[0107]硬件配置還可分離成離散操作系統(tǒng)。另一方面，一或多個(gè)硬件配置可組合成單一工具。第7，933，026號(hào)美國(guó)專利中進(jìn)一步說(shuō)明及描述多個(gè)硬件配置如此組合成單一工具的一個(gè)實(shí)例，所述專利的全部?jī)?nèi)容出于所有目的以引用的方式并入本文中。圖13展示(例如)示范性度量工具的示意圖，所述測(cè)量工具包括:a)寬帶SE(例如，18) ;b)具有旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器(例如，98)的SE(例如，2); c)射束輪廓橢圓偏光計(jì)(例如，10); d)射束輪廓反射計(jì)(例如，12); e)寬帶反射光譜儀(例如，14);及f)深紫外線反射光譜儀(例如，16)。此外，在此類系統(tǒng)中通常存在眾多光學(xué)元件(例如，92、72、94、70、96、74、76、80、78、98、100、102、104、32/33、42、84、60、62、64、66、30、82、29、28、44、50、52、54、56、46、34、36、38、40 及 86)，包含特定透鏡、準(zhǔn)直器、反射鏡、四分之一波片、偏光器、檢測(cè)器、相機(jī)、孔徑及/或光源。用于光學(xué)系統(tǒng)的波長(zhǎng)可從約120nm變化到3微米。對(duì)于非橢圓偏光計(jì)系統(tǒng)，收集的信號(hào)可經(jīng)偏光分辨或未經(jīng)偏光化。圖13提供集成于同一工具上的多個(gè)度量頭的說(shuō)明。然而，在許多情況中，多個(gè)度量工具用于對(duì)單一或多個(gè)度量目標(biāo)的測(cè)量。例如贊古(Zangooie)等人的標(biāo)題為“多工具及結(jié)構(gòu)分析(Multiple tool and structure analysis)” 的第7 ,478,019號(hào)美國(guó)專利中進(jìn)一步描述多個(gè)工具度量的若干實(shí)施例，所述專利的全部?jī)?nèi)容出于所有目的以引用的方式并入本文中。
[0108]特定硬件配置的照明系統(tǒng)可包含一或多個(gè)光源。所述一或多個(gè)光源可產(chǎn)生僅具有一個(gè)波長(zhǎng)的光(例如，單色光)、具有若干離散波長(zhǎng)的光(例如，多色光)、具有多個(gè)波長(zhǎng)的光(例如，寬帶光)及/或掃掠波長(zhǎng)(連續(xù)掃掠或在波長(zhǎng)之間跳躍掃掠)的光(例如，可調(diào)諧光源或掃頻光源)。合適光源的實(shí)例為:白光源、紫外線(UV)激光管、弧光燈或無(wú)電極燈、例如可從馬薩諸賽州沃本市的Energetiq技術(shù)公司(Energetiq Technology, Inc.0f Woburn,Massachusetts)商業(yè)購(gòu)得的激光維持等離子(LSP)源、例如可從新澤西州摩根維爾的NKT光電公司(NKT Photonics Inc.0f Morganville,New Jersey)商業(yè)購(gòu)得的超連續(xù)光譜源(例如寬帶激光源)或較短波長(zhǎng)源(例如X射線源)、極UV源或其一些組合。所述光源也可經(jīng)配置以提供具有足夠亮度的光，所述足夠亮度在一些情況中可為大于約lW/(nm cm2 Sr)的亮度。度量系統(tǒng)也可包含用于穩(wěn)定光源的功率及波長(zhǎng)的到所述光源的快速反饋?？山?jīng)由自由空間傳播遞送光源的輸出或在一些情況中經(jīng)由任何類型的光纖或光導(dǎo)遞送光源的輸出。
[0109]繼而，一或多個(gè)檢測(cè)器或光譜儀經(jīng)配置以經(jīng)由收集光學(xué)元件接收從樣本4的表面反射或以其它方式散射的照明。合適傳感器包含電荷耦合裝置(CCD)、CCD陣列、時(shí)延積分(TDI)傳感器、TDI傳感器陣列、光電倍增管(PMT)及其它傳感器。經(jīng)測(cè)量的光譜或經(jīng)檢測(cè)的信號(hào)數(shù)據(jù)可從每一檢測(cè)器傳遞到處理器系統(tǒng)48以用于分析。
[0110]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可由單一處理器系統(tǒng)48或替代地多個(gè)處理器系統(tǒng)48實(shí)行貫穿本發(fā)明描述的各種步驟。此外，圖13的系統(tǒng)的不同子系統(tǒng)(例如光譜橢圓偏光計(jì))可包含適于執(zhí)行本文中所描述的步驟的至少部分的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，前面描述不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制但僅為說(shuō)明。此外，一或多個(gè)處理器系統(tǒng)48可經(jīng)配置以執(zhí)行本文中所描述的任何方法實(shí)施例的任何其它步驟。
[0111]此外，處理器系統(tǒng)48可以所屬領(lǐng)域中已知的任何方式通信地耦合到檢測(cè)器系統(tǒng)。舉例來(lái)說(shuō)，一或多個(gè)處理器系統(tǒng)48可耦合到與檢測(cè)器系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的計(jì)算系統(tǒng)。在另一實(shí)例中，檢測(cè)器系統(tǒng)可直接由耦合到處理器系統(tǒng)48的單一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)控制。
[0112]度量系統(tǒng)的處理器系統(tǒng)48可經(jīng)配置以通過(guò)可包含有線或無(wú)線部分的傳輸媒體從所述系統(tǒng)的子系統(tǒng)接收及/或獲取數(shù)據(jù)或信息。以此方式，所述傳輸媒體可用作處理器系統(tǒng)48與圖13的系統(tǒng)的其它子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)鏈路
[0113]經(jīng)集成的度量系統(tǒng)的處理器系統(tǒng)48可經(jīng)配置以通過(guò)可包含有線或無(wú)線部分的傳輸媒體從其它接收及/或獲取數(shù)據(jù)或信息(例如，測(cè)量結(jié)果、經(jīng)提取的特征、經(jīng)變換的數(shù)據(jù)集、模型、曲線擬合、經(jīng)確定的最好焦點(diǎn)或其它工藝設(shè)置、最好焦點(diǎn)與實(shí)際焦點(diǎn)之間的關(guān)系、焦點(diǎn)校正等等)。以此方式，所述傳輸媒體可用作處理器系統(tǒng)48與其它系統(tǒng)(例如，存儲(chǔ)器板上度量系統(tǒng)、外部存儲(chǔ)器、參考測(cè)量源或其它外部系統(tǒng))之間的數(shù)據(jù)鏈路。舉例來(lái)說(shuō)，處理器系統(tǒng)48可經(jīng)配置以經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路從存儲(chǔ)媒體(例如，內(nèi)部存儲(chǔ)器或外部存儲(chǔ)器)接收測(cè)量數(shù)據(jù)。例如，使用檢測(cè)系統(tǒng)獲得的光譜結(jié)果可存儲(chǔ)于永久或半永久存儲(chǔ)器裝置(例如，內(nèi)部存儲(chǔ)器或外部存儲(chǔ)器)中。在此方面，所述光譜結(jié)果可從板上存儲(chǔ)器或從外部存儲(chǔ)器系統(tǒng)傳入。此外，處理器系統(tǒng)48可經(jīng)由傳輸媒體將數(shù)據(jù)發(fā)送到其它系統(tǒng)。例如，由處理器系統(tǒng)48確定的最優(yōu)焦點(diǎn)或焦點(diǎn)校正可經(jīng)傳達(dá)及存儲(chǔ)于外部存儲(chǔ)器中。在此方面，測(cè)量結(jié)果可經(jīng)傳出到另一系統(tǒng)。
[0114]處理器系統(tǒng)48可包含(但不限于):個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工作站、圖像計(jì)算機(jī)、并行處理器或所屬領(lǐng)域中已知的任何其它裝置。一般來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)“處理器系統(tǒng)”可廣泛定義為涵蓋具有一或多個(gè)處理器的任何裝置，所述處理器執(zhí)行來(lái)自存儲(chǔ)器媒體的指令。實(shí)施方法的程序指令(例如本文中所描述的程序指令)可經(jīng)由傳輸媒體(例如線、纜線或無(wú)線傳輸鏈路)傳輸。程序指令可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀媒體(例如，存儲(chǔ)器)中。示范性計(jì)算機(jī)可讀媒體包含只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、磁盤或光盤或磁帶。
[0115]度量工具可經(jīng)設(shè)計(jì)以進(jìn)行與半導(dǎo)體制造有關(guān)的許多不同類型的測(cè)量。用于確定最優(yōu)焦點(diǎn)或其它POI值的本發(fā)明的某些實(shí)施例可利用此類測(cè)量。用于確定特定目標(biāo)特性的額外度量技術(shù)也可與上文所描述的焦點(diǎn)確定技術(shù)組合。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，工具可測(cè)量光譜及確定一或多個(gè)目標(biāo)的特性(例如臨界尺寸、重疊、側(cè)壁角、膜厚度、工藝相關(guān)參數(shù)(例如，焦點(diǎn)及/或劑量))。目標(biāo)可包含本質(zhì)為上周期性的某些所關(guān)注區(qū)域(舉例來(lái)說(shuō)，例如存儲(chǔ)器裸片中的光柵)。目標(biāo)可包含可由度量工具測(cè)量其厚度的多個(gè)層(或膜)。目標(biāo)可包含(例如)使用對(duì)準(zhǔn)及/或重疊配準(zhǔn)操作放置于(或已存在于)半導(dǎo)體晶片上以使用的目標(biāo)設(shè)計(jì)。某些目標(biāo)可定位于半導(dǎo)體晶片上的各種位置處。舉例來(lái)說(shuō)，目標(biāo)可定位于(例如，裸片之間的)劃線道內(nèi)及/或定位于所述裸片自身中。在某些實(shí)施例中，由US 7，478，019中所描述的相同或多個(gè)度量工具(在相同時(shí)間或不同時(shí)間)測(cè)量多個(gè)目標(biāo)。可組合來(lái)自此類測(cè)量的數(shù)據(jù)。來(lái)自度量工具的數(shù)據(jù)可用于半導(dǎo)體制造工藝中以(例如)向前饋送、向后饋送及/或側(cè)向饋送校正到工藝(例如，光刻、蝕刻)，且因此可產(chǎn)生完整的工藝控制解決方案。
[0116]隨著半導(dǎo)體裝置圖案尺寸繼續(xù)縮小，常常需要較小的度量目標(biāo)。此外，測(cè)量精確度及匹配到實(shí)際裝置特性增加了對(duì)于類裝置目標(biāo)以及裸片中及甚至裝置上測(cè)量的需要。已提出各種度量實(shí)施方案以實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)。舉例來(lái)說(shuō)，主要基于反射光學(xué)裝置的聚焦射束橢圓偏光測(cè)量是所述測(cè)量實(shí)施方案中的一者且描述于皮望卡-科爾(Piwonka-Corle)等人的專利中(U.S.5，608，5 26，“聚焦射束光譜橢圓偏光測(cè)量方法及系統(tǒng)(Focused beamspectroscopic ellipsometry method and system)”)。切U止器可用以減輕引起照明光點(diǎn)散布超過(guò)由幾何光學(xué)裝置定義的大小的光學(xué)衍射的效應(yīng)。諾頓(Norton)的專利U.S.5,859，424“對(duì)減少光學(xué)測(cè)量及其它應(yīng)用中的光斑大小有用的切趾濾光器系統(tǒng)(Apodizing filtersystem useful for reducing spot size in optical measurements and otherapplicat1ns)”中描述切趾器的使用。高數(shù)值孔徑工具與同時(shí)多個(gè)入射角照明一起使用是實(shí)現(xiàn)小目標(biāo)能力的另一方式。例如奧普索(Opsal)等人的專利U.S.6，429，943“使用同時(shí)多個(gè)入射角測(cè)量的臨界尺寸分析(Critical dimens1n analysis with simultaneousmultiple angle of incidence measurements)，，中描述此技術(shù)。
[0117]其它測(cè)量實(shí)例可包含測(cè)量半導(dǎo)體堆疊的一或多個(gè)層的組合物、測(cè)量晶片上(或內(nèi))的特定缺陷及測(cè)量暴露到晶片的光刻輻射的量。在一些情況中，度量工具及算法可經(jīng)配置以用于測(cè)量非周期性目標(biāo)，參見(jiàn)(例如)P.蔣(P.Jiang)等人的“用于使用散射計(jì)的CD度量中的全波電磁模擬的有限元方法(The Finite Element Method for Full WaveElectromagnetic Simulat1ns in CD Metrology Using Scatterometry)，，(待決中的U.S.61/830536,K-T disclosure P4063)或A.庫(kù)茲涅佐夫(A.Kuznetsov)等人的“針對(duì)度量及檢驗(yàn)的有限結(jié)構(gòu)及有限照明的電磁建模的方法(Method of electromagnetic modelingof finite structures and finite illuminat1n for metrology and inspect1n)，，(待決中的U.S.61/761146或KT disclosure P4082)o
[0118]所關(guān)注參數(shù)的測(cè)量通常涉及許多算法。舉例來(lái)說(shuō)，入射射束與樣本的光學(xué)交互是使用EM(電磁)解算器來(lái)建模的及使用例如RCWA、FEM、動(dòng)差法、面積分法、體積分法、FDTD及其它的算法。通常使用幾何引擎或在一些情況中使用過(guò)程建模引擎或兩者的組合來(lái)建模(以參數(shù)表示)所關(guān)注目標(biāo)。A.庫(kù)茲涅佐夫(A.Kuznetsov)等人的“用于綜合使用基于模型的度量及過(guò)程模型的方法(Method for integrated use of model-based metrology and aprocess model)”(待決中的11.5.61/738760，？4025)中描述過(guò)程建模的使用。在(例如)加利福尼亞州苗必達(dá)市KLA-Tencor公司(KLA-Tencor of Milpitas，CA)的AcuShape軟件產(chǎn)品中可實(shí)施幾何引擎。
[0119]可通過(guò)若干數(shù)據(jù)擬合及優(yōu)化技術(shù)及科技來(lái)分析經(jīng)收集的數(shù)據(jù)，所述技術(shù)及科技包含程序庫(kù)(library)、快速降階模型；回歸；機(jī)器學(xué)習(xí)算法(例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)(SVM))；降維算法(舉例來(lái)說(shuō)，例如PCA(主分量分析)、ICA(獨(dú)立分量分析)、LLE(局部線性嵌入))；稀疏表示(例如傅里葉變換或小波變換)；卡爾曼(Kalman)濾波器;促進(jìn)