具体实施方式

现将详细参考本发明的背景实例及一些实施例，其实例在附图中加以说明。

本文中提出用于在生产流程早期基于多维光学色散(MDOD)模型从样本的光学测量估计所关注参数值的方法及系统。MDOD模型实现多个所关注参数的稳健高处理能力跟踪，包含制造控制参数、结构参数、材料组成参数、电参数等。在一些测量应用中，改进测量精确性且开发MDOD模型所需的计算工作量小于替代技术。

当前及未来半导体结构包含(但不限于)具有强烈取决于材料的特定装置应用以及沉积及塑形材料所采用的工艺的光学色散性质的材料。例如，一些材料的光学色散性质取决于工艺温度、工艺引起的变形(例如，应力或应变)、合金材料的材料浓度、杂质浓度、退火温度、装置尺寸(尤其在尺寸接近量子局限状态时)及其它参数。有效MDOD模型监测如所需那样多的参数以有效地控制制造工艺。

MDOD模型依据基本光学色散模型外部的参数描述包括被测量结构的材料的光学色散。在一些实施例中，MDOD模型能够通过捕获所关注外部参数对半导体装置材料(包含半导体、金属及电介质)的所测量光学色散的效应而跟踪这些参数。MDOD模型参数化是基于物理学且是克拉末-克朗尼格一致的，前提是底层基本光学色散模型是克拉末-克朗尼格一致的。此使模型能够在广泛范围的色散模型变化内测量所关注参数，从而导致多个所关注参数的稳健及灵活跟踪。

MDOD模型是基于介电函数的通用表示ε₂(ω)。特定来说，在电子带间跃迁的情况中，ε₂(ω)可依据如等式(1)中描述的状态联合密度J_cv来表达。

<c|p|υ>是价带(v)到导带(c)跃迁的动量矩阵元素，h是简化普朗克(Planck)常数，e是电子电荷，且m是电子质量。动量矩阵元素及状态联合密度两者皆与材料的电子及声子能带结构以及温度密切相关。又，能带结构由原子能级及晶格对称定义，其取决于例如大小、对称、合金/杂质浓度、任何变形(如应力或应变)以及温度的参数，即，基本光学色散模型外部的参数。此确保可依据基本光学色散模型外部的参数对介电函数进行参数化。另外，通过使用相同参数对介电函数的实数及虚数部分进行参数化，MDOD模型是克拉末-克朗尼格一致的，前提是底层基本光学色散模型是克拉末-克朗尼格一致的。

MDOD模型包含基本光学色散模型。基本光学色散模型是将材料理想化为均质连续体的材料模型，而不参考特定几何形状、工艺条件、杂质等。通常，基本光学色散模型依据例如电参数(例如，能带隙、能带峰值位置等)的模型参数进行参数化。通过非限制性实例，复折射率n被表达为光束能量ω及恒定值电参数E₁、E₂、E₃等的函数，如等式(2)中说明。

n＝n(ω,E₁,E₂,E₃等) (2)

在一些这些实例中，复折射率n被表达为光束能量ω及恒定值电参数Eg、E₀₁、C_b1、E₀₂、C_b2等的函数，如等式(3)中说明。

n＝n(ω,E_g,E₀₁,C_b1,E₀₂,C_b2等) (3)

其中Eg是能带隙，E_0i是第i个建模跃迁的光学跃迁峰值能量，且C_bi是第i个建模跃迁的光学跃迁宽度。

基本光学色散模型可为任何所要参数色散模型。在一些实施例中，参考等式(2)描述的基本光学色散模型是在经设计以补充薄膜测量系统(例如购自加利福尼亚州米尔皮塔斯市(美国)的科磊公司(KLA-Tencor Corporation,Milpitas,California(USA))的Aleris8510)的脱机光谱分析(OLSA)独立软件的膜厚度测量程序库(FTML)中实施的任何基本光学色散模型。

一般来说，如本文中描述的基本光学色散模型可经配置以特性化任何有用光学色散度量。例如，复折射率的实数(n)及虚数(k)分量中的任一者可由基本光学色散模型特性化。在另一实例中，复介电常数的实数(ε₁)及虚数(ε₂)分量中的任一者可由基本光学色散模型特性化。在一些实例中，基本光学色散模型可为各向异性的。在这些实例中，复介电常数的实数(ε₁)及虚数(ε₂)分量是张量。在其它实例中，ε₂的平方根、吸收常数α＝4πk/λ、导电性(σ)、集肤深度(δ)及衰减常数(σ/2)*sqrt(μ/ε)(其中μ是自由空间渗透性)中的任一者可由基本光学色散模型特性化。在其它实例中，前述光学色散度量的任何组合可由基本光学色散模型特性化。通过非限制性实例提供前述光学色散度量。可预期其它光学色散度量或度量组合。

在一些其它实例中，采用复色散模型(如布鲁格曼(Bruggeman)有效模型近似(BEMA)模型或总和模型)作为基本光学色散模型。复色散模型将层的介电函数表示为组分的假定介电函数的有效组成。优化有效组成接着与所关注电介质层的组成相关。一般来说，复合模型是基于组分的克拉莫-克如果尼一致介电函数且因此本身是克拉末-克朗尼格一致的。

复色散模型用于从SE测量提取色散曲线(例如，介电函数的实数(ε₁)及虚数(ε₂)部分或折射率(n)及消光是数(k))。随后，将所计算色散曲线内插于所关注能量范围中以评估能带隙。能带隙估计的精确性强烈取决于能带隙内插所关注的能量的选择。此外，由于必须从所计算色散曲线间接导出能带隙，因此需要参考以提供精确结果。

在一些其它实例中，采用托克-劳仑兹(Tauc-Lorentz)模型或科迪-劳仑兹(Cody-Lorentz)模型作为基本光学色散模型，如通过实例在A.S.费洛托(A.S.Ferlauto)等人的“用于从近红外到紫外的非晶半导体的光学功能的分析模型：在薄膜光伏中的应用(Analytical model for the optical functions of amorphous semiconductors fromthe near-infrared to ultraviolet:Application in thin film photovoltaics)”，《应用物理杂志》(J.Appl.Phys.)92,2424(2002)中描述，所述文献的标的物的全部内容以引用的方式并入本文中。在这些模型中，介电函数的虚数部分由参数化色散函数表示，且介电函数的实数部分基于克拉末-克朗尼格一致性的强制执行来确定。通过凭借数值回归将建模光谱拟合到所测量光谱而评估模型参数。通过模型参数的拟合质量及置信界限的统计评估来评估模型的效度及限制。

在另一实例中，一或多个材料的光学响应由包含连续科迪-劳仑兹模型的基本光学色散模型特性化，所述连续科迪-劳仑兹模型具有在模型的耳巴赫(Urbach)跃迁能量处连续的第一导函数及至少一个无界高斯(Gaussian)振子函数。在一个实例中，光学色散模型包含一或多个高斯振子函数以考虑缺陷状态、界面状态、声子模式或其任何组合。以此方式，光学色散模型对未完工多层半导体晶片的一或多个缺陷敏感。

在另一实例中，选定基本光学色散模型是临界点模型。

在其它实例中，选定基本光学色散模型包含光学色散的一或多个谐振子模型。

在一些实例中，利用回归过程确定跨选定光谱范围的复介电常数的实数(ε₁)及虚数(ε₂)分量的基本光学色散模型的参数值。就此来说，可使用选定基本光学色散模型将回归法应用于所测量光谱数据。

在至少一个方面中，MDOD模型包含依据基本光学色散模型外部的一或多个参数对基本光学色散模型的参数中的一或多者(例如，电参数，例如能带隙、能带峰值位置等)进行参数化。以此方式，基本光学色散模型的一或多个参数本身依据额外参数进行参数化。因此，基本光学色散模型的参数中的一或多者变为可变函数，即，一或多个所关注外部参数的函数。在一些实例中，基本光学色散模型的全部参数被表达为一或多个外部参数的函数。

在一个实例中，基本光学色散模型的每一参数BP_i被表达为一或多个外部参数EP_k的函数，其中k＝1:N。数字N定义模型的维度，其中N是任何正整数。假定模型维度是二(即，N＝2)，那么基本光学色散模型的每一参数BP_i被表达为两个不同外部参数的函数，如由等式(4)说明。

BP_i＝f_i(EP₁，EP₂) (4)

每一函数f_i不受基本光学色散模型的选择的限制。选择每一函数f_i以最好地描述外部参数与基本光学色散模型的对应参数之间的关系。一般来说，基本光学色散模型的每一参数的参数化可为基于任何适合数学函数。然而，在优选实施例中，选择每一函数f_i以最好地描述被测量外部参数与基本光学色散模型的对应参数之间的物理关系。在一些实例中，采用幂律模型来描述被测量外部参数与基本光学色散模型的对应参数之间的物理关系。

在一些实施例中，每一函数f_i是取决于恒定值参数及外部参数的函数的线性组合。等式(5)说明函数f_i的一般公式化，

其中BP_i ⁰是参数BP_i的标称值，函数是EP₁以及常数A_1j ^Ei及B_1j ^EPi的预定函数，且是EP₂以及常数A_2j ^EPi及B_2j ^EPi的预定函数。函数的加总的项数M1是任何正整数，且函数的加总的项数M2是任何正整数。在等式(5)中描绘的实例中，函数及分别取决于常数A_1j ^EPi及B_1j ^EPi以及A_2j ^EPi及B_2j ^EPi。然而，一般来说，函数及可取决于任何数目个常数集。函数及由BP_i对外部参数EP₁及EP₂中的每一者的物理相依性定义。例如，如果BP_i是能带隙且EP₁是膜厚度，且已知能带隙依据厚度与-2的幂的函数近似按比例调整，那么选择作为膜厚度的一系列幂函数，其中取决于拋物线近似对所关注材料的有效度而将幂设置为接近于-2。

在一些实例中，函数及是描述被测量外部参数与基本光学色散模型的对应参数之间的物理关系所采用的幂律模型。例如，等式(6)根据等式(5)说明BP_i依据EP₁及EP₂的参数化，其中M1及M2皆等于二，且及皆为依据常数A及B表达的幂律函数。

在进一步方面中，基于实验设计(DOE)数据训练MDOD模型以分辨常数模型参数的值。例如，如等式(5)中描绘，基于BP_i、EP₁及EP₂的已知值递归地分辨常数A_1j ^EPi及B_1j ^EPi。一旦分辨常数A_1j ^EPi及B_1j ^EPi的值，MDOD模型便可用于基于光谱测量数据求解EP₁及EP₂的值。

在一些实施例中，对基本光学色散模型参数中的一或多者进行参数化所采用的一或多个外部参数被视为基于光谱测量数据分辨的未知值。在一些实例中，外部参数是制造控制参数，即，与半导体制造工艺的工艺控制变量直接相关的参数。通过非限制性实例，制造控制参数包含工艺温度、工艺压力、工艺材料流、工艺时间间隔等中的任一者。一般来说，半导体制造工艺的任何可控制工艺控制变量可被预期为此专利文献的范围内的制造控制参数。

在一些实例中，外部参数是特性化半导体晶片的结构的材料或尺寸的结构参数。通过非限制性实例，结构参数包含膜厚度、合金材料的材料浓度、工艺引起的变形、杂质浓度及装置尺寸等中的任一者。一般来说，半导体晶片的任何结构的任何尺寸或材料特性可被预期为此专利文献的范围内的结构参数。

在一些实施例中，直接采用所关注外部参数的值来控制制造工艺以达成改进装置良率(例如，制造控制参数或结构参数)。

在一些实施例中，对基本光学色散模型参数中的一或多者进行参数化所采用的一或多个外部参数被视为已知值。在这些实施例中，基于光谱测量数据及一或多个外部参数的已知固定值分辨基本光学色散模型参数、具有未知值的一或多个外部参数或两者的值。

在一些实施例中，基于不涉及半导体晶片在所考虑测量点处的光谱响应的测量确定一或多个外部参数的固定值。在一些实例中，从半导体结构的另一测量(例如，在制造工艺的先前步骤的光谱测量、薄片电阻测量、其它晶片上的相同结构的测量、与所测量层的性质相互关联的测量、在相同工艺条件下制造的半导体结构的线路末端电测量、晶片上的不同位置处的相同结构的测量等)确定一或多个外部参数(例如，膜厚度)的已知值。一般来说，可从与被测量结构相互关联的任何信息源确定一或多个外部参数的值。

在一些实施例中，MDOD模型的外部参数是抽象参数，即，不直接对应于任何物理或工艺参数的参数。通常，选择抽象参数以捕获多个效应，借此降低所述组外部参数与基本光学色散模型的参数之间的相关性。抽象参数可进行统计分析，例如使用主成分分析，其与分辨MDOD模型所采用的回归分析分离。在一些这些实施例中，包含一或多个抽象参数的MDOD模型改进由MDOD模型建模的一或多个层的测量结果。在一些这些实施例中，包含一或多个抽象参数的MDOD模型改进未由MDOD模型建模的被测量多层结构的其它层的测量结果。

在一些实施例中，至少部分基于基本光学色散模型的一或多个参数的值确定特性化半导体晶片的不同层的一或多个参数的值。在这些实施例中，基于MDOD模型分辨与由基本光学色散模型特性化的半导体晶片的一或多个层不同的半导体晶片的层的特性。在一些实例中，一或多个外部参数包含描述多层堆叠模型的另一层的参数(例如，另一层的厚度)。

在一个实例中，使用MDOD模型对硅锗层114A进行建模。MDOD模型的外部参数是层114A的锗百分比，且折射率是基本光学色散模型参数。在使用MDOD模型的情况下，通过在所测量光谱响应的基于模型的回归分析中使基本光学色散模型的特定参数的值及锗百分比两者浮动而获得层114A的折射率的更精确估计。折射率的精确估计值实现中间层114B的厚度估计。中间层114B的光学响应可独立评估或在与层114A的耦合分析中评估。中间层114B的光学响应可使用MDOD模型或简化模型(例如表模型)建模。

在一些实例中，MDOD模型描述单层结构的一个层(例如，衬底本身、安置于衬底上方的单层等)。

在一些实例中，MDOD模型描述经建模的多层结构的一个层，其中多层结构的每一层独立建模。

在一些实例中，MDOD模型描述由堆叠模型建模的多层结构的多个层。

图1说明根据本发明的一个实施例的用于测量半导体晶片的薄膜的光谱响应的系统100。如图1中展示，系统100可用于在安置于平移载物台110上的半导体晶片112的一或多个膜114上执行光谱椭圆偏光法。在此方面中，系统100可包含配备有照明器102及光谱仪104的光谱椭圆偏光仪。系统100的照明器102经配置以产生选定波长范围(例如，150nm到850nm)的照明且将其引导到安置于半导体晶片112的表面上的薄膜(例如，SiGe薄膜)。光谱仪104又经配置以接收从半导体晶片112的表面反射的照明。进一步应注意，使用偏光器107使从照明器102出射的光偏光以产生偏光照明光束106。由安置于晶片112上的薄膜114反射的辐射行进穿过检偏镜109且到光谱仪104。就此来说，比较收集光束108中由光谱仪104接收的辐射与照明光束106的入射辐射，从而允许薄膜114的光谱分析。

在进一步实施例中，系统100可包含一或多个计算系统116。一或多个计算系统116可通信地耦合到光谱仪104。在一个方面中，一或多个计算系统116可经配置以接收由光谱仪104对一或多个晶片执行的一组光谱测量。在从光谱仪接收一或多个取样过程的结果之后，一或多个计算系统116可接着计算MDOD模型的参数。就此来说，计算系统116可基于从光谱仪104获取的光谱提取一或多个外部参数的值。此外，计算系统116可利用应用于选定基本光学色散模型的回归过程(例如，普通最小平方回归)提取n曲线及k曲线。在优选实施例中，选定基本光学色散模型是复合模型(如BEMA或总和模型)或基于振子的模型(如高斯模型、科迪-劳仑兹模型、托克-劳仑兹模型、谐振子模型等)。

在进一步实施例中，计算系统116可至少部分基于MDOD模型的一或多个参数的值控制半导体晶片的制造工艺。例如，计算系统116可经配置以将工艺控制参数值传递到负责制造被测量半导体晶片的一或多个制造工具。

如图2中说明，在一些实施例中，中间层114B定位于半导体衬底112(例如，硅)与硅锗(SiGe)层114A之间以促进粘合。通常，中间层114B非常薄(例如，10埃)。在一些实例中，SiGe层114A及中间层114B一起建模为一个层以便采用如本文中描述的方法及系统进行分析。在此实例中，一或多个计算系统116可确定包含中间层114B及SiGe层114A两者的膜层114的MDOD模型的一或多个参数。然而，在一些其它实例中，每一层可单独建模。在此实例中，一或多个计算系统116可确定SiGe绝缘层114A的MDOD模型的一或多个参数及中间层114B的MDOD模型的一或多个参数。

应认识到，贯穿本发明描述的各种步骤可由单个计算机系统116或替代地多计算机系统116实行。此外，系统100的不同子系统(例如光谱椭圆偏光仪101)可包含适合于实行上文描述的步骤的至少一部分的计算机系统。因此，以上描述不应被解译为对本发明的限制而仅为说明。此外，一或多个计算系统116可经配置以执行本文中描述的任何方法实施例的任何其它步骤。

在另一实施例中，计算机系统116可以所属领域中已知的任何方式通信地耦合到椭圆偏光仪101的光谱仪104或照明器子系统102。例如，一或多个计算系统116可耦合到椭圆偏光仪101的光谱仪104的计算系统及照明器子系统102的计算系统。在另一实例中，光谱仪104及照明器102可由单个计算机系统控制。以此方式，系统100的计算机系统116可耦合到单个椭圆偏光仪计算机系统。

系统100的计算机系统116可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的传输媒体从系统的子系统(例如，光谱仪104、照明器102及类似物)接收及/或获取数据或信息。以此方式，传输媒体可充当计算机系统116与系统100的其它子系统之间的数据链路。此外，计算系统116可经配置以经由存储媒体(即，存储器)接收光谱结果。例如，使用椭圆偏光仪的光谱仪获得的光谱结果可存储于永久或半永久存储器装置中。就此来说，光谱结果可从外部系统导入。

此外，计算机系统116可经由传输媒体将数据发送到外部系统。此外，系统100的计算机系统116可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的传输媒体从其它系统接收及/或获取数据或信息(例如，来自检验系统的检验结果或来自计量系统的计量结果)。以此方式，传输媒体可充当计算机系统116与系统100的其它子系统之间的数据链路。此外，计算机系统116可经由传输媒体将数据发送到外部系统。

计算系统116可包含(但不限于)个人计算机系统、主计算机系统、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“计算系统”可广泛地定义为涵盖具有执行来自存储器媒体的指令的一或多个处理器的任何装置。

实施方法(例如本文中描述的方法)的程序指令120可通过载体媒体118传输或存储于载体媒体118上。载体媒体可为传输媒体，例如导线、电缆或无线传输链路。载体媒体可还包含计算机可读媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘、或磁带。

图1中说明的系统100的实施例可如本文中描述那样进一步配置。另外，系统100可经配置以执行本文中描述的任何方法实施例的任何其它步骤。

图3说明适合于由本发明的系统100实施的过程流程200。在一个方面中，应认识到，过程流程200的数据处理步骤可经由由计算系统116的一或多个处理器执行的预编程算法实行。虽然在系统100的内容脉络中提出以下描述，但本文中应认识到，系统100的特定结构方面并不表示限制且仅应被解释为阐释性。

在框201中，由计算系统接收半导体晶片跨广泛光谱范围的光谱响应。在一个实例中，在将SiGe薄膜沉积于晶片上之后执行测量。例如，可从椭圆偏光仪101接收光谱。在另一实例中，可从反射计(未展示)接收光谱。可利用光谱椭圆偏光仪101从沉积于晶片112上的薄膜114中的每一者获取光谱数据。例如，椭圆偏光仪101可包含照明器102及光谱仪104，如本文中先前论述。光谱仪104可将与晶片的薄膜的光谱测量相关联的结果传输到一或多个计算系统116以进行分析。在另一实例中，可通过导入先前获得的光谱数据而获取多个薄膜114的光谱。就此来说，光谱获取及光谱数据的后续分析无需同时进行或在空间上接近地执行。例如，光谱数据可存储于存储器中以在随后时间进行分析。此可为期望的，例如用于诊断目的或分析较大组测量数据。在另一例子中，光谱结果可经获得且传输到定位于远程位置处的分析计算系统。

在框202中，使特性化半导体晶片的一或多个层的光学响应的基本光学色散模型的一或多个参数依据基本光学色散模型外部的一或多个参数进行参数化。

在框203中，至少部分基于如本文中描述的光谱响应估计基本光学色散模型的一或多个参数的值。

在框204中，将基本光学色散模型的一或多个参数的估计值存储于存储器(例如，存储器118)中。存储值可用于例如执行样品的进一步分析或控制制造过程参数。

MDOD模型已被证明可有效地跟踪范围内的多个外部参数及跨晶片的值分布。

图4描绘指示与四个不同晶片相关联的锗浓度的已知标称值的标绘图210。另外，标绘图210指示根据如本文中描述的MDOD模型在每一晶片的表面上的许多位置处测量的锗浓度的平均估计值。如图4中描绘，估计值密切跟踪已知标称值。拟合优度由图4中说明的斜率、y截距及R²值特性化。

图5描绘指示根据MDOD模型在使用点指示的晶片位置处测量的锗浓度百分比的图的等值线图230。所测量晶片的膜厚度的已知标称值是500埃且锗浓度的已知标称值是26％。

图6描绘指示根据MDOD模型在使用点指示的晶片位置处测量的锗浓度百分比的图的等值线图240。所测量晶片的膜厚度的已知标称值是500埃且锗浓度的已知标称值是27％。

图7描绘指示根据MDOD模型在使用点指示的晶片位置处测量的锗浓度百分比的图的等值线图250。所测量晶片的膜厚度的已知标称值是200埃且锗浓度的已知标称值是33％。

图8描绘指示根据MDOD模型在使用点指示的晶片位置处测量的锗浓度百分比的图的等值线图260。所测量晶片的膜厚度的已知标称值是200埃且锗浓度的已知标称值是36％。

在一个实施例中，如本文中描述的MDOD模型在经设计以补充薄膜测量系统(例如购自加利福尼亚州米尔皮塔斯市(美国)的科磊公司的Aleris 8510)的脱机光谱分析(OLSA)独立软件的膜厚度测量程序库(FTML)中实施。对包含合金材料的测试样本执行的测量展示高处理能力下的高精度及可靠性。此外，通过非限制性实例，所提取参数展示对监测及控制膜厚度及合金浓度的前景。

在另一进一步方面中，通过至少部分基于所识别参数值控制半导体晶片的制造工艺而改进装置性能。在一个实例中，可基于从等式(6)中说明的膜厚度的MDOD模型识别的所测量膜厚度控制膜厚度。

尽管参考合金结构的建模描述MDOD模型，但所述模型可应用于其它材料。在一些实例中，模型可经配置以描述各种纳米结构(例如，纳米线、量子点及量子阱)的材料。模型可经一般化以包含任何数目个缺陷水平。在另一实例中，模型可应用于嵌入另一非晶电介质板片或层中的纳米结构(例如，量子阱、量子点及纳米线)。在另一实例中，模型可应用于新开发的光致抗蚀剂(例如分子光致抗蚀剂或共聚物)、高介电常数电介质(例如HfO₂)、无序材料及氧化铀(UO_x)。

在另一进一步方面中，可基于相同光谱响应数据进行与晶片的不同层相关联的参数值的单独确定。例如，被测量晶片可包含半导体衬底112、中间层114B、SiGe层114A及额外膜层(未展示)。从光谱仪104接收的光谱响应数据包含来自全部这些层的贡献。捕获这些层中的每一者的贡献的堆叠层模型可用于单独确定与被分析的每一不同物理层或物理层群组相关联的参数值。

在另一进一步方面中，MDOD模型的参数值用于在生产过程早期基于部分制造的装置的质量对晶片及微芯片进行分级。此可无需在生产过程结束时使用昂贵且耗时的电测试设备对晶片及微芯片进行分级。

在一或多个示范性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果在软件中实施，那么功能可存储于计算机可读媒体上或作为计算机可读媒体上的一或多个指令或代码而传输。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体两者，其包含促进计算机程序从一个位置转移到另一位置的任何媒体。存储媒体可为可通过通用或专用计算机存取的任何可用媒体。通过实例且非限制，此计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置或可用于携载或存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码构件且可通过通用或专用计算机或通用或专用处理器存取的任何其它媒体。此外，任何连接可被适当地称为计算机可读媒体。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或无线技术(例如红外线、无线电及微波)从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术(例如红外线、无线电及微波)包含于媒体的定义中。如本文中使用，磁盘及光盘包含光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地重现数据，而光盘使用激光光学地重现数据。上文的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。

如本文中使用，术语“晶片”通常是指由半导体或非半导体材料形成的衬底。此半导体或非半导体材料的实例包含(但不限于)单晶硅、砷化镓及磷化铟。通常可在半导体制造厂中找到及/或处理此类衬底。

可在晶片上形成一或多个层。例如，此类层可包含(但不限于)光致抗蚀剂、电介质材料、导电材料及半导体材料。所属领域中已知许多不同类型的此类层，且如本文中使用的术语晶片希望涵盖其上可形成所有类型的此类层的晶片。

形成于晶片上的一或多个层可经图案化或未经图案化。例如，晶片可包含多个裸片，各自具有可重复图案化特征。此类材料层的形成及处理最终可导致成品装置。许多不同类型的装置可形成于晶片上，且如本文中使用的术语晶片希望涵盖其上制造所属领域中已知的任何类型的装置的晶片。

典型半导体工艺包含晶片逐批处理。如本文中使用，“批”是在一起处理的晶片群组(例如，25个晶片的群组)。批中每一晶片包括来自光刻处理工具的许多曝光场(例如，步进器、扫描仪等)。在各场内可存在多个裸片。裸片是最终变为单个芯片的功能单元。形成于晶片上的一或多个层可经图案化或未经图案化。例如，晶片可包含多个裸片，各自具有可重复图案化特征。此类材料层的形成及处理最终可导致成品装置。许多不同类型的装置可形成于晶片上，且如本文中使用的术语晶片希望涵盖其上制造所属领域中已知的任何类型的装置的晶片。

尽管本文中相对于晶片描述实施例，但应理解，所述实施例可用于特性化另一样品的薄膜(例如光罩，其通常还可被称为掩模或光掩模)。在所属领域中已知许多不同类型的光罩，且如本文中使用的术语“光罩”、“掩模”及“光掩模”希望涵盖所属领域中已知的所有类型的光罩。

尽管本文中相对于应用于晶片的薄膜测量描述实施例，但应理解，本文中揭示的方法及系统可用于特性化半导体结构的临界尺寸、半导体结构层之间的叠盖及半导体结构的材料组成。

本文中描述的实施例大体上涉及用于基于高处理量下的光学模型参数值确定多层薄膜的特性的方法。例如，一个实施例涉及用于基于从光谱椭圆偏光仪数据导出的光学模型参数值确定多层薄膜的材料组成特性的计算机实施方法。然而，在其它实例中，还可预期使用本文中描述的技术测量临界尺寸、叠盖及电性质。类似地，本文中描述的方法不限于可导出光学模型参数值的计量系统类型。例如，在一个实施例中，计量系统包含用于晶片的薄膜检验的反射计。一般来说，本文中描述的光学色散模型可应用于分析从各种宽带及窄频计量工具接收的测量数据。例如，可在本专利文献的范围内预期光谱椭圆偏光仪及反射计、多角度椭圆偏光仪及反射计，包含任何数目或类型的照明源(例如，在可见光、红外线、紫外线、真空紫外线、深紫外线光谱中发射光的基于灯或激光的源)。

另外，计量系统可经配置用于图案化晶片及/或未图案化晶片的检验。检验系统可经配置为LED检验工具、边缘检验工具、背侧检验工具、宏观检验工具或多模式检验工具(涉及同时来自一或多个平台的数据)及获益于基于高处理量下的光学模型参数值确定多层薄膜的能带结构特性的任何其它计量或检验工具。因此，术语“计量”系统及“检验”系统可互换地使用。

尽管为指导目的在上文描述某些特定实施例，但本专利文献的教示具有一般适用性且不限于上文描述的特定实施例。因此，在不脱离如在权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下可实践所描述实施例的各种特征的各种修改、调适及组合。