CN107110638B - 用于图案化结构中的光学测量的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于确定位于下部分层结构的顶部上的图案化结构的一个或多个参数的数据分析方法和系统。根据本技术，提供包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，第一测量数据PMD是光谱强度I_λ和相位φ的函数f，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于下部分层结构的复合光谱响应，第二测量数据表示由图案化结构和下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应。还提供了一般函数F，一般函数描述样本的理论光响应S_theor与图案化结构的建模光响应S_model和下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系，使得S_theor＝F(S_model；PMD)。然后利用一般函数比较第二测量数据S_meas和理论光响应S_theor并且确定所关注的顶部结构的参数。

Description

用于图案化结构中的光学测量的方法和系统

技术领域

本发明总体属于图案化结构的光学检查/测量的领域，并且涉及一种光学临界尺寸(OCD)测量的方法和系统，具体地，用于在半导体晶片上的测量。

背景技术

随着半导体技术的发展，通过不断收缩的尺寸制造微电子设备。该发展标志着有必要采用准确且可靠的测量，这将变成一项越来越复杂且重要的任务。补充测量通道和建模技术从而允许测量能力进一步改善对该发展的后续处理是必不可少的。

通常，光学临界尺寸(OCD)测量由于其独特的优点而在半导体制造过程控制中起着重要的作用，其独特的优点是灵敏、准确、灵活以及相对快速。应用OCD测量以获取有关这些结构的几何形状和材料特性的高度准确且精确的信息。

在OCD中，使用理论模型收集并分析/解释包括光学散射信息的测量数据。数据分析包括改变建模结构的几何特性和材料特性直到找到对应于理论(计算)数据与测量数据之间的最佳吻合的参数组合。然后假定找到以提供与测量很好吻合(最佳匹配)的模型参数(尺寸、厚度、材料光学性能等)表示测量结构的参数。

发明内容

本领域需要用于OCD测量尤其用于以相互堆叠的不同子结构的形式检查/测量图案化结构的一种新方法。这与以下相关：

现代OCD的主要挑战之一是从所测量的结构中预测光谱响应的所需计算开销，这是高度不同寻常的一个程序。在很多情况下，测量用于识别位于图案化结构(微电子结构)的界限分明的区域中的属性。例如，这样的情况在制造过程的后CMP和后CVD阶段是普遍的，其中，测量的目的是表征位于底部叠层上的结构的顶层中的几何参数或特征。然而，入射到结构的上表面上的光穿透结构，并与所关注区域的下面的层相互作用。

关于此，参考图1，图1以子结构10A、10B以及10C(各自是单层或多层结构)堆叠的形式示意性地示出结构10。结构10配置成使得顶部子结构10A包括具有所关注参数的层，中间子结构10B包括没有所关注参数但受与输入信号显著相互作用的影响的层，以及底部子结构10C包括不会经历与入射光的任何相互作用的下层。

因此，需要对几何形状和材料进行完整的描述以便对所关注的层和下层两者的结构10的光响应(例如，响应于照明从结构返回的光)进行建模。然而，在建模过程中，可以不考虑与输入信号几乎经历零交互的较深的层。

然而，由于电子设备的尺寸的连续收缩，顶层变得更明显(transparent，透明)，并且因此在整个结构的光响应的建模中必须考虑越来越深的层。由此产生的挑战源于需要考虑下层。图案化或未图案化的下层可能是复杂的，这是随着建模挑战的增加而产生的。甚至更糟，这些下层可能是未知的，从而致使对OCD测量交易的一方进行建模几乎是不可能的。此外，不同的供货商、批次、晶片之间，甚至相同晶片中的下层可能是不同的。单独解决每种情况是难以实行的且不切实际。

现今，克服这些挑战是非常重要的，并且预期变得越来越重要。本发明的方法基于新方法论，发明人称为有选择的建模(SM)，这使得能够不考虑下层建模问题。

本发明的基本概念旨在处理不具有测量所关注的参数但由于与其余的层的耦合而对建模和计算开销具有重大影响的层。本发明利用对这些层的初步测量，利用表示这些层的复合光谱响应的数据对来自整个结构的响应进行精确而简单的描述。

因此，根据本发明的一个广泛的方面，其提供用于确定位于下部分层结构(underneath layered structure，底部分层结构)的顶部的图案化结构的一个或多个参数的数据分析方法。数据分析方法由计算机系统执行并包括：

提供包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，第一测量数据PMD是光谱强度I_λ和相位φ的函数f，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于下部分层结构的复合光谱响应，第二测量数据表示由图案化结构和下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应(specularreflection spectral response)；

提供描述由图案化结构和下部分层结构形成的样本的理论光响应S_theor与图案化结构的建模光响应S_model和下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系的一般函数F，使得S_theor＝F(S_model；PMD)；以及

利用一般函数F(S_model；PMD)并比较第二测量数据S_meas和理论光响应S_theor，并且确定对应于第二测量数据与理论光响应之间的最佳拟合条件的结构的一个或多个参数。

如以上所表示的，下面的结构可以图案化或者可以不图案化。如以上所表示的，顶部结构和底部结构可以直接彼此交互或者经由中间层交互。

一般函数F实际上定义一侧的整个样本的理论(建模)响应S_theor与顶部结构和底部结构中的每一个对该响应的贡献之间的关系。该方法基于发明人的理解，即，由顶部结构S_top(所关注的结构)的光谱响应和与底部结构的光相互作用引起的光谱响应形成来自整个样本S_meas的测量光谱响应。该相互作用相关的响应S_inter进而取决于底部结构的复合光谱响应，即，S_inter(PMD)。因此，函数F表示S_theor(是S_model和PMD的函数)与S_meas(是S_top和S_inter的函数)之间的关系。例如，整个样本S_meas的光响应的总光谱强度(I(λ))_total可以是顶部结构响应(I(λ))_top中的光谱强度和(I(λ))_top与PMD的总和的函数。

通过对底部结构执行初步测量会话获取有关下部分层结构的第一测量数据PMD＝f(I_λ；φ)，在一些实施方式中，初步测量会话可以直接提供光谱强度I_λ和相位φ数据两者。例如，这可以通过使用干涉测量实现。在一些其他实施方式中，初步测量会话例如通过使用不同偏振对准进行测量或者通过使用底部结构的光谱反射率的建模或者通过将复合函数处理应用于反射率数据提供光谱强度I_λ的直接测量并且然后重建相位φ数据。

根据本发明的另一方面，提供一种用于确定位于下部分层结构的顶部上的图案化结构的一个或多个参数的测量系统。测量系统包括计算机系统，计算机系统包括：

数据输入实体，用于接收包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，第一测量数据PMD表示光谱强度I_λ和相位φ，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于下部分层结构的复合光谱响应，第二测量数据表示由图案化结构和下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应；以及

数据处理器实体，连接至数据输入实体，用于接收并处理第一测量数据和第二测量数据，数据处理实体包括：

一般函数发生器，生成描述由位于下部分层结构的顶部上的图案化结构形成的样本的理论光响应S_theor与图案化结构的建模光响应S_model和下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系的函数F，使得S_theor＝F(S_model；PMD)；以及

分析器模块，预编程用以利用一般函数并比较第二测量数据S_meas和理论光响应S_theor并且确定对应于第二测量数据与理论光响应之间的最佳拟合条件的结构的一个或多个参数。

系统可以进一步包括用于连接至外部设备并接收表示第一测量数据和第二测量数据的数据的通信实体。这样的外部设备可以是测量单元(数据分析的在线模式)或存储设备(数据分析的离线模式)。

外部设备可以提供包括底部结构的光谱强度I_λ和相位φ的第一测量数据；或者可以提供仅包括底部结构的光谱强度I_λ响应的第一测量数据，在这种情况下，数据处理器实体进一步包括用于从光谱强度I_λ响应中提取相位φ数据的提取器模块。

测量单元可以被配置为执行干涉测量方案(光谱干涉计)和/或利用不同的偏振对准(偏振光谱反射计(SR)或椭圆光谱(ER)等)执行测量。

根据本发明的又一方面，提供一种机器可读的数据分析程序存储设备，有形地实现机器可执行的指令程序，以执行用于确定位于下部分层结构的顶部上的图案化结构的一个或多个参数的方法，方法由计算机系统执行并包括：

提供包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，第一测量数据PMD是光谱强度I_λ和相位φ的函数f，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于下部分层结构的复合光谱响应，第二测量数据表示由图案化结构和下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应；以及

提供描述由图案化结构和下部分层结构形成的样本的理论光响应S_theor与图案化结构的建模光响应S_model和下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系的一般函数F，使得S_theor＝F(S_model；PMD)，

利用一般函数F(S_model；PMD)并比较第二测量数据Smeas和理论光响应S_theor并且确定对应于第二测量数据与理论光响应之间的最佳拟合条件的结构的一个或多个参数。

根据本发明的又一方面，提供一种数据分析计算机程序产品，包括计算机可用介质，计算机可用介质具有包含在其中的计算机可读程序代码以便用于确定位于下部分层结构的顶部上的图案化结构的一个或多个参数，计算机程序产品包括：

计算机可读程序代码，用于使计算机提供包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，第一测量数据PMD是光谱强度I_λ和相位φ的函数f，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于下部分层结构的复合光谱响应，第二测量数据表示由图案化结构和下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应；以及

计算机可读程序代码，用于使计算机提供描述由图案化结构和下部分层结构形成的样本的理论光响应S_theor与图案化结构的建模光响应S_model和下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系的一般函数F，使得S_theor＝F(S_model；PMD)；

计算机可读程序代码，用于使计算机利用一般函数F(S_model；PMD)并比较第二测量数据S_meas和理论光响应S_theor并且确定对应于第二测量数据与理论光响应之间的最佳拟合条件的结构的一个或多个参数。

附图说明

为了更好地理解在本文中公开的主题，并且举例说明如何在实践中实施，现在将参考附图，仅仅通过非限制性实例的方式来描述实施方式，其中：

图1以子结构堆叠的形式示意性地示出图案化结构，子结构关于所关注的图案参数和对入射光的光响应彼此不同；

图2以包含所关注的参数的位于下部叠层的上方的顶部图案化结构(待测量的结构)的形式示出待使用本发明的技术进行测量的该类型的样本的实例；

图3示出本发明的方法的流程图；

图4是本发明的测量系统的框图；

图5示意性地示出根据本发明的方法对下部叠层的初步测量的阶段；

图6通过下部叠层的光谱响应的有效模型示意性地示出本发明的有关整个样本的建模光谱响应中下下部叠层的光谱响应数据的替换的原理；以及

图7A和图7B举例说明通过使用蚀刻处理对下部叠层的光谱响应的有效模型的建立，分别示出在蚀刻处理前后对样本的“预”测量和“后”测量。

具体实施方式

本发明提供一种新的方法，在此称为用于对多层结构(例如，图1的结构10，包括位于无所关注的参数的下层上方的具有所关注的参数的顶层)的光响应进行建模的有选择的建模(SM)。

参考图2，图2以位于无所关注的参数的底部结构/下部叠层(下层)16上方的包含所关注的参数的顶部结构/叠层(上层)14的形式示出样本12。应注意，所关注的顶部结构14位于下部叠层16的上方，这意味着结构14可以直接或者经由中间/连接层放在下部叠层16的顶部。顶部结构14通常是图案化结构，并且可具有小尺寸的特征图案(在水平面或垂直面两者中)，而下部叠层16可以是或者可以不是图案化结构。

入射到顶部结构14上的光能够穿透到下层16，使得整个样本12的测量辐射(例如，光学)响应表示下层16的光学特性。因此，待测量的顶部结构14(即，包括所关注的参数)位于不是所关注(不是待测量的)底部结构16上方，该底部结构影响整个实例12的光响应。

通常，下部叠层16的配置不是已知的先验，并且因此整个样本12的光响应很难建模(如果不是不可能的话)。通常，下部叠层16的参数的初步测量可用于优化描述整个结构12的光响应的光学模型。然而，该方法在大多数情况下都不是合适的，因为在大多数情况下，下部叠层16是复杂的，包括图案化层，并且因此每当需要重建下部叠层的光响应时还可能对于不同的结构而不同。

本发明提供用于测量位于下部叠层(层)上方的该类型的结构的新颖的测量技术。本发明的技术避免需要对下部叠层的光响应进行建模并且避免计算下部叠层的参数的需要，以使总光学模型优化。本发明将下部叠层的光学复合光谱响应的初步测量用于准确并简单描述整个样本12的光响应。为此，本发明利用描述整个样本12的理论(建模)光响应与下部叠层的复合光谱响应和上层14(待测量的结构)的建模光响应之间的关系的预定函数。

参考图3，图3示出本发明的方法的流程图100。如所示出的，设置/定义通用函数F(步骤102)，该通用函数描述了整个样本12的理论光响应S_theor、顶部结构14的建模光响应S_model、以及下部叠层16的复合光谱响应(下部叠层16的复合光谱响应是光谱强度I_λ和相位φ数据的函数f)之间的关系，即，S_theor＝F(S_model；f(I_λ；φ))。上层14的建模光响应S_model通常是上层14的n个参数的函数P₁,…,P_n的函数。

为此，提供来自下部叠层16(通常，其至少部分/位置)的初步测量数据(第一测量数据)PMD(步骤104)。该初步测量数据表示下部叠层16的复合光谱，即，PMD＝f(I_λ；φ)。可以存储该初步测量(步骤106)。

如以上所表示的，可以从光学测量单元(在线模式)或者从外部存储设备(离线模式)获得这样的初步测量数据PMD。如下面将描述的，可以直接并同时从初步测量中确定光谱强度I_λ和相位φ数据，或者情况可以是，使得直接测量光谱强度I_λ而单独提取相位φ数据(例如，使用建模或因果关系)。

提供来自整个样本12的全部测量光谱(第二测量数据)，S_meas(步骤108)，并进行处理(步骤110)。使用先前定义的描述整个样本12的建模/理论光响应S_theor与顶部结构的建模响应S_model和下部叠层的复合光谱响应f(I_λ；φ)之间的关系的通用函数F以及理论数据与测量数据之间的拟合程序执行处理。这使得能够确定上层14的一个或多个参数(步骤112)。

图4示意性地示出本发明的用于实现以上方法的数据分析系统20。数据分析系统20包括计算机系统，计算机系统尤其包括数据输入与输出实体20A、20B、存储器20C、以及处理器实体20D。系统20还可以包括(经由有线或无线信号传输)与外部设备30进行数据通信的合适的通信实体20E以用于接收测量数据。这样的外部设备30可以是光学测量单元本身或者独立的存储设备。

数据处理器实体20D包括一般函数发生器22，该一般函数发生器配置为用于基于所选择的用于模型化正在测量的结构的光响应S_model的模型来生成上述函数F。如以上所表示的，上部叠层14的建模光响应S_model是上部叠层14的n个参数的函数。针对给定的测量方案，存在描述图案结构的参数与这种结构的光响应之间的关系的各种已知的模型。

处理器20D还包括包含拟合模块26的分析器模块24。对分析器24进行预编程，用于利用一般函数/关系S_theor＝F(S_model；f(I_λ；φ))并比较总测量数据Smeas和理论数据S_theor，在修改理论数据中的参数的同时，一旦获得与测量数据的最佳拟合(根据预定公差/阈值)，确定结构14的相应的一个或多个参数。

光学测量单元30可以是用于将宽频带照明应用于结构/样本并检测结构的光谱响应(是光谱强度和相位的函数)的任何已知的合适配置。为此，测量单元包括分光光度检测器(spectrophotometric detector)，并且可以包括干涉测量模块和/或偏振影响组件以便确定测量信号的振幅和相位两者。测量单元的配置和操作不构成本发明的一部分并且因此不需要具体描述，除了注意如下：来自图案化结构的光响应实际上以衍射图案的形式。发明人已发现对于大于正在测量的结构12中的图案的周期的照明波长(波长范围)λ(通常是至少对于作为现代技术节点的半导体晶片的这种图案化结构的情况)，对应于下部叠层16的零阶衍射的主要光分量与上层14相互作用并且因此影响整个样本12的可检测光响应。分光光度测定的测量方案包括从结构中检测零阶光谱响应。因此，测量数据(来自下部叠层16的初步测量PMD和来自整个样本12的总测量数据MD)表示相应结构的零阶光谱响应。

可在下部叠层的顶部上或者下部叠层16的一部分上(即，叠层16上的测量位置，没有上部叠层14)制造上部叠层14之前对叠层16执行下部叠层16上的初步测量。

因此，本发明利用获得对下层的叠层16的光谱复合反射率(振幅和相位两者)的认识并定义描述样本的理论响应、顶部结构的建模响应、以及下部叠层的复杂光谱复合反射率之间的关系的一般函数。

应当理解，根据本发明，下部叠层的复合反射率转化为光响应的有效模型：PMD(λ)＝r(λ)e^iφ(λ)，r(λ)是反射振幅并且φ(λ)是光谱相位，且不需要计算下部叠层的参数。上述一般函数F实际上呈现描述将由照射到下层上的光与下层的结构(叠层)之间的相互作用产生的(每个波长)反射电磁场的某种有效模型。由I＝|r(λ)|²给出光谱反射率，即，幅度相关的反射强度。可以如以下将进一步描述的几种方式获得复合反射率。然而，在任何情况下这都需要在上层14的生长(制造)之前对下部结构16进行初步测量。

参考图5，图5示意性地示出对下部叠层16进行的这样的初步测量。如所示出的，叠层16由宽带光照射并且检测出每个波长的镜面反射(零阶响应)，从而提供初步复合光谱测量数据PMD＝f(I_λ；φ)。因此获取的光谱信息用于表示下部叠层16的光响应对样本的总光响应的影响/贡献θ(PMD(λ))。

对于由n个参数表征的图案化结构，可以任何已知合适的方式执行上层结构14的光响应的建模。上层光谱响应模型S_model和下部叠层的影响θ(PMD(λ))根据预定函数S_theor＝F(S_model；θ(PMD(λ)))结合成样本12的光谱响应的完整有效模型S_theor。这以自说明的方式在图6中示意性地示出。然后，标准OCD解释方案可使用一般函数F应用于来自样本12的总测量数据S_meas。

情况可能是不能直接在上层14的下面对下部叠层16进行测量。在那种情况下，先前处理步骤的测量(还对考虑中的下层进行取样)还可以用于选择建模方法。

例如，假设我们考虑利用可用测量的蚀刻处理步骤。这在图7A和图7B中示意性地示出，图7A和图7B分别示出在蚀刻处理前后对样本12的“预”测量和“后”测量。应注意，利用由相同的复合光谱响应表征的相同的下层结构16和下层结构14和14'的不同配置执行这两次测量。在这种情况下，通过分别考虑到“预”应用和“后”应用的两个上层模型S⁽¹⁾ _model和S⁽²⁾ _model，可按与上述技术类似的方式提取下部叠层的复合光谱响应。可以根据考虑下部层叠的顶部上的固态(非图案化)层的第一(初步)测量来计算来自下部叠层的复合光谱响应。

以下是本发明的实施方式的一些具体非限制性实例。

可使用几个已知的技术实现下部叠层16的复合光谱响应的测量。例如，可直接地测量光谱反射率和光谱两者。为此，可使用允许引导探测从结构中的照射区域返回的光的光谱相位和光谱反射率两者的干涉测量方案。该有关下层叠层的附加信息可大大地稳定并一般化该方法的适用性。

根据一些其他实例，仅可测量光谱反射率，并且然后可单独提取下层的光谱相位。这可经由计算和/或建模来完成。实际上，对于OCD测量来说常见的是，测量反射率可用于推导测量的结构几何形状和材料性能。然后，可从简化的模型中推导出来自所找到的结构中的反射光谱相位。可替换地或另外，可通过因果关系提取下层的光谱相位。由于光谱反射率和光谱相位共同包括复合函数(电场)，在一些情况下，可以使用复合函数方法(例如，Kramers-Kronig关系)从反射率中提取相位。

在又一个实例中，可使用不同的偏振对准测量下层的反射率。在标准的OCD中，表征下层的有效模型可得益于测量几个独立的信息通道，具体地，TE/TM偏振测量。此外，相位重建可大大得益于几个相关的偏振测量。例如，测量TE和TM偏振并且重建它们的相位。然后，进行混合偏振(例如，以45°偏振)的第三测量。第三测量的相位直接涉及到两个第一测量的单独相位。这种交叉参考可使重建大大稳定。

另外，在高阶反射的情况下，下层的反射率的多角度测量可用于更好地建模所需的有效层。在不可忽略甚至重要的高阶反射的情况下(术语“高阶”指的是任何大于零阶的反射)，在与镜面零阶反射不同的角度下对下层的响应的测量可有助于表征偏离简单零阶反射的量以及有效模型的所需修正两者以对这些反射作出说明。

也可以适当选择待测量的下层的量。例如，对需要随后进行上层测量的每个位置执行下层的测量。事实上，情况是跨晶片和晶片之间的变化以及下层特有特性的特有特性的高灵敏度都需要测量所关注的每个位置的下层。在一些其他实例中，可对每个晶片上位置的子集执行下层的测量。这是因为在下层的低灵敏度、下层跨晶片的变化小或两者的情况下，所有位置的下层测量的样本会是足够的。在又一实例中，可在方案设置(在控制之下，设计实验)上测量下层，用于识别有效下层的几个选项。为此，可准备下层特性的“库”用于设计实验，从而允许在解释过程中包括下层(以其简单有效的形式)，而不是固定下层。

还应当注意，在不必需要高质量的情况下，可以降低的精度测量下层。实际上，如果对下层的灵敏度很小，例如，当下层到其余结构的耦合非常低时，甚至有效模型可以是近似的，那么重建有效模型的参数的高准确度(例如，光谱相位)可能没那么重要。

此外，对于某个光谱范围而不是对于其他光谱范围，在找到足够的有效模型的情况下，可使用对光谱的一部分不可知的下层。更具体地，不同的波长以不同的方式与样本交互。具体地，对于部分光谱，下层的特定属性的灵敏度可能很大，并且可能致使方案不可行。然而，由于不同的波长通常是完全解耦的，下层不可知的方案可实现为其中下层是有效的而对于其余的无效的部分光谱。

因此，本发明提供一种用于精确测量位于“未知”结构(叠层)上方的图案化结构的简单有效的方案。本发明的技术利用整个样本的建模光谱响应、图案化结构的建模光谱响应以及下部叠层的复合光谱响应之间的预定函数/关系(例如，通过直接测量光谱反射率和光谱相位两者，或者直接测量光谱反射率并提取相位数据)。

本发明的技术不限于任何测量方案，但可以利用用于检测来自整个样本的零阶光谱响应的已知任何合适的测量方案，以及用于确定结构的复合光谱响应的已知任何合适的测量方案。

Claims (17)

1.一种用于确定位于下部分层结构的顶部上的图案化结构的一个或多个参数的数据分析方法，所述方法由计算机系统执行并包括：

提供包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，所述第一测量数据PMD是光谱强度I_λ和相位φ的函数f，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于所述下部分层结构的复合光谱响应，所述第二测量数据S_meas表示由所述图案化结构和所述下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应；以及

提供描述由所述图案化结构和所述下部分层结构形成的样本的理论光响应S_theor与所述图案化结构的建模光响应S_model和所述下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系的一般函数F，使得S_theor＝F(S_model；PMD)；

利用所述一般函数F(S_model；PMD)并比较所述第二测量数据S_meas和所述理论光响应S_theor，并且确定对应于所述第二测量数据与所述理论光响应之间的最佳拟合条件的所述图案化结构的一个或多个参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过对所述下部分层结构执行初步测量会话获取有关所述下部分层结构的所述第一测量数据PMD＝f(I_λ；φ)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述初步测量会话直接提供光谱强度I_λ和相位φ数据两者。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述初步测量会话包括干涉测量。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述初步测量会话提供光谱强度I_λ的直接测量，并提供相位φ数据的重建。

6.根据权利要求5所述的方法，所述初步测量会话包括用不同的偏振对准以重建所述光谱相位φ数据的测量。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，使用所述下部分层结构的建模光谱反射率重建所述相位。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，通过使用反射率数据的复合函数处理从所述反射率数据中提取所述光谱相位φ数据。

9.一种用于确定位于下部分层结构的顶部上的图案化结构的一个或多个参数的测量系统，所述测量系统包括计算机系统，所述计算机系统包括：

数据输入实体，用于接收包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，所述第一测量数据PMD表示光谱强度I_λ和相位φ，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于所述下部分层结构的复合光谱响应，所述第二测量数据S_meas表示由所述图案化结构和所述下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应；以及

数据处理器实体，连接至所述数据输入实体，用于接收并处理所述第一测量数据和所述第二测量数据，所述数据处理实体包括：

一般函数发生器，生成描述由所述图案化结构和所述下部分层结构形成的样本的理论光响应S_theor与所述图案化结构的建模光响应S_model和所述下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系的一般函数F，使得S_theor＝F(S_model；PMD)；以及

分析器模块，预编程用以利用所述一般函数F并比较所述第二测量数据S_meas和所述理论光响应S_theor并且确定对应于所述第二测量数据与所述理论光响应之间的最佳拟合条件的所述图案化结构的一个或多个参数。

10.根据权利要求9所述的测量系统，所述计算机系统包括用于连接至外部设备并接收表示所述第一测量数据和所述第二测量数据的数据的通信实体。

11.根据权利要求9所述的测量系统，所述计算机系统包括用于连接至外部设备的通信实体，所述外部设备包括提供表示所述第一测量数据和所述第二测量数据的数据的测量单元。

12.根据权利要求10或11所述的测量系统，其中，所述外部设备提供包括所述下部分层结构的所述光谱强度I_λ和相位φ的所述第一测量数据。

13.根据权利要求10或11所述的测量系统，其中，所述外部设备提供包括所述下部分层结构的光谱强度I_λ响应的所述第一测量数据，所述数据处理器实体包括用于从所述光谱强度I_λ响应重构相位φ数据的提取器模块。

14.根据权利要求11所述的测量系统，其中，所述测量单元被配置用于执行干涉测量方案。

15.根据权利要求11或14所述的测量系统，其中，所述测量单元被配置为利用不同的偏振对准执行测量。

16.一种机器可读的数据分析程序存储设备，有形地实现由机器可执行的指令程序，以执行用于确定位于下部分层结构的顶部上的图案化结构的一个或多个参数的方法，所述方法由计算机系统执行并包括：

提供包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，所述第一测量数据PMD是光谱强度I_λ和相位φ的函数f，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于所述下部分层结构的复合光谱响应，所述第二测量数据S_meas表示由所述图案化结构和所述下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应；以及

提供描述由所述图案化结构和所述下部分层结构形成的样本的理论光响应S_theor与所述图案化结构的建模光响应S_model和所述下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系的一般函数F，使得S_theor＝F(S_model；PMD)

利用所述一般函数F(S_model；PMD)并比较所述第二测量数据S_meas和所述理论光响应S_theor并且确定对应于所述第二测量数据与所述理论光响应之间的最佳拟合条件的所述图案化结构的一个或多个参数。

17.一种数据分析计算机程序产品，包括计算机可用介质，所述计算机可用介质具有包含在其中的计算机可读程序代码以便用于确定位于下部分层结构的顶部上的图案化结构的一个或多个参数，所述计算机程序产品包括：

计算机可读程序代码，用于使所述计算机提供包括第一测量数据PMD和第二测量数据S_meas的输入数据，所述第一测量数据PMD是光谱强度I_λ和相位φ的函数f，PMD＝f(I_λ；φ)，对应于所述下部分层结构的复合光谱响应，所述第二测量数据S_meas表示由所述图案化结构和所述下部分层结构形成的样本的镜面反射光谱响应；以及

计算机可读程序代码，用于使所述计算机提供描述由所述图案化结构和所述下部分层结构形成的样本的理论光响应S_theor与所述图案化结构的建模光响应S_model和所述下部分层结构的复合光谱响应PMD之间的关系的一般函数F，使得S_theor＝F(S_model；PMD)；

计算机可读程序代码，用于使所述计算机利用所述一般函数F(S_model；PMD)并比较所述第二测量数据S_meas和所述理论光响应S_theor并且确定对应于所述第二测量数据与所述理论光响应之间的最佳拟合条件的所述图案化结构的一个或多个参数。