CN103930749B - 配备有经调制照射源的光学计量工具 - Google Patents

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Abstract

本发明可包含：可调制照射源，其经配置以照射安置于样本载台上的样本的表面；检测器，其经配置以检测从所述样本的表面发出的照射；照射光学器件，其经配置以将来自所述可调制照射源的照射引导到所述样本的所述表面；收集光学器件，其经配置以将来自所述样本的所述表面的照射引导到所述检测器；及调制控制系统，其通信地耦合到所述可调制照射源，其中所述调制控制系统经配置而以适于产生具有选定相干特征长度的照射的选定调制频率调制所述可调制照射源的驱动电流。另外，本发明包含多个光源的输出的时间循序交错以产生供在多波长时间循序光学计量中使用的周期性脉冲串。

Description

配备有经调制照射源的光学计量工具
技术领域
本发明一般来说涉及一种用于光学计量的方法及系统，且特定来说，涉及一种用于具有经时间调制照射源的光学计量的方法及系统。
背景技术
随着对不断缩小的半导体装置特征的需求不断增加，对经改进光学计量技术的需求将也不断增加。光学计量技术可包含临界尺寸(CD)计量、薄膜厚度及组成计量以及重叠计量。可利用包含基于散射测量术的光学系统、基于反射测量术的光学系统、基于椭偏测量术的光学系统及基于光谱测量术的光学系统的多种光学架构来实施这些光学计量技术。
通常，光学计量系统利用以恒定电流或以恒定光输出模式操作的光源以便确保系统的光学稳定性以及使噪声水平保持在容许限制内。
在其中实施相干光源的光学计量情景中，相干伪影(例如，从重复图像(即，“重影”)产生的干涉条纹，及斑点)的产生是给定光学计量工具的操作中的显著关注点。由于基于激光的照射源的大相干长度，最小化相干伪影的影响可具挑战性。相干伪影表现在其中所利用照射的相干长度(通常为100m或100m以上)大于计量工具的光反射表面之间的距离的光学计量情景中。此类反射表面可包含透镜、分束器、光纤等。在此情形中，主光束将相长干涉来自寄生光束的照射，从而导致重影诱发的干涉条纹的产生。干涉贡献可增长到如此程度以致其拥有主光束的相同数量级的强度值，借此严重妨碍给定光学计量工具的可用性。
另外，一些计量应用需要发射不同波长的光的多个照射源的时间定序强度控制。现有技术利用各种光学机械及电光装置(例如，快门、声光装置、泡克耳斯盒(Pockel’scell)等)来实现时间定序强度控制。现有技术使用此类装置来控制多个照射源的时间定序可导致减小的稳定性及可重复性。
因此，纠正现有技术的不足且提供一种用于减轻光学计量情景中的相干伪影及额外噪声源的效应的系统及方法将是有利的。另外，产生一种提供用于多波长光学计量应用的多波长照射源输出的时间定序的高效手段的系统及方法将是有利的。
发明内容
本发明揭示一种光学计量工具。在一个方面中，所述光学计量工具可包含，但不限于：可调制照射源，其经配置以照射安置于样本载台上的样本的表面；一组照射光学器件，其经配置以将来自所述经调制照射源的照射引导到所述样本的所述表面；一组收集光学器件；检测器，其经配置以检测从所述样本的表面发出的照射的至少一部分，其中所述组收集光学器件经配置以将来自所述样本的所述表面的照射引导到所述检测器；及调制控制系统，其通信地耦合到所述可调制照射源，其中所述调制控制系统经配置而以适于产生具有选定相干特征的照射的选定调制频率调制所述可调制照射源的驱动电流。
在另一方面中，所述光学计量工具可包含，但不限于：第一照射源，其经配置以产生第一波长的照射；至少一个额外照射源，其经配置以产生额外波长的照射，所述额外波长不同于所述第一波长，所述第一照射源及所述至少一个额外照射源经配置以照射安置于样本载台上的样本的表面；一组照射光学器件，其经配置以将来自所述第一照射源及所述至少一个额外照射源的所述第一波长的照射及所述至少一个额外波长的照射引导到所述样本的所述表面；一组收集光学器件；检测器，其经配置以检测从所述样本的表面发出的照射的至少一部分，其中所述组收集光学器件经配置以将从所述样本的所述表面发出的照射引导到所述检测器；及调制控制系统，其通信地耦合到所述第一照射源及所述至少一个额外照射源，其中所述调制控制系统经配置以调制所述第一照射源的驱动电流以便产生所述第一波长的第一照射波形，其中所述调制控制系统经配置以调制所述至少一个额外照射源的驱动电流以便产生所述额外波长的额外照射波形，其中所述第一照射波形的脉冲与所述额外照射波形的至少若干脉冲时间交错，所述第一照射波形及所述额外照射波形具有选定波形频率。
在另一方面中，所述光学计量工具可包含，但不限于：第一照射源，其经配置以产生第一波长的照射；至少一个额外照射源，其经配置以产生额外波长的照射，所述额外波长不同于所述第一波长，所述第一照射源及所述至少一个额外照射源经配置以照射安置于样本载台上的样本的表面；一组照射光学器件，其经配置以将来自所述第一照射源及所述至少一个额外照射源的所述第一波长的照射及所述至少一个额外波长的照射引导到所述样本的所述表面；一组收集光学器件；检测器，其经配置以检测从所述样本的表面发出的照射的至少一部分，其中所述组收集光学器件经配置以将从所述样本的所述表面发出的照射引导到所述检测器；第一照射切换装置，其光学耦合到所述第一照射源，其中所述第一照射切换装置经配置以控制所述第一波长的所述照射的发射强度；至少一个额外照射切换装置，其光学耦合到所述至少一个额外照射源，其中所述至少一个额外照射切换装置经配置以控制所述额外波长的所述照射的发射强度；及照射控制系统，其通信地耦合到所述第一照射切换装置及所述至少一个额外切换装置，其中所述照射控制系统经配置以通过控制所述照射切换装置的一或多个特性而调制所述第一波长的所述照射的发射强度及所述额外波长的所述照射的发射强度。
在另一方面中，所述光学计量工具可包含，但不限于：可调制泵激源，其经配置以产生照射光束；等离子单元，所述等离子单元包含用于含纳一体积的气体的泡壳；一组光学元件，其经配置以对所述照射光束进行整形并将来自所述可调制泵激源的所述照射光束聚焦到所述体积的气体中以便在所述体积的气体内维持等离子；一组照射光学器件，其经配置以将来自所述等离子单元的所述照射光束引导到样本的表面；一组收集光学器件；检测器，其经配置以检测从样本的表面发出的照射的至少一部分，其中所述组收集光学器件经配置以将来自所述样本的所述表面的照射引导到所述检测器；泵控制系统，其通信地耦合到所述可调制泵激源，其中所述泵控制系统经配置而以选定调制频率调制所述可调制泵激源的驱动电流以便在含纳于所述等离子单元内的所述等离子内产生时变特性。
应理解，前述大体描述及以下详细描述两者均仅为示范性及解释性且未必限制如所主张的本发明。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图图解说明本发明的实施例，且与所述大体描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员可通过参考附图来更好地理解本发明的众多优点，附图中：
图1图解说明根据本发明的一个实施例的具有一或多个经调制照射源的光学计量工具的高级框图视图。
图2A图解说明根据本发明的一个实施例的具有一或多个经调制照射源的基于反射测量术的光学计量工具的高级示意图。
图2B图解说明根据本发明的一个实施例的具有一或多个经调制照射源的基于椭偏测量术的光学计量工具的高级示意图。
图3图解说明根据本发明的一个实施例的在具有照射源调制及不具有照射源调制的情况下强度光谱的概念图。
图4A图解说明根据本发明的一个实施例的配备有各自具有不同波长的多个照射源的光学计量系统的高级示意图。
图4B图解说明根据本发明的一个实施例的各自具有不同波长的多个照射源的交错脉冲串输出的概念图。
图5图解说明根据本发明的一个实施例的配备有各自具有不同波长的多个照射源借此经由强度切换装置来控制强度的的光学计量系统的高级示意图。
图6图解说明根据本发明的一个实施例的配备有光谱监视装置的光学计量工具的高级示意图。
图7A图解说明根据本发明的一个实施例的具有经调制泵激源的基于激光泵激的等离子的光学计量工具的高级框图。
图7B图解说明根据本发明的一个实施例的具有经调制泵激源的基于激光泵激的等离子的光学计量工具的高级示意图。
具体实施方式
现将详细参考附图中所图解说明的所揭示的标的物。
大体参考图1到7B，根据本发明描述具有经时间调制照射源能力的光学计量工具。本发明针对用于执行具有一或多个经时间调制照射源的光学计量的系统及方法。从本发明的计量系统的一或多个照射源发出的照射的时间调制提供经改进精确度、准确度及计量吞吐量。
在一个意义上，本发明所提供的照射调制的实施方案有助于抑制所测量光学信号(例如，角解析反射率或椭偏参数、偏光解析反射率或椭偏参数、波长解析反射率或椭偏参数等)中的相干伪影(例如，但不限于，干涉条纹、相干噪声及斑点)。此外，本发明针对于多个照射源输出的时间调制，借此提供多个源(例如，激光器及/或灯)的照射输出的时间循序交错。本发明的多个源的输出的交错在需要多波长照射的计量应用中提供经改进波长稳定性、噪声减小及强度控制。另外，本发明进一步针对于光持续等离子光源的一或多个泵激源的照射输出的时间调制。泵激源照射输出的调制提供持续等离子光源的输出照射中的噪声水平的减小。
在一般意义上，由本发明的各种实施例提供的时间调制提供若干个益处。特定来说，本发明提供基于激光的计量应用中的相干噪声减小、用于不同类型的光源的时间循序交错及激光泵激等离子源中的噪声减小。
图1图解说明根据本发明的一个实施例的配备有经时间调制照射能力的光学计量工具100的框图视图。
所属领域的技术人员将认识到，相干伪影控制是设计光学计量工具中的常见挑战。在其中给定光学计量工具包含一或多个相干光源(例如，激光器)的情景中，控制与杂散光及重影相关联的相干效应(例如，斑点及干涉条纹)的能力变得越来越困难。举例来说，给定光学计量工具(见图2A及2B)包含多个光学表面。这些光学表面可包含但不限于分束器、透镜、光纤、物镜表面、切趾器等。光学计量工具中的相干照射通常产生不利斑点、条纹及其它相干伪影。这些不利斑点、条纹及其它相干伪影可促成测量噪声及不稳定性，从而导致测量的精确度及准确度的降级。
举例来说，在给定光学系统中，传播穿过主路径的光束可与从光学系统的光学表面(例如，镜、分束器等)反射的寄生光束相干涉。为图解说明主光束与寄生光束干涉的不利效应，主光束及寄生光束由强度I1及I2表征。此两个光束的叠加提供如下的经组合光束输出：
其中表示主光束与来自光学计量工具的反射性表面的寄生光束之间的相对相位。出于说明性目的，在其中I1＝1及I2＝0.0025(与以0.25％反射率反射离开表面的寄生光束一致)的情形中，方程式1的干涉项在其中主波与寄生波相长干涉的情况中将具有主光束的10％的量值。此干涉贡献水平在大多数光学计量工具中是不可接受的。
相比之下，在其中主光束与寄生光束不彼此相干的情景中，方程式1的干涉项变为零，且对计量工具的重影校正将具有主光束的0.25％的量值，此比上文所描述的情况显著更易管理。
所属领域的技术人员将认识到，激光器(例如，基于半导体二极管技术的激光器)的典型光谱包含单个窄光谱线或多个窄光谱线。此类激光源通常具有长的相干长度。由于激光源的波长稳定性及低噪声，通常在计量应用中普遍利用单波长激光器。由于单波长激光器的大相干长度(通常超过100m)，出于本文中先前所陈述的原因，在计量情景中的实施方案期间抑制相干伪影是可能的。
在本发明的一个方面中，光学计量工具100包含：经调制照射源102，其经配置以照射安置于样本载台上的样本106(例如，半导体晶片)的表面；检测器110，其经配置以检测从样本106的表面反射的光；及光学系统，其起作用以光学耦合经调制照射源102与检测器110。所述光学系统可包含适于将来自照射源102的光引导及/或聚焦到样本106的一组照射光学器件104(例如，透镜、镜、滤光器等)。所述光学系统可进一步包含适于将从晶片106的表面反射或散射的光引导到检测器110的一组收集光学器件108(例如，透镜、镜、滤光器等)。以此方式，光可从照射源102发出且沿照射臂(经由照射光学器件104)行进到样本106的表面。然后，从样本106反射或散射的光可沿光学计量工具100的收集臂(经由收集光学器件108)从样本106的表面行进到检测器110。在另一方面中，光学计量工具100包含经配置而以选定调制频率调制可调制照射源102(例如，激光器)的驱动电流的调制控制系统112。
本文中注意，本发明的光学计量工具100可经配置以实施此项技术中已知的任何形式的光学计量。举例来说，光学计量工具100经配置以执行以下计量方法中的至少一者：临界尺寸(CD)计量、薄膜(TF)厚度及组成计量以及重叠计量。
本文中进一步注意，本发明的光学计量工具100不限于特定光学配置或光学计量功能。在一些实施例中，本发明的光学计量工具100可经配置为基于反射测量术的计量系统。举例来说，光学计量工具100可包含但不限于以角解析模式操作的光束轮廓反射计(例如，窄带光束轮廓反射计)、光谱反射计等。在2001年3月27日申请的第6,429,943号美国专利中大体描述光谱及单波长光束轮廓反射测量术，所述美国专利以引用方式整体并入本文中。
在其它实施例中，本发明的光学计量工具100可经配置为基于散射测量术的计量系统。举例来说，光学计量工具100可包含但不限于宽带散射计(例如，宽带光谱散射计)或窄带散射计。
在额外实施例中，本发明的光学计量系统可经配置为基于椭偏测量术的计量系统。举例来说，光学计量工具100可包含但不限于光束轮廓椭偏计或光谱椭偏计。哈兰德G.汤普金斯(Harland G.Tompkins)及尤金A.艾琳(Eugene A.Irene)的“椭偏测量术手册(Handbook of Ellipsometry)”(第一版，威廉安德鲁公司(William Andrew,Inc.)，2005年)(其以引用方式整体并入本文中)中大体提供椭偏测量术原理的椭偏测量术概况。另外，穆勒矩阵椭偏测量术详细论述于P.S.豪格(P.S.Hauge)的“具有不完美补偿器的穆勒矩阵椭偏测量术(Mueller Matrix Ellipsometry with Imperfect Compensators)”(J.of theOptical Soc.of Am.A 68(11)，1519-1528，1978年)、R.M.A阿扎姆(R.M.A Azzam)的“具有用于测量琼斯矩阵及穆勒矩阵的旋转偏光器及分析仪的简单傅里叶光电偏光器(A SimpleFourier Photopolarimeter with Rotating Polarizer and Analyzer for MeasuringJones and Mueller Matrices)”(Opt Comm 25(2)，137-140，1978年)中；所述文献以引用方式整体并入本文中。此外，“完整”椭偏测量术的概念论述于M.L.阿列散竹(M.L.Aleksandrov)等人的“用于完整椭偏测量术的方法及设备(述评)(Methods andApparatus for Complete Ellipsometry(review))”(J.Appl.Spectroscopy 44(6)，559-578，1986年)中，其整体并入本文中。在1995年10月10日申请的第5,739,909号美国专利中大体描述光谱椭偏测量术，所述美国专利以引用方式整体并入本文中。在2001年3月27日申请的第6,429,943号美国专利中大体描述光束轮廓椭偏测量术，所述美国专利先前已以引用方式整体并入本文中。
现参考图2A，本发明的光学计量工具100可体现为反射测量术计量工具，例如，工具200。图2A图解说明适于在本发明中实施的基于反射测量术的计量工具的高级示意图。工具200可包含照射源102、光学系统及检测器110。所述光学系统可包含一组照射光学器件104、分束器204及一组收集光学器件108。就此来说，光可从照射源102发出且经由照射光学器件104及分束器204行进到安置于样本载台202上的样本106的表面。然后，从样本106反射的光可经由收集光学器件108从样本106的表面行进到检测器110。申请人指出，图2A中所图解说明的配置并非限制性的且仅出于图解说明的目的而提供。如先前所提及，预期，可在本发明的范围内利用众多基于反射计的光学配置。
现参考图2B，本发明的光学计量工具100可体现为基于散射测量术/椭偏测量术的计量工具，例如，工具250。图2B图解说明适于在本发明中实施的基于椭偏测量术的计量工具的高级示意图。工具250可包含照射源102、光学系统及检测器110。所述光学系统可包含一组照射光学器件104、偏光器206、一组收集光学器件108及分析仪208。照射及收集光学器件可包含镜、透镜、分束器、补偿器等。就此来说，光可从照射源102发出且穿过偏光器206及照射光学器件104行进到安置于样本载台202上的样本106的表面。然后，从样本106散射的光可经由收集光学器件108且穿过分析仪208从样本106的表面行进到检测器110。申请人指出，图2B中所图解说明的配置并非限制性的且仅出于图解说明的目的而提供。如先前所提及，预期，可在本发明的范围内利用众多基于散射测量术及基于椭偏测量术的光学配置。
在本发明的一个方面中，调制控制系统112经配置而以选定调制频率调制可调制照射源102的驱动电流。在一个方面中，选定调制频率可适于产生具有选定相干特征的照射。
在一个实施例中，选定相干特征可包含但不限于选定条纹可见度曲线。就此来说，所述选定调制频率可适于产生具有选定条纹可见度曲线的照射。在进一步实施例中，所述选定调制频率可适于产生具有适于实现低于选定容限水平(例如，其中相干伪影足够小以允许计量光学计量工具100的操作的水平)的相干伪影的条纹可见度曲线的照射。在另一实施例中，所述调制频率适于产生经配置以抑制具有高于选定水平的强度(例如，足够小以允许光学计量工具100的干涉条纹的操作的强度)的干涉条纹的产生的条纹可见度曲线。在又一实施例中，所述调制频率适于产生具有以不同于光学计量工具100的特性光学路径长度的距离定位的一组强度峰值的条纹可见度曲线。光学计量工具100的特性光学路径长度可包含光学计量工具的第一反射表面与光学计量工具的第二反射表面之间的距离。在进一步实施例中，所述调制频率适于产生具有实质上不同于处于未调制状态的照射源的条纹可见度曲线的条纹可见度曲线的照射。如本文中先前所描述，通过将由照射源102发射的照射的条纹可见度曲线更改到充分程度，可消除或至少减小来自相干伪影(例如，斑点及干涉条纹)的影响。
在另一实施例中，所述选定调制频率可适于产生具有低于选定长度的相干长度(即，小于光学计量工具100的光学组件之间的距离的相干长度)的照射。举例来说，所述选定调制频率可适于产生具有低于处于未调制状态的照射源102的相干长度(即，在调制之前的照射源的相干长度)的相干长度的照射。借助于另一实例，所述选定调制频率可适于产生具有低于光学计量工具100的特性光学长度的相干长度的照射。举例来说，所述选定调制频率可适于产生具有小于光学计量工具100的第一反射表面与光学计量工具100的第二反射表面之间的距离的相干长度的照射。如本文中先前所描述，通过将由照射源102发射的照射的相干长度减小到低于光学计量工具100内的反射表面之间的距离，可消除或至少减小来自相干伪影(例如，斑点及干涉条纹)的影响。
在本发明的一个实施例中，调制控制系统112可起作用而以选定频率驱动一或多个激光光源的电流。举例来说，调制控制系统112可起作用以调制激光光源(例如，多纵模激光光源)的驱动电流以便实现激光光输出中的经修改条纹可见度曲线，借此激光光源的经修改条纹可见度曲线足以将光学计量工具100内的相干伪影减小到低于选定容限水平。借助于另一实例，调制控制系统112可起作用以调制激光光源的驱动电流以便产生具有低于选定水平的相干长度的照射。
图3图解说明在不具有驱动电流调制的情况下来自激光源的强度光谱302及在具有驱动电流调制的情况下来自激光源的强度光谱304的概念图300。如图3中所展示，在D.C.电流驱动的情况中，与激光源相关联的强度光谱302包含激光腔的多个纵模。图3中所图解说明的强度光谱304表示强度光谱302的个别光谱峰值的宽包络线。就此来说，激光源的驱动电流的快速调制产生强度光谱304的扩宽及平滑。激光源的条纹可见度曲线的更改有助于抑制本文中先前所论述的相干伪影(例如，干涉条纹)。此外，本文中注意，可相对容易地配置给定光学计量工具(例如，100)的光学表面以使得其分离足以使得在照射源102处于经调制状态(例如，与强度光谱304一致的状态)时寄生干涉的影响可忽略的距离。申请人注意，关于条纹可见度曲线、相干长度及光学组件之间的距离的以上描述仅出于说明性目的而呈现且不应解释为具限制性。
在进一步实施例中，调制控制系统112可以射频(RF)范围内的频率调制可调制照射源102的驱动电流。本文中进一步注意，可通过反复试验来选择控制系统112驱动可调制照射源102的特定频率。举例来说，所实施调制频率可为起作用以将来自源102的照射的相干长度减小到低于光学计量工具100的特性光学路径长度的频率。举例来说，光学计量工具100的特性光学路径长度可包含光学计量工具100的两个或两个以上反射表面之间的距离。在另一例子中，认识到，为了实施照射源102的调制，既不需要测量相干长度也不需要测量条纹可见度曲线(如上文所描述)。在此意义上，控制系统112可扫描控制系统112的调制频率直到实现令人满意的检测器110输出为止。
在本发明的进一步方面中，光学计量工具100的调制控制系统112配备有通信地耦合到可调制照射源102且经配置以控制照射源102的调制的一或多个处理器(未展示)。调制控制系统112经配置以执行作为一组程序指令116存储于载体媒体114(例如，非暂时存储媒体)上的调制控制算法118。程序指令116经配置以致使控制系统112的一或多个处理器实施本发明中所描述的各种步骤中的一或多者。
应认识到，可由单计算机系统或(替代地)多计算机系统实施与如本发明通篇中所描述的调制控制相关联的各种控制步骤。此外，光学计量工具100的不同子系统可包含适于实施上文所描述的步骤的至少一部分的计算机系统。此外，一或多个计算机系统可经配置以执行本文中所描述的方法实施例中的任一者的任何其它步骤。
调制控制系统112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、并行处理器或此项技术中已知的任何其它装置。一般来说，术语“计算机系统”、“计算系统”或“计算机控制系统”可广义地定义为囊括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。
实施例如本文中所描述的方法的方法的程序指令116可经由载体媒体114发射或存储于载体媒体114上。载体媒体114可为发射媒体，例如，导线、电缆或无线发射链路。所述载体媒体还可包含非暂时存储媒体，例如，只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘或者磁带。
在另一实施例中，控制系统112可以此项技术中已知的任何方式通信地耦合到照射源102或光学计量工具100的任何其它子系统。举例来说，调制控制系统112可经由有线或无线连接通信地耦合到光学计量工具100的各种子系统。
在本发明的另一实施例中，可调制照射源102可包含此项技术中已知的任何窄带照射源。在一个实施例中，照射源102可包含但不限于一或多个激光器。举例来说，激光光源可包含但不限于一或多个半导体激光。在另一实例中，激光源可包含但不限于二极管泵激固态激光器。在另一实例中，激光源可包含但不限于超连续谱激光器。此外，发射第一光谱范围内的照射的第一源可与发射第二光谱范围内的照射的第二源组合。
在本发明的另一方面中，检测器110可包含适于反射计、散射计、光谱仪或椭偏计情景的实施方案的此项技术中已知的任何光检测系统。举例来说，检测器110可包含但不限于CCD阵列、CMOS阵列、一维光电二极管阵列、二维光电二极管阵列等中的至少一者。
图4A图解说明根据本发明的替代实施例的多源照射源102。在一个方面中，光学计量工具100的多源照射源102包含两个或两个以上单照射源，每一单个源具有不同输出波长。在一个方面中，本发明提供多个照射源的稳定强度平衡及控制。所属领域的技术人员将认识到，照射源(例如，激光及LED)的接通/关断切换通常可导致减小的稳定性且导致噪声的增加。申请人已发现，其中实施周期性波形的情景中限制不稳定性及噪声产生。以此方式，周期性波形操作起作用以维持照射源的平均稳定热、电及光学性质，借此改进波长稳定性及噪声减小。
在本发明的一个方面中，光学计量工具100的可调制照射源102可包含：第一照射源402a，其经配置以产生第一波长(λ1)的照射；第二照射源402b，其经配置以产生第二波长(λ2)的照射；及最多到且包含“第N”照射源402c，其经配置以产生第N波长(λN)的照射。
在本发明的额外方面中，调制控制系统112通过此项技术中已知的任何手段(例如，有线或无线连接)通信地耦合到第一照射源402a、第二照射源402b及最多到且包含第N照射源402c。在进一步方面中，调制控制系统112经配置以执行适于控制针对源402a到402c中的每一者的照射输出的波形的多源控制算法120。调制控制系统112(经由多源控制算法120)经配置以调制第一照射源402a的驱动电流以便产生第一波长的第一照射波形(例如，选定频率的逐步波形)。另外，调制控制系统112经配置以调制第二照射源402b的驱动电流以便产生第二波长的第二照射波形。以此方式，第一照射波形的脉冲与第二照射波形的脉冲时间交错，所述第一照射波形及所述第二照射波形具有选定波形频率。本文中进一步注意，经组合波形可包含任何数目个分量波形。以此方式，第一照射波形的脉冲与第二照射波形的脉冲及最多到且包含第N波形的脉冲时间交错。来自源402a到402c的各种波形的交错允许在多个波长下的时间循序计量测量。此外，由于借助驱动电流调制实现来自光源402a到402c的照射的调制，因此本发明排除了对各种光学-机械组件(例如，光学快门、斩光轮等)的需要。如此，图4A中所图解说明的实施例提供用以光学计量工具100中的多波长强度控制的简化方法。
在另一实施例中，基于多源的照射源102可包含经配置以组合分别从照射源402a、402b及402c发出的光束403a、403b及403c的多个波长组合器404a、404b及404c。就此来说，波长组合器404a到404c可起作用以对所述光束进行空间组合，从而允许由调制控制系统112执行的多源控制算法120实施的源波形的时间交错。在将波形时间交错及空间组合为光束之后，可将经组合波形输出408引导到光学计量工具100的照射光学器件104。进一步注意，照射源102可包含额外光学元件，例如，导向镜406。申请人指出，图4A中所描绘且上文所描述的光学配置并非限制性的且应解释为仅为说明性的。本文中认识到，可实施多个等效光学配置以便对源402a、源402b及最多到且包含源402c的波形进行空间组合及时间交错。希尔(Hill)等人在于2011年5月16日申请的第13/108,892号美国专利申请案中大体描述将多个激光光束空间组合为单个经组合光束，所述美国专利申请案整体并入本文中。
在一个实施例中，由调制控制系统112实施的第一照射源、第二照射源及最多到且包含第N照射源的调制可包含切换基于激光或基于LED的源的驱动电流。以此方式切换源驱动电流可产生针对照射源402a到402c中的每一者的照射输出的逐步(即，接通/关断)或接近逐步波形模式。就此来说，图4A中所描绘的多源方法允许以“色彩”循序方式进行的通道选择及相对强度控制。出于本发明的目的，使用术语“色彩”来描述每一源的主波长(例如，峰值波长)。此外，不应将术语“色彩”解释为适用于电磁光谱的任何特定部分。预期，给定源的波长可完全驻存于可见光谱之外。举例来说，源402a到402c的输出的光谱范围可包含可见光谱范围、UV光谱范围及IR光谱范围。
图4B图解说明来自不同波长λ1、λ2及λ3的三个照射源的一组交错波形的图表450的概念图。图4B中所描绘的脉冲串451表示针对每一波长(例如，λ1、λ2及λN)照射源的输入驱动电流或照射源的输出强度。就此来说，脉冲串451可由波长λ1的一组脉冲452、波长λ2的一组脉冲454及最多到且包含波长λN的一组脉冲组成。本文中注意，一般来说，输入驱动电流(图4B中未展示)、工作循环(即，针对给定波长的每一脉冲的宽度)及输出功率(即，图4B中针对给定波长的每一脉冲的高度)对于每一波长波形是不同的且是基于给定光学计量系统的要求而选择。本文中进一步认识到，驱动电流可在零与标称峰值电流之间切换，或替代地，可遵循较复杂周期性方案(例如，可将下界选择为非零电流)。波形的频率、工作循环以及峰值电流及功率电平可针对照射源(例如，激光器)及光学计量工具100的其它组件(例如，光束监视器、检测器(例如，一或多个CCD)及自动聚焦子系统等)的最优性能而选择。进一步注意，改变工作循环及输入电流也可有助于实现针对多个光源402a到402c的所要强度水平及平衡。进一步认识到，脉冲串451的波形的重复频率可为大约100Hz。如此，本发明的多源重复频率比如本文中先前所论述的照射源102的单源调制频率(例如，RF频率)慢得多。因此，可同时实施用于交错色彩循序操作(例如，100Hz频率范围)及用于噪声/相干效应减小(例如，RF频率)的控制方案。就此来说，控制系统112可驱动具有以显著不同时间标度操作的多个周期性波形的给定照射源(例如，402a到402c)。举例来说，除源402a、402b及402c的波形的交错以外，源402a、402b或402c中的一或多者也可经历快速调制操作(大约为RF频率)以便减小给定单个源的相干伪影。
在本发明的另一方面中，照射源402a到402c中的一或多者可包含此项技术中已知的任何宽带照射源。在一个实施例中，照射源402a到402c中的一或多者可包含但不限于卤素光源(HLS)。在另一实例中，照射源402a到402c中的一或多者可包含氙弧灯。通过又一实例，照射源402a到402c中的一或多者可包含氘弧灯。在另一实施例中，照射源402a到402c中的一或多者可包含但不限于此项技术中已知的任何放电等离子源。在又一实施例中，照射源402a到402c中的一或多者可包含但不限于激光驱动的等离子源。在进一步实施例中，可将一或多个光谱滤光器(未展示)安置于一或多个宽带滤光器的输出与波长组合器404a到404c之间以便对一或多个宽带照射源的光谱输出进行光谱过滤。
在本发明的另一方面中，照射源402a到402c中的一或多者可包含此项技术中已知的任何窄带照射源。在一个实施例中，照射源402a到402c中的一或多者可包含但不限于一或多个激光器。举例来说，照射源402a到402c中的一或多者可包含但不限于一或多个半导体激光器。在另一实例中，照射源402a到402c中的一或多者可包含但不限于二极管泵激固态激光器。在另一实例中，照射源402a到402c中的一或多者可包含但不限于超连续谱激光器。在另一实施例中，照射源402a到402c中的一或多者可包含但不限于一或多个发光二极管。所属领域的技术人员应认识到，上文所描述照射源不表示限制，而仅应解释为说明性。在一般意义上，能够产生可见光谱范围、红外光谱范围及紫外光谱范围内的照射的任何照射源均适于在照射源402a到402c中的一或多者中实施。
本文中进一步认识到，所述组的多个源402a到402c可包含窄带源与宽带源的组合。举例来说，源402a到402c中的一或多者可包含激光源，而剩余源中的一或多者由配备有固定或波长可切换光谱滤光器的宽带灯(例如，激光产生的等离子源)组成。
图5图解说明根据本发明的替代实施例的具有强度切换能力的多源照射源102。在一个方面中，光学计量工具100的多源照射源102包含两个或两个以上单照射源，每一单源具有不同输出波长。在额外方面中，图5的多源照射源102包含一组照射切换装置502a、502b及502c。就此来说，可分别使用照射切换装置502a、502b及502c控制每一源402a、402b及402c对经组合输出光束408的强度贡献。此外，调制控制系统112可经配置以经由照射切换算法122控制照射切换装置502a到502c，借此控制经组合光束408的每一波长分量的强度。以此方式，调制控制系统112可控制与每一波长λ1、λ2及最多到且包含λN相关联的波形，借此发射每一波长分量的选定频率、工作循环及强度的经组合波形。
在一个实施例中，照射切换装置502a、502b及502c中的一或多者可包含但不限于安置于第一偏光器与第二偏光器之间的泡克耳斯盒。就此来说，与每一波长通道λ1、λ2及λN相关联的泡克耳斯盒可充当响应于来自调制控制信号的所发射信号的数字接通/关断强度开关。在进一步实施例中，每一泡克耳斯盒的切换周期可比检测器110的积分时间短得多，从而避免对泡克耳斯盒与给定源402a到402c及/或检测器110之间的相位同步的需要。
在另一实施例中，照射切换装置502a、502b及502c中的一或多者可包含但不限于声光切换装置。在一般意义上，此项技术中已知的任何快速光学切换装置。
图6图解说明根据本发明的一个实施例的经配置以监视可调制照射源102的一或多个光谱特性的光谱监视系统602。本文中认识到，在其中已减小(即，通过减小照射的相干性)噪声及相干伪影的背景中，可期望照射的光谱性质的准确知识。在一个实施例中，可使用光谱监视系统602来监视每一照射源的峰值或形心波长。还预期，光谱监视系统602在基于经驱动电流调制的二极管激光的照射源(本文中先前所描述)的背景中可为特别有用的，因为对照射光束的光谱输出的适当监视将确保给定照射光束的相干长度被减小到低于可接受水平。就此来说，可沿光学计量工具100的照射路径604安置光谱监视系统602的一或多个部分。在此意义上，光谱监视系统602可测量从可调制照射源102发出的照射的一或多个光谱特性。在一个实施例中，所述一或多个光谱特性可包含但不限于选定波长范围内的强度光谱、一或多个所关注光谱峰值的位置(例如，形心波长的位置)、所关注光谱峰值的半峰全宽(FWHM)等。
在进一步实施例中，光谱监视系统可通信地耦合到调制控制系统112。就此来说，可将照射路径604中的照射的光谱测量的结果发射到控制系统112。在进一步实施例中，调制控制系统112可将光谱监视过程的结果存储于存储器媒体中以供将来使用。
在一个实施例中，光谱监视系统602可实时或接近实时地监视来自照射源102的照射的一或多个光谱特性。举例来说，光谱监视系统602可包含适于来自照射源102的照射的一或多个光谱特性的实时测量的光谱仪。举例来说，光谱监视系统602可包含但不限于基于光栅的光谱仪。申请人指出，基于光栅的光谱仪在测量用于本发明的光学计量工具的光源的光谱特性(例如，形心波长)中可为特别有用的。
在另一实施例中，出于校准目的，光谱监视系统602可监视来自照射源102的照射的一或多个光谱特性。举例来说，光谱监视系统602可在工具设置校准过程中测量来自照射源的照射的一或多个光谱特性。举例来说，光谱监视系统602可在工具设置校准过程中测量来自照射源102的照射的一或多个光谱特性，借此对校准目标(即，具有已知参数(例如，已知CD、已知薄膜厚度及/或组成、已知重叠等)的目标)实施光学计量测量。利用计量测量(例如，厚度测量)的结果及照射的所测量光谱特性的结果，控制系统112可实施存储于载体媒体114中的光谱监视校准算法119。调制控制系统112可基于校准样本的测量及照射的所测量光谱性质周期性地校准或“重新计算”来自照射源102的照射的一或多个光谱性质。进一步注意，光谱校准的频率可取决于给定照射源的光谱稳定性。
在一个实施例中，校准样本可由具有已知薄膜厚度的样本组成。举例来说，校准样本可包含但不限于具有已知氧化物层厚度的样本(例如，具有已知氧化物厚度的基于硅的W芯片)。就此来说，在控制系统112实施的校准过程期间，可校准所述校准样本的厚度。然后，可使用光学计量工具100的每一数据通道(例如，照射的所有波长、偏光状态等)周期性地监视校准样本的光谱特性。基于通过光谱监视系统602进行的监视，控制系统112可重新计算照射源102的光谱性质(例如，光谱的每一波长值)。
在额外方面中，调制控制系统112可将来自给定样本的一或多个光谱特性的测量的结果输入到控制系统112的样本模型化软件中。就此来说，由控制系统112执行的样本模型化软件起作用以使来自样本的所测量数据与给定光学模型相关。所实施光学模型可使用由光谱监视系统602获取的给定经分析样本的一或多个光谱特性作为输入。
本文中注意，光谱监视系统602可包含此项技术中已知的任何光谱监视/测量装置。举例来说，光谱监视系统602可包含但不限于此项技术中已知的任何光谱仪(例如，基于光栅的光谱仪)。
图7A图解说明具有适于在本发明的光学计量工具100中实施的经调制泵激源的光驱动的等离子照射子系统700的框图视图。本文中注意，具有以恒定电流模式驱动的泵激源(例如，泵激激光器)的等离子源的操作可导致大于光学计量应用所要的噪声水平。本发明针对于等离子源的泵激激光器的驱动电流调制以便减小等离子源的输出照射中的噪声水平。特定来说，通过以大于检测器110带宽的频率调制泵激源702，光驱动的(例如，激光驱动的)照射子系统700的泵控制系统701可起作用以减小特定频率带宽内的噪声水平。就此来说，调制频率经选定以使得激光调制不与经检测的所关注频率范围混叠。
在一个方面中，光学计量工具100的基于等离子的照射子系统700可包含经配置以产生照射(例如，产生选定波长的照射)的可调制泵激源702及适于含纳选定气体(例如，氩、氙、汞等气体)的等离子单元706。另外，照射子系统700可包含经配置以对从泵激源702发出的光束进行调节及整形且进一步经配置以将所述光束聚焦到含纳于等离子单元706的泡壳内的所述体积的气体中的一组光学器件704(例如，聚焦光学器件、整形光学器件、调节光学器件等)。本文中注意，可利用照射子系统700的光束整形及调节元件来优化或至少改进从泵激源702发出的光束的形状以便最大化等离子单元706中的泵激效率(或至少达到选定的泵激效率水平)。另外，可利用光束整形光学器件来优化等离子单元706内的等离子的形状。通过将来自泵激源702的光聚焦到含纳于等离子单元706内的所述体积的气体中，能量由等离子单元706的泡壳内的气体或等离子吸收，借此“泵激”气体物质以便产生或持续等离子。
在进一步方面中，然后，可经由光学计量工具100的照射光学器件104将由等离子单元706发射的宽带照射引导到样本106。然后，光学计量工具100的收集光学器件108可将从样本106反射或散射的照射引导到检测器110。
在2007年4月2日申请的第11/695,348号美国专利申请案、在2008年10月14日颁发的第7,435,982号美国专利中大体描述惰性气体物质内的等离子的产生，所述美国专利申请案及所述美国专利以引用方式整体并入本文中。在一般意义上，照射子系统700应解释为扩展到此项技术中已知的任何基于等离子的光源。
图7B图解说明根据本发明的一个实施例的激光驱动的照射子系统700的示意图。在一个实施例中，照射子系统700的光学器件704可包含但不限于经配置以用于对来自经调制泵激源702的光束进行调节/整形的光束调节/整形光学器件717。此外，光学器件704可包含适于将来自泵激源702的照射聚焦到含纳于等离子单元706的泡壳内的所述体积的气体707中的一组聚焦光学器件716。
在额外实施例中，照射子系统700可包含多种额外光学组件。举例来说，照射子系统700可包含但不限于适于朝向等离子单元706引导来自经调制泵激源702的照射721的导向镜718。在进一步实例中，照射子系统700可包含但不限于分束器/二向色镜722，其适于将来自泵激源702的照射发射到等离子单元706且进一步适于沿输出路径724朝向光学计量工具100的一组照射光学器件104(本文中先前所描述)反射由等离子单元706发射(且由椭圆体720引导)的宽带照射。
申请人指出，激光驱动的照射子系统700的以上描述决不具限制性且应解释为仅为说明性的。本文中注意，众多激光驱动的等离子照射子系统适于在本发明中实施。
举例来说，椭圆体720也可经配置以充当用于从泵激源702发出的照射的聚焦元件，借此椭圆体720可起作用以将照射721聚焦到等离子单元706的所述体积的气体707中。就此来说，椭圆体720可经配置以既将来自泵激源702的激光照射聚焦到等离子单元706中，又朝向光学计量工具100的下游照射光学器件104引导来自等离子单元706的宽带发射。在此实施例中，照射子系统700还可包含经配置以使从泵激源702发出的照射准直的准直器(未展示)。
借助于另一实例，照射子系统700可经配置以用于在不需要分束器722的情况下分离由泵激源702发射的照射721与由等离子单元706发射的宽带发射724。就此来说，光学计量工具100的照射光学器件104可经配置以直接从等离子单元706接收宽带发射724。举例来说，可将照射721与等离子发射724分离，借此垂直定向照射721，而沿水平路径收集等离子发射。
在额外方面中，照射子系统700包含通信地耦合到可调制泵激源702的泵控制系统701，其中泵控制系统701经配置而以选定调制频率调制可调制泵激源702的驱动电流以便在等离子单元706中的等离子/气体体积内产生时变特性。举例来说，所述时变特性可包含但不限于等离子单元706中的等离子/气体体积内的时变热分布。在进一步方面中，泵控制系统701可经由作为一组程序指令116存储于载体媒体114中的泵控制算法730控制可调制泵激源702。
在一个实施例中，照射子系统700的可调制泵激源702包含但不限于一或多个激光器。申请人进一步指出，出于清晰目的，图7B中未描绘光学计量工具100的驻存于照射光学器件104的下游的各种组件。然而，申请人指出，如本文中先前所描述的光学计量工具100的各种组件及子系统应解释为扩展到7A及7B中所描绘的光驱动的等离子源。另外，可在如本文中先前所论述的反射计、散射计、椭偏计或光谱仪配置中实施图7A及7B中所描绘的光持续等离子源。
本文中注意，泵激源702的调制频率应充分高于光学计量工具100的检测器电子器件的尼奎斯特频率(Nyquist frequency)以便最小化检测器110中的混叠。
另外，必须选择调制深度以使得在等离子单元706的等离子内实现显著特性变化而不会将等离子内的功率密度减小到等离子不再可持续的水平。在进一步方面中，泵控制系统701可起作用以调制激光泵激源702的驱动电流，借此调制泵激光强度及波长。泵激源702的光输出中的强度及波长的调制可起作用以在等离子单元706的等离子内产生振荡特性(例如，温度分布)。由于从等离子单元706发射的等离子通常通过众多光学组件(包含限制通过光学系统成像的等离子的空间范围的一或多个孔口)，因此所述离子源的空间分布的调制可以与从光源收集的空间积分功率的调制相同的级数贡献。申请人已发现针对约20kHz到40kHz的调制频率跨越宽广范围的调制振幅的噪声水平的显著减小。申请人也已展示，泵激源702的方波及正弦波调制在噪声水平减小中是有效的。申请人指出，上文所提供的频率范围及波形类型决不具限制性且仅出于图解说明的目的而提供。预期，多种调制波形及频率范围在本发明的范围内。
本文中进一步注意，通过控制如上文所描述的等离子特性且针对每一检测器样本在多个调制周期内进行积分，照射子系统700可起作用以减小随机性对总体光学计量工具100的总体噪声水平的影响。
进一步预计，上文所描述的方法的实施例中的每一者可包含本文中所描述的任何其它方法的任何其它步骤。另外，上文所描述的方法的实施例中的每一者可由本文中所描述的系统中的任一者执行。
尽管已展示并描述了本文中所描述的本发明标的物的特定方面，但所属领域的技术人员基于本文中的教示将明了，可在不背离本文中所描述的标的物及其更广泛的方面的情况下做出改变及修改，且因此，所附权利要求书将在本文中所描述的标的物的真正精神及范围内的所有此类改变及修改囊括于其范围内。
此外，应理解，本发明由所附权利要求书界定。虽然已图解说明了本发明的特定实施例，但应明了，所属领域的技术人员可在不背离前述揭示内容的范围及精神的情况下做出本发明的各种修改及实施例。因此，本发明的范围应仅受所附权利要求书限制。据信，通过上述描述将理解本发明及其许多附带优点，且将明了可在不背离所揭示标的物或不牺牲所有其材料优点的情况下在组件的形式、构造及布置上做出各种改变。所描述的形式仅为解释性的，且所附权利要求书的意图为囊括并包含此类改变。

Claims (56)

1.一种光学计量工具，其包括：
可调制照射源，其经配置以照射安置于样本载台上的样本的表面；
一组照射光学器件，其经配置以将来自经调制照射源的照射引导到所述样本的所述表面；
一组收集光学器件；
检测器，其经配置以检测从所述样本的表面发出的照射的至少一部分，其中所述组收集光学器件经配置以将来自所述样本的所述表面的照射引导到所述检测器；其中所述可调制照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件经定位以在所述样本上执行光学计量；及
调制控制系统，其通信地耦合到所述可调制照射源，其中所述调制控制系统经配置而以选定调制频率调制所述可调制照射源的驱动电流；其中所述经调制照射源响应于所述调制控制系统而调制来自所述可调制照射源的照射，从而相对于来自处于未调制状态的所述可调制照射源的照射而抑制所述照射内的一个或多个相干特征。
2.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述选定调制频率包括：
适于产生具有选定条纹可见度曲线的照射的调制频率。
3.根据权利要求2所述的光学计量工具，其中适于产生具有选定条纹可见度曲线的照射的所述调制频率包括：
适于产生具有适于实现低于选定容限水平的相干伪影的条纹可见度曲线的照射的调制频率。
4.根据权利要求2所述的光学计量工具，其中所述选定条纹可见度曲线经配置以抑制具有高于选定水平的强度的干涉条纹的产生。
5.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述选定调制频率包括：
适于产生照射的调制频率，所述照射具有以不同于所述光学计量工具的特性光学路径长度的距离定位的一组强度峰值。
6.根据权利要求5所述的光学计量工具，其中所述光学计量工具的所述特性光学路径长度包括：
所述光学计量工具的第一反射表面与所述光学计量工具的第二反射表面之间的距离。
7.根据权利要求2所述的光学计量工具，其中所述选定条纹可见度曲线实质上不同于处于未调制状态的所述照射源的条纹可见度曲线。
8.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中适于产生具有选定相干特征的照射的所述选定调制频率包括：
适于产生具有低于选定长度的相干长度的照射的调制频率。
9.根据权利要求8所述的光学计量工具，其中所述选定长度包括：
所述光学计量工具的特性光学路径长度。
10.根据权利要求9所述的光学计量工具，其中所述光学计量工具的所述特性光学路径长度包括：
所述光学计量工具的第一反射表面与所述光学计量工具的第二反射表面之间的距离。
11.根据权利要求8所述的光学计量工具，其中所述选定长度包括：
处于未调制状态的所述可调制照射源的相干长度。
12.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述光学计量工具经配置以执行临界尺寸计量、薄膜计量及重叠计量中的至少一者。
13.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述可调制照射源包括：
一或多个激光器。
14.根据权利要求13所述的光学计量工具，其中所述一或多个激光器包括：
一或多个半导体二极管激光器。
15.根据权利要求13所述的光学计量工具，其中所述一或多个激光器包括：
一或多个二极管泵激固态激光器。
16.根据权利要求13所述的光学计量工具，其中所述一或多个激光器包括：
一或多个超连续谱激光器。
17.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述选定调制频率在射频RF范围内。
18.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述可调制照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以反射测量术几何结构配置。
19.根据权利要求18所述的光学计量工具，其中所述可调制照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以角解析反射测量术几何结构及光谱反射测量术几何结构中的至少一者配置。
20.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述可调制照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以散射测量术几何结构配置。
21.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述可调制照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以椭偏测量术几何结构配置。
22.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述检测器包括：
CCD阵列、CMOS阵列、一维光电二极管阵列及二维光电二极管阵列中的至少一者。
23.根据权利要求1所述的光学计量工具，其中所述检测器与所述调制控制系统同步。
24.根据权利要求1所述的光学计量工具，其进一步包括：
光谱监视系统，其经配置以监视来自所述可调制照射源的照射的一或多个光谱特性，所述光谱监视系统进一步经配置以将指示所述一或多个光谱特性的信号发射到所述调制控制系统。
25.一种光学计量工具，其包括：
第一照射源，其经配置以产生第一波长的照射；
至少一个额外照射源，其经配置以产生额外波长的照射，所述额外波长不同于所述第一波长，所述第一照射源及所述至少一个额外照射源经配置以照射安置于样本载台上的样本的表面；
一组照射光学器件，其经配置以将来自所述第一照射源及所述至少一个额外照射源的所述第一波长的照射及所述至少一个额外波长的照射引导到所述样本的所述表面；
一组收集光学器件；
检测器，其经配置以检测从所述样本的表面发出的照射的至少一部分，其中所述组收集光学器件经配置以将从所述样本的所述表面发出的照射引导到所述检测器；及
调制控制系统，其通信地耦合到所述第一照射源及所述至少一个额外照射源，其中所述调制控制系统经配置以调制所述第一照射源的驱动电流以便产生所述第一波长的第一照射波形，其中所述调制控制系统经配置以调制所述至少一个额外照射源的驱动电流以便产生所述额外波长的额外照射波形，其中所述第一照射波形的脉冲与所述额外照射波形的至少若干脉冲时间交错，所述第一照射波形及所述额外照射波形具有选定波形频率。
26.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者包括：
一或多个激光器。
27.根据权利要求26所述的光学计量工具，其中所述一或多个激光器包括：
一或多个半导体二极管激光器。
28.根据权利要求26所述的光学计量工具，其中所述一或多个激光器包括：
一或多个二极管泵激固态激光器。
29.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者包括：
一或多个发光二极管LED。
30.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者包括：
一或多个宽带源。
31.根据权利要求30所述的光学计量工具，其进一步包括：
一或多个光谱滤光器，其经配置以过滤所述一或多个宽带源的输出。
32.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述第一照射源包含宽带源且所述至少一个额外照射源包含窄带源，其中所述宽带源的脉冲与所述窄带源的脉冲时间交错。
33.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述调制控制系统进一步经配置以控制所述第一照射源的工作循环及所述至少一个额外照射源的工作循环以便控制所述第一照射波形的一或多个脉冲与所述额外照射波形的一或多个脉冲之间的选定功率平衡。
34.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述调制控制系统进一步经配置以控制所述第一照射源的峰值功率输出及所述至少一个额外照射源的峰值功率输出以便控制所述第一照射波形的一或多个脉冲与所述额外照射波形的一或多个脉冲之间的选定功率平衡。
35.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述调制控制系统进一步经配置而以选定调制频率调制所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者的驱动电流以便调制所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的所述至少一者的输出，所述选定调制频率适于产生具有低于选定水平的相干长度的照射。
36.根据权利要求35所述的光学计量工具，其中所述选定调制频率大于所述第一照射波形及所述额外照射波形的所述选定波形频率。
37.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述第一照射源、所述至少一个额外照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以反射测量术几何结构配置。
38.根据权利要求37所述的光学计量工具，其中所述第一照射源、所述至少一个额外照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以角解析反射测量术几何结构及光谱反射测量术几何结构中的至少一者配置。
39.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述第一照射源、所述至少一个额外照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以散射测量术几何结构配置。
40.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述第一照射源、所述至少一个额外照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以椭偏测量术几何结构配置。
41.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述检测器包括：
CCD阵列、CMOS阵列、一维光电二极管阵列、二维光电二极管阵列中的至少一者。
42.根据权利要求25所述的光学计量工具，其中所述检测器与所述调制控制系统同步。
43.根据权利要求25所述的光学计量工具，其进一步包括：
光谱监视系统，其经配置以监视所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者的照射的一或多个光谱特性，所述光谱监视系统进一步经配置以将指示所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者的照射的一或多个光谱特性的信号发射到所述调制控制系统。
44.一种光学计量工具，其包括：
第一照射源，其经配置以产生第一波长的照射；
至少一个额外照射源，其经配置以产生额外波长的照射，所述额外波长不同于所述第一波长，所述第一照射源及所述至少一个额外照射源经配置以照射安置于样本载台上的样本的表面；
一组照射光学器件，其经配置以将来自所述第一照射源及所述至少一个额外照射源的所述第一波长的照射及所述至少一个额外波长的照射引导到所述样本的所述表面；
一组收集光学器件；
检测器，其经配置以检测从所述样本的表面发出的照射的至少一部分，其中所述组收集光学器件经配置以将从所述样本的所述表面发出的照射引导到所述检测器；
第一照射切换装置，其光学耦合到所述第一照射源，其中所述第一照射切换装置经配置以控制所述第一波长的所述照射的发射强度；
至少一个额外照射切换装置，其光学耦合到所述至少一个额外照射源，其中所述至少一个额外照射切换装置经配置以控制所述额外波长的所述照射的发射强度；及
照射控制系统，其通信地耦合到所述第一照射切换装置及所述至少一个额外照射切换装置，其中所述照射控制系统经配置以通过控制所述第一照射切换装置以及所述至少一个额外照射切换装置中的一或多个特性而调制所述第一波长的所述照射的发射强度及所述额外波长的所述照射的发射强度。
45.根据权利要求44所述的光学计量工具，其中所述第一照射切换装置及所述至少一个额外照射切换装置中的至少一者包括：
第一线性偏光器；
第二线性偏光器；及
泡克耳斯盒，其安置于所述第一线性偏光器与所述第二线性偏光器之间。
46.根据权利要求44所述的光学计量工具，其中所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者包括：
一或多个激光器。
47.根据权利要求44所述的光学计量工具，其中所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者包括：
一或多个发光二极管LED。
48.根据权利要求44所述的光学计量工具，其中所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者包括：
一或多个宽带源。
49.根据权利要求44所述的光学计量工具，其中所述第一照射源包含宽带源且所述至少一个额外照射源包含窄带源，其中所述宽带源的脉冲与所述窄带源的脉冲时间交错。
50.根据权利要求44所述的光学计量工具，其中所述第一照射源、所述至少一个额外照射源、所述检测器、所述组照射光学器件及所述组收集光学器件以反射测量术几何结构、散射测量术几何结构及椭偏测量术几何结构中的至少一者配置。
51.根据权利要求44所述的光学计量工具，其中所述检测器包括：
CCD阵列、CMOS阵列、一维光电二极管阵列、二维光电二极管阵列中的至少一者。
52.根据权利要求44所述的光学计量工具，其中所述检测器与所述照射控制系统同步。
53.根据权利要求44所述的光学计量工具，其进一步包括：
光谱监视系统，其经配置以监视所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者的照射的一或多个光谱特性，所述光谱监视系统进一步经配置以将指示所述第一照射源及所述至少一个额外照射源中的至少一者的照射的一或多个光谱特性的信号发射到照射控制系统。
54.一种光学计量工具，其包括：
可调制泵激源，其经配置以产生照射光束；
等离子单元，所述等离子单元包含用于含纳一体积的气体的泡壳；
一组光学元件，其经配置以对所述照射光束进行整形并将来自所述可调制泵激源的所述照射光束聚焦到所述体积的气体中以便在所述体积的气体内维持等离子；
一组照射光学器件，其经配置以将来自所述等离子单元的所述照射光束引导到样本的表面；
一组收集光学器件；
检测器，其经配置以检测从样本的表面发出的照射的至少一部分，其中所述组收集光学器件经配置以将来自所述样本的所述表面的照射引导到所述检测器；
泵控制系统，其通信地耦合到所述可调制泵激源，其中所述泵控制系统经配置而以选定调制频率调制所述可调制泵激源的驱动电流以便在含纳于所述等离子单元内的所述等离子内产生时变特性。
55.根据权利要求54所述的光学计量工具，其中所述可调制泵激源包括：
一或多个激光器。
56.根据权利要求54所述的光学计量工具，其中所述时变特性包括：
时变热分布。
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