该斑对准。当计量光栅靶进入视野时，检测器66及其相对应的光学元件可用于使该靶进入照射斑的位置，由此将视场光阑对准计量光栅靶。
[0035]在一个实施例中，视场光阑不以所收集散射光沿其传播的光轴为中心，由此减少所收集散射光在检测器上的重影，如本文中进一步所述。例如，视场光阑的光学实现是使视场光阑偏离光轴。视场光阑的这种定位是用于减少重影的附加策略。具体而言，偏轴视场光阑可用于减少因重影引起的信号污染，甚至使其最小化。以此方式，可执行对整个光学系统到收集视场光阑的设计和制造(包括使用变迹器来抑制收集视场光阑的边缘处的光学信号的尾部)以保证散射和重影的最小水平。
[0036]另外，计量系统包括检测器，该检测器被配置成检测穿过视场光阑的散射光并且响应于检测到的散射光生成输出以使光栅靶由计量系统使用散射计量来测量。例如，检测器44可被配置成检测穿过视场光阑52的散射光并且响应于检测到的散射光生成输出以使光栅靶由计量系统使用散射计量来测量。检测器可包括任何合适的检测器，诸如电荷耦合器件(CCD)。以此方式，以上所述的光源(例如，激光10和单模光纤12)可被用作散射计量光源，并且检测器可被用作散射计量计量检测器。在一些实施例中，计量系统可被配置成通过以光阑或其他方式跨靶区域扫描直径为0.6微米的照射斑和串行地收集来自相继扫描点的信号来收集来自具有该斑的5微米乘以5微米的计量靶的散射计量信号。
[0037]在一个实施例中，散射计量包括角解析散射计量。以此方式，计量系统可被配置为角解析散射计量。换句话说，计量系统可被配置成在多个离散角测量散射光的强度。这些测量可例如通过在测量之间移动一个或多个光学元件、或同时通过使用单个检测器或一个以上的检测器在收集空间内的多个离散角单独地测量散射光的强度来顺序地执行(一个离散角接一个离散角)。另外，计量系统的这一实施例可与本文中所描述的任何其他实施例的特征组合。例如，角解析散射计量实施例可与被配置为本文中所描述的视场光阑组合，与此同时将非期望光瞳重影集中到局部光瞳区域。在另一实施例中，散射计量包括使用多个离散波长来执行的角解析散射计量。计量系统可被配置成并发(并行地)或一个接一个顺序地使用若干离散波长来执行角解析散射计量。这些测量可以本领域已知的多种不同方式执行。计量系统还可被配置成并发(并行地)或一个接一个顺序地使用若干离散波长、以及使用用于稳定光源功率和波长的快反馈来执行角解析散射计量。另外，如本文中进一步描述的，光学元件可包括可用于在一个以上的偏振状态中执行测量的偏振器和分析器。例如，在一个实施例中，计量系统可被配置成通过并发(并行地)或一个接一个顺序地使用若干离散波长、结合并发(并行地)或一个接一个顺序地使用若干偏振状态来执行角解析散射计量。这些测量可以本领域已知的多种不同方式执行。另外，计量系统可被配置成通过并发(并行地)或一个接一个顺序地使用若干离散波长、结合并发(并行地)或一个接一个顺序地使用若干偏振状态、以及使用用于稳定光源功率和波长的快反馈，来执行角解析散射计量。
[0038]在附加实施例中，散射计量包括光谱散射计量。光谱散射计量可使用计量系统以本领域已知的多种不同方式执行。在又一实施例中，散射计量包括使用多个离散角来执行的光谱散射计量。使用多个离散角的光谱散射计量可使用计量系统实施例以本领域已知的多种不同方式执行。计量系统可被配置成通过并发(并行地)或一个接一个顺序地使用若干离散角来执行光谱散射计量。另外，计量系统可被配置成通过并发(并行地)或一个接一个顺序地使用若干离散角、结合并发(并行地)或一个接一个使用若干偏振状态，来执行光谱散射计量。这些测量可以本领域已知的多种不同方式执行。此外，散射计量可以是光谱散射计量、或角解析散射计量、或光谱散射计量和角解析散射计量两者的组合。
[0039]在一个实施例中，光学元件包括置于衍射受限光束的路径中的偏振器和置于所收集散射光的路径中的分析器。例如，如图1所示，光学元件可包括置于衍射受限光束的路径中的偏振器54和置于所收集散射光的路径中的分析器56。在一个这种实施例中，偏振器和分析器被配置成散射计量可使用多个偏振状态来执行。例如，偏振器和分析器可被配置成如果旋转偏振器和分析器，则偏振器和分析器将不同的偏振分别赋予衍射受限光束和所收集散射光。因此，取决于用于测量的偏振状态，计量系统可旋转偏振器和/或分析器。偏振器和分析器可包括本领域已知的任何合适的偏振部件。
[0040]在另一这种实施例中，计量系统被配置成至少使用光源、包括偏振器和分析器的光学元件、以及检测器来执行对晶片的椭圆计量测量。椭圆计量测量可使用计量系统实施例以本领域已知的任何方式执行。椭圆计量测量可包括单波长椭圆计量测量、光谱椭圆计量测量、可变角椭圆计量测量、可变角光谱椭圆计量测量、任何其他椭圆计量测量、或其某些组合。
[0041]在一个实施例中，计量系统包括被配置成生成晶片图像的附加检测器。以此方式，计量系统可被配置成用于晶片的基于成像的计量测量。例如，在图1所示的实施例中，计量系统包括附加光源58，该附加光源可包括任何合适的光源。光源可生成只有一个波长的光(即，单色光)、具有许多离散波长的光(即，多色光)、或具有多个波长的光(即，宽带光)。光源所生成的光可具有任何合适的波长，诸如UV波长。光源可如参考光源8所描述地进一步配置。此外，虽然计量系统在图1中被示为包括两个光源(一个用于散射计量或其他计量测量而另一个用于成像)，但是计量系统可包括可用于本文中所描述的所有测量(包括散射计量和其他计量测量以及成像)的仅一个光源。
[0042]计量系统还可包括被配置成将来自附加光源58的光定向到分束器22的折射光学元件60。折射光学元件60可如本文中所描述地进一步配置。分束器22被配置成将来自折射光学元件60的光反射到折射光学元件24，该折射光学元件24将光定向到分束器26。来自附加光源的光被分束器26通过物镜30反射，该物镜将光聚焦在晶片上。
[0043]晶片所反射的光被物镜30收集，该物镜将所收集反射光通过分束器26定向到折射光学元件36。折射光学元件36将所收集反射光定向到分束器38，该分束器将所收集反射光反射到折射光学元件62。折射光学元件62将所收集反射光定向到折射光学元件64，该折射光学元件64将所收集反射光聚焦到附加检测器66。折射光学元件62和64可如本文中所描述地配置。附加检测器被配置成使用所收集反射光来生成晶片图像。附加检测器可包括任何合适的检测器，诸如CCD。成像检测器可用于基于成像的计量，如本文中进一步描述的。另外，计量系统可被进一步配置用于双光束成像。例如，计量系统可被配置成如Kandel等人共有的美国专利N0.7，528,941中所描述地执行双光束成像，其如在本文中完全阐述一样通过引用结合于此。在这些实施例中，物镜的光学象差规格可结合双光束成像工具引起的偏移(TIS)误差预算如以上所述地导出(例如，用于散射计量斑大小要求)。此外，成像检测器可用于晶片相对于光学元件的导航(例如，从而可通过使用附加检测器所生成的晶片的图像来将晶片上的光栅靶移动到光学元件的视野内)。以此方式，本文中所描述的计量系统实施例可包括同一平台上的散射计量和成像子系统的组合，其中散射计量可以是光谱散射计量、或角解析散射计量、或两者的组合。
[0044]可用于生成晶片图像的光学元件可由其他光学元件以光学系统的出射光瞳的图像变成可访问的方式使用或补充。以此方式，诸如孔径68之类的一个或多个光学元件可置于光瞳图像的平面中。由此，提供用于访问光瞳图像的选项。
[0045]计量系统可包括其他光学元件。例如，如图1所示，分束器40可被配置成允许一部分所收集散射光穿过该分束器，并且可反射另一部分所收集散射光。所收集散射光的反射部分可用于确定计量系统的焦点。例如，所收集散射光的反射部分可被定向到焦点检测斩波器70，该焦点检测斩波器可包括任何合适的斩波器。穿过焦点检测斩波器70的光可由检测器72检测。检测器72可被配置成响应于检测器检测到的光生成输出。检测器72可包括任何合适的检测器，诸如CCD。诸如本文中进一步描述的计算机系统可被配置成使用检测器72所生成的输出以任何合适的方式确定测量的晶片上的光栅靶或膜是否正在焦点上。计量系统可包括一个或多个器件(未示出)，诸如被配置成如果光栅靶或膜被确定为离焦则移动晶片或者计量系统的一个或多个光学元件的平台。
[0046]如上所述，图1所示的计量系统包括多个检测器，这些检测器被配置成检测来自晶片的光并响应于检测到的光生成