[0107]硬件配置还可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。第7，933，026号美国专利中进一步说明及描述多个硬件配置如此组合成单一工具的一个实例，所述专利的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。图13展示(例如)示范性度量工具的示意图，所述测量工具包括:a)宽带SE(例如，18) ;b)具有旋转补偿器(例如，98)的SE(例如，2); c)射束轮廓椭圆偏光计(例如，10); d)射束轮廓反射计(例如，12); e)宽带反射光谱仪(例如，14);及f)深紫外线反射光谱仪(例如，16)。此外，在此类系统中通常存在众多光学元件(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)，包含特定透镜、准直器、反射镜、四分之一波片、偏光器、检测器、相机、孔径及/或光源。用于光学系统的波长可从约120nm变化到3微米。对于非椭圆偏光计系统，收集的信号可经偏光分辨或未经偏光化。图13提供集成于同一工具上的多个度量头的说明。然而，在许多情况中，多个度量工具用于对单一或多个度量目标的测量。例如赞古(Zangooie)等人的标题为“多工具及结构分析(Multiple tool and structure analysis)” 的第7 ,478,019号美国专利中进一步描述多个工具度量的若干实施例，所述专利的全部内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统可包含一或多个光源。所述一或多个光源可产生仅具有一个波长的光(例如，单色光)、具有若干离散波长的光(例如，多色光)、具有多个波长的光(例如，宽带光)及/或扫掠波长(连续扫掠或在波长之间跳跃扫掠)的光(例如，可调谐光源或扫频光源)。合适光源的实例为:白光源、紫外线(UV)激光管、弧光灯或无电极灯、例如可从马萨诸赛州沃本市的Energetiq技术公司(Energetiq Technology, Inc.0f Woburn,Massachusetts)商业购得的激光维持等离子(LSP)源、例如可从新泽西州摩根维尔的NKT光电公司(NKT Photonics Inc.0f Morganville,New Jersey)商业购得的超连续光谱源(例如宽带激光源)或较短波长源(例如X射线源)、极UV源或其一些组合。所述光源也可经配置以提供具有足够亮度的光，所述足够亮度在一些情况中可为大于约lW/(nm cm2 Sr)的亮度。度量系统也可包含用于稳定光源的功率及波长的到所述光源的快速反馈。可经由自由空间传播递送光源的输出或在一些情况中经由任何类型的光纤或光导递送光源的输出。
[0109]继而，一或多个检测器或光谱仪经配置以经由收集光学元件接收从样本4的表面反射或以其它方式散射的照明。合适传感器包含电荷耦合装置(CCD)、CCD阵列、时延积分(TDI)传感器、TDI传感器阵列、光电倍增管(PMT)及其它传感器。经测量的光谱或经检测的信号数据可从每一检测器传递到处理器系统48以用于分析。
[0110]应认识到，可由单一处理器系统48或替代地多个处理器系统48实行贯穿本发明描述的各种步骤。此外，图13的系统的不同子系统(例如光谱椭圆偏光计)可包含适于执行本文中所描述的步骤的至少部分的计算机系统。因此，前面描述不应被解释为对本发明的限制但仅为说明。此外，一或多个处理器系统48可经配置以执行本文中所描述的任何方法实施例的任何其它步骤。
[0111]此外，处理器系统48可以所属领域中已知的任何方式通信地耦合到检测器系统。举例来说，一或多个处理器系统48可耦合到与检测器系统相关联的计算系统。在另一实例中，检测器系统可直接由耦合到处理器系统48的单一计算机系统来控制。
[0112]度量系统的处理器系统48可经配置以通过可包含有线或无线部分的传输媒体从所述系统的子系统接收及/或获取数据或信息。以此方式，所述传输媒体可用作处理器系统48与图13的系统的其它子系统之间的数据链路
[0113]经集成的度量系统的处理器系统48可经配置以通过可包含有线或无线部分的传输媒体从其它接收及/或获取数据或信息(例如，测量结果、经提取的特征、经变换的数据集、模型、曲线拟合、经确定的最好焦点或其它工艺设置、最好焦点与实际焦点之间的关系、焦点校正等等)。以此方式，所述传输媒体可用作处理器系统48与其它系统(例如，存储器板上度量系统、外部存储器、参考测量源或其它外部系统)之间的数据链路。举例来说，处理器系统48可经配置以经由数据链路从存储媒体(例如，内部存储器或外部存储器)接收测量数据。例如，使用检测系统获得的光谱结果可存储于永久或半永久存储器装置(例如，内部存储器或外部存储器)中。在此方面，所述光谱结果可从板上存储器或从外部存储器系统传入。此外，处理器系统48可经由传输媒体将数据发送到其它系统。例如，由处理器系统48确定的最优焦点或焦点校正可经传达及存储于外部存储器中。在此方面，测量结果可经传出到另一系统。
[0114]处理器系统48可包含(但不限于):个人计算机系统、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器或所属领域中已知的任何其它装置。一般来说，术语“处理器系统”可广泛定义为涵盖具有一或多个处理器的任何装置，所述处理器执行来自存储器媒体的指令。实施方法的程序指令(例如本文中所描述的程序指令)可经由传输媒体(例如线、缆线或无线传输链路)传输。程序指令可存储于计算机可读媒体(例如，存储器)中。示范性计算机可读媒体包含只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘或磁带。
[0115]度量工具可经设计以进行与半导体制造有关的许多不同类型的测量。用于确定最优焦点或其它POI值的本发明的某些实施例可利用此类测量。用于确定特定目标特性的额外度量技术也可与上文所描述的焦点确定技术组合。举例来说，在某些实施例中，工具可测量光谱及确定一或多个目标的特性(例如临界尺寸、重叠、侧壁角、膜厚度、工艺相关参数(例如，焦点及/或剂量))。目标可包含本质为上周期性的某些所关注区域(举例来说，例如存储器裸片中的光栅)。目标可包含可由度量工具测量其厚度的多个层(或膜)。目标可包含(例如)使用对准及/或重叠配准操作放置于(或已存在于)半导体晶片上以使用的目标设计。某些目标可定位于半导体晶片上的各种位置处。举例来说，目标可定位于(例如，裸片之间的)划线道内及/或定位于所述裸片自身中。在某些实施例中，由US 7，478，019中所描述的相同或多个度量工具(在相同时间或不同时间)测量多个目标。可组合来自此类测量的数据。来自度量工具的数据可用于半导体制造工艺中以(例如)向前馈送、向后馈送及/或侧向馈送校正到工艺(例如，光刻、蚀刻)，且因此可产生完整的工艺控制解决方案。
[0116]随着半导体装置图案尺寸继续缩小，常常需要较小的度量目标。此外，测量精确度及匹配到实际装置特性增加了对于类装置目标以及裸片中及甚至装置上测量的需要。已提出各种度量实施方案以实现所述目标。举例来说，主要基于反射光学裝置的聚焦射束椭圆偏光测量是所述测量实施方案中的一者且描述于皮望卡-科尔(Piwonka-Corle)等人的专利中(U.S.5，608，5 26，“聚焦射束光谱椭圆偏光测量方法及系统(Focused beamspectroscopic ellipsometry method and system)”)。切U止器可用以减轻引起照明光点散布超过由几何光学裝置定义的大小的光学衍射的效应。诺顿(Norton)的专利U.S.5,859，424“对减少光学测量及其它应用中的光斑大小有用的切趾滤光器系统(Apodizing filtersystem useful for reducing spot size in optical measurements and otherapplicat1ns)”中描述切趾器的使用。高数值孔径工具与同时多个入射角照明一起使用是实现小目标能力的另一方式。例如奥普索(Opsal)等人的专利U.S.6，429，943“使用同时多个入射角测量的临界尺寸分析(Critical dimens1n analysis with simultaneousmultiple angle of incidence measurements)，，中描述此技术。
[0117]其它测量实例可包含测量半导体堆叠的一或多个层的组合物、测量晶片上(或内)的特定缺陷及测量暴露到晶片的光刻辐射的量。在一些情况中，度量工具及算法可经配置以用于测量非周期性目标，参见(例如)P.蒋(P.Jiang)等人的“用于使用散射计的CD度量中的全波电磁模拟的有限元方法(The Finite Element Method for Full WaveElectromagnetic Simulat1ns in CD Metrology Using Scatterometry)，，(待决中的U.S.61/830536,K-T disclosure P4063)或A.库兹涅佐夫(A.Kuznetsov)等人的“针对度量及检验的有限结构及有限照明的电磁建模的方法(Method of electromagnetic modelingof finite structures and finite illuminat1n for metrology and inspect1n)，，(待决中的U.S.61/761146或KT disclosure P4082)o
[0118]所关注参数的测量通常涉及许多算法。举例来说，入射射束与样本的光学交互是使用EM(电磁)解算器来建模的及使用例如RCWA、FEM、动差法、面积分法、体积分法、FDTD及其它的算法。通常使用几何引擎或在一些情况中使用过程建模引擎或两者的组合来建模(以参数表示)所关注目标。A.库兹涅佐夫(A.Kuznetsov)等人的“用于综合使用基于模型的度量及过程模型的方法(Method for integrated use of model-based metrology and aprocess model)”(待决中的11.5.61/738760，？4025)中描述过程建模的使用。在(例如)加利福尼亚州苗必达市KLA-Tencor公司(KLA-Tencor of Milpitas，CA)的AcuShape软件产品中可实施几何引擎。
[0119]可通过若干数据拟合及优化技术及科技来分析经收集的数据，所述技术及科技包含程序库(library)、快速降阶模型；回归；机器学习算法(例如神经网络、支持向量机(SVM))；降维算法(举例来说，例如PCA(主分量分析)、ICA(独立分量分析)、LLE(局部线性嵌入))；稀疏表示(例如傅里叶变换或小波变换)；卡尔曼(Kalman)滤波器;促进