中，密度过孔760形成在于暴露的基体层460的周围区域相邻的密度过孔区域750中。在此实施例中，每个密度过孔760在本实施例中是方形，并且近似为相同尺寸和形状。在另一实施例中，一个或者多个密度过孔760的尺寸和/或者形状可以是唯一的。例如，每个密度过孔760可以是圆形、菱形、椭圆形、六边形或者矩形，不过本实施例不限于此。
图8是作为图1中的晶片47的一部分的混合光栅轮廓的另一实施例的图示。第四基准光栅800是包括靠近多个密度过孔760定位的多个隔离过孔720的混合光栅轮廓59的另一实施例。在此实施例中，以方格图案设计构造的多个密度过孔760和多个隔离过孔720形成混合光栅轮廓59。然而，在一系列密度过孔760与多个隔离过孔相邻构造的情况下，多个密度过孔760和多个隔离过孔720可以以其他图案可选地取向。
图9是隔离线-空间轮廓和密度线-空间轮廓的光刻模拟数据的表格。通过与密度临界尺寸(DCD)测量分开地测量隔离临界尺寸(ICD)以得出等密度偏差(ΔIB)(其中ΔIB＝ICD-DCD)编辑图9中的测量数据。根据现有技术方法执行两个测量处理。图9中的每个ΔIB值是两个单独测量(用于ICD的第一测量和用于DCD的第二测量)的结果。在图9的表格中，在每平方厘米的毫焦耳(mJ/cm^2)中测量的电磁能量的剂量以1.25mJ/cm^2的增量在20至25mJ/cm^2的范围中应用，并且用于环形照射计划的固有参数(□j，表示数值孔径值之比的光学参数)以0.045的增量从0.6改变到0.78以形成测量数据和得到的ΔIB矩阵。在本实施例中，光学剂量系统40的焦点深度设定为零，这意味着焦点平面建立在图3的隔离线结构335和比较线结构的顶部440处。
设计良好的掩膜造成在隔离和密度光栅图案处分别测量的真实等密度偏差(参见图9)和印刷有混合掩膜的等密度偏差(参见图10)之间的良好关系。
作为示例，对于图9中的光刻模拟数据，可以期望在ICD和DCD之间建立最小等密度偏差。在此情况下，最小等密度偏差可以是在□j为0.735下的21.25mJ/cm^2的剂量。
图10是诸如图3的第一基准光栅300的线-空间混合光栅轮廓59的光刻模拟数据的表格。在此情况下，通过单个测量混合光栅轮廓59以得到等密度偏差(ΔIB)(其中ΔIB＝ICD-DCD)来编辑图10中的测量数据。图9中的每个ΔIB值是能得到用于ICD的第一测量和用于DCD的第二测量的单个测量的结果。在图10的表格中，在每平方厘米的毫焦耳(mJ/cm^2)中测量的剂量以1.25mJ/cm^2的增量在20至25mJ/cm^2的范围中应用，并且固有参数(□j)以0.045的增量从0.6改变到0.78以形成测量数据和得到的ΔIB矩阵。在本实施例中，光学剂量系统40的焦点深度设定为零，这意味着焦点平面建立在图3的隔离线结构335和比较线结构的顶部440处。
作为示例，对于图10中的模拟数据，可以期望在ICD和DCD之间建立最小等密度偏差。在此情况下，最小等密度偏差可以是在□j为0.735下的21.25mJ/cm^2的剂量。可选地，期望例如通过建立用于等密度偏差的期望值，然后监视与通过光学剂量系统40测量的随后混合光栅轮廓59的期望值的偏差来监视等密度偏差。随后的具有混合光栅轮廓59的晶片47可以标记为未保形，其中混合光栅轮廓具有与等于或者大于建立值的期望值的偏差。结果，可以使用考虑了光栅轮廓的多个临界尺寸的单个测量来监视处理。
图11是连接到构造成提供制造处理的制造组合工具702的光学计量系统40的示例框图。在一个示例实施例中，光学计量系统40可以包括具有多个模拟差分衍射信号和与多个模拟差分衍射信号相关的多个轮廓参数的库710。计量处理器708能计算模拟近似衍射信号，并能比较测量衍射信号和库中的多个模拟差分衍射信号，其中测量衍射信号来自在制造组合工具702中制造的结构并通过减去模拟近似衍射信号而被调节。制造组合工具702构造成执行制造处理以在晶片上制造结构的一个或者多个元件。在一个实施例中，制造处理是光刻暴露处理。在另一实施例中，制造处理是光刻显影处理。制造处理的其他示例包括用来制造半导体器件的处理，诸如干蚀刻、化学机械研磨、湿蚀刻、化学气相沉积、注入、原子层沉积和涂覆处理，不过本实施例不限于此。
当得到匹配模拟差分衍射信号时，与库中的匹配模拟差分衍射信号相关的轮廓参数呈现出对应于由光学光束接收器51测量的实际结构的轮廓参数。提供无线通信链路704以允许光学计量系统40与制造组合工具702通信。
无线通信链路704可以符合具体的通信标准(诸如，电气和电子工程协会(IEEE)标准，包括IEEE 802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)和/或802.11(n)标准和/或提出的用于无线局域网络的规格)，不过本发明的范围不限于此方面，只要它们还适合于根据其它技术和标准传输和/或接收通信。对于IEEE 802.11的更多信息，请参考“IEEE Standards forinformation Technology Telecommunications and Information ExchangeBetween Systems”-Local Area Networks-Specific Requirements-Part 11“Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)，ISO/IEC 8802-11：1999”以及相关修改/版本。
可选地，或者与无线通信链路相结合，可以提供无线通信链路706，其允许光学计量系统40与制造组合工具702通信。光学计量系统40能将数字数据经由无线通信链路706传输到制造组合工具702。无线通信链路706可以是诸如AC电力线、电话线或者其他电线、电缆、铜线等的物理介质。在一个实施例中，无线通信链路706可以符合具体的通信标准，诸如能使用包括异步传输模式(ATM)、IEEE 802.3或者802.1或者限定无线以太网的数据链路层的物理层和媒介访问控制子层的标准的集合的许多通信协议中的一者来进行通信。
图12是描述使用光学计量系统40来如图1至图10所示使用混合光栅轮廓59监视来自制造组合工具的一个或者多个输出参数，并提供反馈以调节来自制造组合工具702的输出参数的方法的一个实施例的流程图。可以通过使用制造组合工具702在工件47上形成包括多个重复轮廓的光栅层或者混合光栅轮廓59来开始处理，每个重复轮廓包括密度区域和隔离区域，密度区域包括具有比较线结构345的多个特征，隔离区域包括隔离线结构335(步骤810)。此外，每个重复轮廓以图案的方式构造使得等密度偏差在为工件确定的范围内。用于等密度偏差的范围可以部分地通过设计混合光栅轮廓59(例如，通过根据期望值建立比较线结构宽度350和隔离线结构宽度340和/或者通过修改光学计量系统40的一个或者多个测量参数(诸如剂量、区域的深度或者固有参数))来建立。制造组合工具702可以是单个处理工具或者多个处理工具。例如，制造组合工具702可以是半导体制造技术领域的一般技术人员公知的单式干蚀刻系统。可选地，制造组合工具702可以是多个处理工具，诸如与光刻涂覆器/显影器组合的光刻扫描器。
具有光栅层的工件47在步骤820设置在光学计量系统40中，并在步骤830中工件47上的光栅层暴露于电磁能量。电磁能量可以由通常在散射计类型的光学计量系统40中采用的光谱源来提供。光学计量系统40的一个示例是基于椭圆计的光学测量和特征化系统。在另一实施例中，光学计量系统40是反射计或者其他测量衍射光束或者光谱的光学计量装置。在一个实施例中，光束43可以以25和45微米之间近似测量的斑点尺寸撞击混合光栅轮廓59。斑点的形状可以是圆形、椭圆形、方形或者矩形，不过本实施例不限于此。
在步骤840从被光栅层衍射的电磁能量测量衍射信号，并确定等密度偏差。在步骤850，使用无线通信链路704和/或者无线通信链路706将等密度偏差和第二等密度偏差传输到制造组合工具。在步骤860至少基于等密度偏差调节一个或者多个处理参数和/或者装备设置。
已经描述了使用等密度偏差控制制造处理的方法的多个实施例。为了图示和描述的目的已经呈现了本发明的实施例的前述描述。并不想要将本发明专门限制到所公开的准确形式。此描述和权利要求包括仅仅用于描述目的并不理解为限制的诸如左、右、顶部、底部、上方、下方、上、下、第一、第二等电术语。例如，术语相对竖直位置是指工件47或者集成电路的器件侧(或者主动表面)是该工件47的“顶”表面；工件47可以实际地处于任何方位中使得在以标准的地面框架为基准的情况下工件的“顶”面可以低于“底”面，并仍然落在术语“顶部”的意义内。此处(包括权利要求)所使用的术语“上”不是指第二层“上”的第一层直接在第二层上并与第二层直接接触，除非对此作出具体的阐述；在第一层和第一层上的第二层之间可以有第三层或者其它结构。此处描述的器件或者物件的实施例能在许多位置和方位中制造、使用或者运输。
相关技术领域的一般技术人员能理解到根据以上教导可以进行许多修改和变形。本领域的一般技术人员将认识到对附图所示的各种部件可以有各种等同组合和替换。因而，本发明的范围不是意在由此详细的描述限制而是由权利要求限制。