CN110214261A

CN110214261A - 用于测量衬底上的结构的方法和设备

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Publication number: CN110214261A
Application number: CN201880008551.9A
Authority: CN
Inventors: S·M·维特; A·安东琴赛奇; S·爱德华; P·C·M·普兰肯; K·S·E·艾克玛; 塞巴斯蒂安努斯·阿德里安努斯·古德恩; S·R·胡伊斯曼
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-09-06
Also published as: JP2020505638A; US20190354026A1; US10788765B2; WO2018137925A1

Abstract

光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。随着使用数目增加的具体材料沉积到衬底上的层的数目增加，变得越来越难以准确地检测对准标记，这部分地是由于在一个或更多个层中使用的一种或更多种材料对于用于检测对准标记的辐射是完全或部分不透明的。在第一步骤中，用激发辐射照射衬底。在第二步骤中，以适当的方式测量与由埋入的结构散射的反射材料效应相关联的至少一种效应。在一个示例中，该效应可以包括衬底表面的物理移位。在第三步骤中，基于所测量的效应导出所述结构的至少一个特性。

Description

用于测量衬底上的结构的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年1月25日递交的欧洲申请17153017.3和于2017年11月20日递交的欧洲申请17202511.6的优先权，它们的全部内容通过引用并入本发明中。

技术领域

本发明涉及用于测量衬底上的结构的方法和设备，尤其是用于测量位于沉积在衬底表面上的至少一个层下方的结构的方法和设备。

背景技术

光刻设备为将所期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，图案形成装置(其替代地被称作掩模或掩模版)可以用以产生待形成于IC的单层上的电路图案。可以将该图案转印至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的部分、一个管芯或几个管芯)上。通常经由成像至提供于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。一般而言，单个衬底将包括依次图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中一次性将整个图案曝光至目标部分上来辐照每一目标部分；和所谓的扫描器，其中在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案同时平行或反向平行于所述方向同步地扫描衬底来辐照每一目标部分。也有可能将图案压印至衬底上而将图案从图案形成装置转印至衬底。

为了控制光刻过程以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在例如衬底上提供一个或更多个对准标记，并且光刻设备包括一个或更多个对准传感器，通过所述对准传感器可以准确地测量标记的位置。对准传感器可以有效地是位置测量设备。从不同的时间和不同的制造商知道不同类型的标记和不同类型的对准传感器。

已知的对准传感器使用一个或几个辐射源来产生具有不同波长的多个辐射束。以这种方式，传感器可以使用一个或多个相同的目标光栅上的辐射(例如，光)的若干波长(例如，颜色)和偏振来测量位置。在所有情况下，单色或偏振对于测量都是不理想的，因此所述系统从许多个信号中选择哪个信号提供最可靠的位置信息。

随着使用数目增加的具体材料沉积到衬底上的层的数目增加，准确地检测对准标记变得越来越困难。这部分地可能是由于辐射必须传播通过数目增加了的多个层。另外，用于一个或更多个层中的一种或更多种材料可以对于用于检测对准标记的辐射是完全或部分不透明的。这可能降低对准测量的准确度，或者在一些示例中，使得对准测量是不可能的。这又可能降低光刻过程的品质和光刻设备的功能性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于测量衬底上的结构的方法，所述结构位于沉积在所述衬底上的至少一个层的下面或下方，所述方法包括：

在激发时间用激发辐射照射衬底的激发区域，其中激发辐射引起材料效应以与衬底相互作用，并且其中激发辐射在衬底的表面上形成空间图案；

测量与由所述结构散射的散射材料效应相关联的至少一种效应；以及

基于至少一个测量的效应导出所述结构的至少一个特性。

在一个实施例中，所述测量步骤包括用测量辐射照射衬底，和接收由衬底散射的散射测量辐射，其中散射测量辐射表示至少一种效应。

在一个实施例中，接收散射测量辐射包括使用检测器，其中所述检测器是以下中的之一：干涉仪；暗场检测器；差分检测器；无透镜检测系统；单像素检测器；相位对比度检测器；或CCD检测器。

在一个实施例中，激发辐射包括至少第一激发束，并且其中用激发辐射照射衬底的步骤包括使用辐射形成元件，以便使至少第一激发束在衬底表面上形成空间图案。在另一实施例中，辐射形成元件包括空间光调制器。在另一个进一步的实施例中，辐射形成元件包括干涉仪。

在一个实施例中，空间图案包括以下中的之一：一维空间周期性图案；二维空间周期性图案；或者圆形对称的周期性图案。

在一个实施例中，衬底的表面上的至少一种效应包括以下中的至少一种：衬底表面的物理移位；或衬底表面的至少一个光学属性的变化，或衬底表面的至少一个物理量的变化。在另一实施例中，至少一种效应形成为衬底表面上的空间周期性图案。在另一实施例中，至少一种效应是衬底表面上的瞬态的图案。在另一实施例中，所述瞬态的图案是所述结构的至少一部分的衍射图案。在另一实施例中，测量步骤包括在距激发时间的一个或更多个预定的时间间隔处用测量辐射照射衬底，以及在一个或更多个预定的时间间隔中的每一个处接收由衬底散射的散射测量辐射，其中散射测量辐射表示在相应的一个或更多个预定时间的间隔处的瞬态的图案。在一个实施例中，所述瞬态的图案是空间周期性图案。在一个实施例中，在激发区域的一个或更多个预定的部分处用测量辐射照射衬底。在一个实施例中，激发辐射被配置成产生直接对应于所述结构的周期性图案的衍射效应。在一个实施例中，衍射效应是Talbot效应。

在一个实施例中，材料效应是声波。

在一个实施例中，材料效应是热扩散。在一个实施例中，材料效应是衬底的电子能量的热扩散。在另一实施例中，至少一种效应是电子气体能量在衬底表面上的扩散对比度图案。在一个实施例中，电子气体能量是电子气体温度。

在一个实施例中，可以根据衬底的至少一个层的一个或更多个特性或材料属性来选择测量辐射的至少一个特性。

本发明还提供一种光刻设备，包括用于执行如上所述的方法的装置。

本发明还提供一种包括如上所述的光刻设备的光刻系统。

本发明还提供了一种制造器件的方法，其中通过使用光刻设备由光刻过程在一系列衬底上形成器件特征，并且其中使用如上所述的方法测量衬底的属性，并且其中使用测量的属性来调整光刻过程的参数。

本发明还提供了一种计算机程序产品，包括用于实施如上所述的方法的一个或更多个机器可读指令序列。

下面参考附图详细描述本发明的其它方面、特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于这里描述的特定实施例。本文提供的这些实施例仅用于说明性目的。基于本文所包含的教导，相关领域的技术人员将明白额外的实施例。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考示意性附图描述本发明的实施例，其中相应的附图标记表示相应的部件，并且其中：

图1描绘了光刻设备和构成半导体器件的生产设施的其它设备；

图2显示出了如图1的光刻设备中使用的对准传感器；

图3描绘了埋入沉积在衬底上的多个层下方的结构；

图4示出了用于揭示埋入的结构的原理；

图5描绘了根据本发明的用于揭示埋入的结构的方法；

图6示意性地示出了可以在其中实施图5的方法的设备；

图7示出了根据本发明第二方面的具体方法；

图8示出了可以在其中实施图7的方法的设备；

图9示出了根据本发明第三方面的用于揭示埋入的结构的设备；

图10示出了本发明第四方面的原理，其利用声波衍射图案来揭示埋入的结构，(a)示出了表面处的远场衍射图案，以及(b)示出了缺陷上的声波散射；

图11显示出了对于中心波长为100nm的声波波包，在1μm厚的金层中模拟声波传播的简化图示，(a)入射的声波平面波朝向纳米尺寸的结构传播，以及(b)在声波的反射和衍射之后，示出了远场衍射图案而不是结构的直接图像；

图12示意性地示出了一种设备，其中可以实施本发明第四方面的方法；

图13示出了本发明第五方面的原理，其利用了由飞秒激光脉冲激发的"热"电子的扩散对比度，其中(a)示出了激发激光束撞击金属层，(b)示出了在光学趋肤深度处"热"电子的产生，(c)示出了"热"电子扩散到金属中，(d)示出了由于结构引起的不同扩散容量而导致的金属层的顶表面处的空间电子温度梯度，以及(e)示出了"热"和"冷"之间的颜色编码的温度标尺，以及

图14示出了(a)在从玻璃衬底侧所施加激发和测量束时，在顶部具有40nm金光栅的100nm金层上的"原理验证"实验的结果，以及(b)实验设置的简化示意图。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，提供其中可以实施本发明的实施例的示例环境是有指导意义的。

图1在100处显示出一种光刻设备LA，作为实施高容量光刻制造过程的工业设施的部分。在本示例中，制造过程被调适用于在诸如半导体晶片的衬底上制造半导体产品(集成电路)。本领域技术人员应了解，可以通过以该过程的变化形式处理不同类型的衬底来制造各种各样的产品。半导体产品的生产纯粹用作现今具有巨大商业意义的示例。

在光刻设备(或简称“光刻工具”100)内，在102处显示测量站MEA，在104处显示曝光站EXP。在106处显示控制单元LACU。在该示例中，每个衬底访问测量站和曝光站以施加图案。例如，在光学光刻设备中，投影系统用于使用被调节的辐射和投影系统将产品图案从图案形成装置MA转印至衬底上。这通过在辐射敏感抗蚀剂材料层中形成图案的图像进行。

这里使用的术语"投影系统"应广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统，或其任何组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的，或对于如使用浸没液体或使用真空的其它因素所适合的。图案形成装置MA可以是将图案赋予至由图案形成装置透射或反射的辐射束的掩模或掩模版。众所周知的操作模式包括步进模式和扫描模式。众所周知，投影系统可以以多种方式与用于衬底和图案形成装置的支撑件和定位系统协作，以将所期望图案施加至横跨衬底的许多目标部分。可以使用可编程图案形成装置来代替具有固定图案的掩模版。辐射例如可以包括在深紫外(DUV)波带或极紫外(EUV)波带中的电磁辐射。本公开也适用于其他类型的光刻过程，例如压印光刻术和例如通过电子束的直写式光刻术。

光刻设备控制单元LACU控制各种致动器和传感器的所有移动和测量，以接收衬底W和掩模版MA并实施图案化操作。LACU还包括信号处理和数据处理能力，以实施与设备的操作相关的期望计算。在实践中，控制单元LACU将实现为许多子单元的系统，每个子单元处理所述设备内的子系统或部件的实时数据采集、处理和控制。

在将图案施加到曝光站EXP处的衬底之前，在测量站MEA处处理衬底，使得可以执行各种预备步骤。预备步骤可包括使用水平传感器来绘制衬底的表面高度的图，和使用对准传感器来测量衬底上的对准标记的位置。对准标记名义上布置成规则的栅格图案。然而，由于产生标记的不准确性以及由于在其整个处理过程中发生的衬底变形，所述标记偏离理想栅格。因此，如果设备要以非常高的准确度在正确的部位处印制产品特征，则除了测量所述衬底的位置和方向之外，在实践中所述对准传感器必须详细测量横跨衬底区域的许多标记的位置。该设备可以是所谓的双平台型，其具有两个衬底台，每个衬底台具有由控制单元LACU控制的定位系统。在曝光站EXP处正曝光一个衬底台上的一个衬底的同时，可在测量站MEA处将另一衬底装载至另一衬底台上以使得可以执行各种预备步骤。因此，对准标记的测量非常耗时，设置两个衬底台能够显著地提高设备的生产量。如果位置传感器IF在测量站和曝光站处时都不能测量衬底台的位置，则可以设置第二位置传感器以实现在两个站处追踪衬底台的位置。光刻设备LA例如是所谓的双平台型，其具有两个衬底台WTa和WTb以及两个站——曝光站和测量站——在所述两个站之间衬底台可被交换。

在生产设施内，设备100构成“光刻单元”或“光刻簇”的一部分，所述“光刻单元”或“光刻簇”还包含涂覆设备108，用于将光敏抗蚀剂和其它涂层施加到衬底W，以用于由设备100进行图案化。在设备100的输出侧，设置焙烤设备110和显影设备112，用于将曝光的图案显影成实体的抗蚀剂图案。在所有这些设备之间，衬底处理系统负责支撑所述衬底并将它们从一件设备转移到下一件设备。这些设备通常统称为“轨道”，并由轨道控制单元控制，轨道控制单元本身由管理控制系统SCS控制，该管理控制系统SCS也经由光刻设备控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化生产量和处理效率。管理控制系统SCS接收选配方案信息R，该选配方案信息R非常详细地提供了待执行以创建每个图案化的衬底的步骤的定义。

一旦已经在光刻单元中施加并显影了图案，就将图案化的衬底120转移到诸如在122、124、126处所示的其它处理设备。由典型的制造设施中的各种设备实施各种各样的处理步骤。为了举例，本实施例中的设备122是蚀刻站，设备124执行蚀刻后的退火步骤。进一步的物理和/或化学处理步骤在其它设备126等中被施加。制造真实的器件可需要许多类型的操作，诸如材料的沉积、表面材料特性的改性(氧化、掺杂、离子注入等)、化学机械抛光(CMP)等。在实践中，设备126可以表示在一个或更多个设备中执行的一系列不同的处理步骤。

众所周知，半导体器件的制造涉及这样的处理的多次重复，以在衬底上逐层地建造具有适当材料和图案的器件结构。因此，到达光刻簇的衬底130可以是新准备的衬底，或者它们可以是先前已经在该簇中或完全在另一个设备中被处理过的衬底。类似地，依赖于所需的处理，离开了设备126的衬底132可以返回以用于在相同光刻簇中的后续图案化操作，它们可以被指定用于在不同簇中的图案化操作，或者它们可以是待发送用于切片和封装的成品。

产品结构中的每一层要求一组不同的过程步骤，并且在每一层处所使用的设备126的类型可以完全不同。此外，即使在待由设备126施加的处理步骤在大型设施中名义上是相同的情况下，也可能存在几个假设相同的机器并行地工作以对不同的衬底执行步骤126。这些机器之间的设定或故障的微小差异可能意味着它们以不同的方式影响不同的衬底。甚至对于每一层是相对地共同的步骤，例如蚀刻(设备122)也可能由几个蚀刻设备实施，这些蚀刻设备名义上是相同的但并行地工作以使生产量最大化。此外，在实践中，不同的层根据待蚀刻材料的细节需要不同的蚀刻过程，例如化学蚀刻、等离子体蚀刻，并且需要特定要求，例如各向异性蚀刻。

可以在其它光刻设备中执行先前和/或后续的过程(如刚才所提到的)，且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行先前和/或后续的过程。例如，在器件制造过程中，在诸如分辨率和重叠等参数上要求非常高的一些层相比于其它要求较不高的层可以在更先进的光刻工具中执行。因此，一些层可以在浸没型光刻工具中曝光，而其它层在“干型”工具中曝光。一些层可以在DUV波长下工作的工具中曝光，而其它层是使用EUV波长辐射曝光。

为了正确且一致地曝光由光刻设备所曝光的衬底，期望检查被曝光的衬底以测量诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等属性。由此，其中定位光刻单元LC的制造设施也包括量测系统MET，该量测系统MET接收已在光刻单元中处理的衬底W中的一些或全部。将量测结果直接或间接地提供至管理控制系统SCS。如果检测到误差，则可对后续衬底的曝光进行调整，尤其在量测可足够迅速地且快速地进行使得同一批次的其他衬底仍处于待曝光的情况下。此外，已经曝光的衬底可被剥离及返工以改善良率，或被废弃，由此避免对已知有缺陷的衬底执行进一步处理。在衬底的仅一些目标部分有缺陷的情况下，可仅对良好的那些目标部分执行进一步曝光。

图1还示出了量测设备140，该量测设备140设置为用于在制造过程中的期望阶段测量产品的参数。现代光刻生产设施中的量测设备的常见示例是散射仪(例如角分辨散射仪或光谱散射仪)，并且它可以被应用于在设备122中的蚀刻之前在120处测量被显影的衬底的属性。通过使用量测设备140可以确定，例如诸如重叠或临界尺寸(CD)的重要性能参数不满足被显影的抗蚀剂中的规定的准确度要求。在蚀刻步骤之前，存在剥离被显影的抗蚀剂并且通过光刻簇重新处理衬底120的机会。还众所周知的是，来自设备140的量测结果142可以用于通过随着时间推移进行小调整的管理控制系统SCS和/或控制单元LACU106来维持光刻簇中的图案化操作的准确性能，由此使得制造出不符合规格且需要返工的产品的风险最小化。当然，量测设备140和/或其它量测设备(未示出)可以应用于测量被处理的衬底132、234和新进来的衬底130的属性。

图2示出了示例性的对准传感器的光学系统200。示例性的对准传感器利用离轴照射模式，其中离轴照射模式允许减小对准标记的节距以获得更高的准确度。光学系统也可以允许利用对准传感器而不是利用单独的散射仪仪器来执行散射测量类型的测量。在图2中，为了简单起见，省略了多个波长和偏振的细节。当然，应当理解，所示的对准传感器仅是示例性的，并且可以容易地设想对准传感器的其它实施方式。

由贯穿光学系统200而延伸的虚线示出了具有几个分支的光轴‘O’。该光学系统包括辐射源220、照射束222、物镜224、信息承载束226、自参考干涉仪228和检测器230。实际上，在一些示例中可以提供任何多个检测器。来自检测器的信号由处理单元PU处理，该处理单元PU被修改以便实现下面描述的特征，并且输出每个标记的位置测量结果POS。

在该示意图中示出如下额外的部件。在照射子系统240中，来自源220的辐射经由光纤242被传递到照射分布光学装置246。这将输入束222经由分束器254传递到具有光瞳平面P的物镜224。物镜224在对准标记101上形成斑206。由标记衍射的信息承载束226穿过分束器254到达干涉仪228。干涉仪228将辐射场分成具有正交偏振的两个部分，将这些部分相对于彼此围绕光轴旋转180°，并且将它们组合成出射束282。透镜284将整个场聚焦到检测器230上。在该示例中和在对准传感器中的检测器230实际上是单个光电二极管，并且除了已经描述的扫描运动之外不提供任何空间信息。可以增加在共轭光瞳平面中具有空间分辨率的检测器，以允许使用对准传感器硬件执行角分辨散射测量方法。

应当注意，在图2所示的示例中，实践中使用的例如束成形元件的一些光学元件已被省略。这仅仅是为了简化对这个想法的解释。在实际的实施方式中，可能需要包括这些光学元件。此外，在各种示例中，光学系统可以包括额外的子系统(例如，不对称性测量布置等)。本领域技术人员可以设想任何这样的元件或特征，包括它们在光学系统中的位置。

在一些过程中，在已经形成对准标记之后，对衬底上的层的处理导致这样的情况，其中由于低信号强度或没有信号强度，对准传感器不能找到标记。例如，通过在标记顶部上的不透明层可以导致低或零信号强度，所述不透明层阻碍了对准传感器的操作。随着通常的衬底上的层数的持续增加，这个问题变得更加普遍。此外，使用对于通常用于对准(或其它类型)测量的辐射是部分或全部不透明的材料变得日益普遍。

图3示意性地示出了所述问题。在300处以横截面示出了衬底的一部分。应当注意，附图仅是示意性的，因此不是按比例绘制的。图3A示出了当光栅结构已经形成为用作对准标记302时衬底的状态。应当理解，该标记302仅仅是横跨衬底存在的多个标记中的一个。可以提供不同类型的标记，以适合不同的传感器和/或不同的处理条件。可以为粗略位置测量和精细位置测量提供不同的标记。已经使用光刻设备LA或类似设备将限定光栅结构的特征施加至衬底的空白材料，以在抗蚀剂层中形成图案，然后以化学或物理的方式蚀刻所施加的图案以形成沟槽，从而在空白材料中限定永久的光栅结构。这些沟槽随后可以被另一层304的材料填充。形成光栅结构的图案化可作为衬底的第一层处理的一部分来执行，其中相同的图案化步骤也施加第一层器件特征。可替代地，在一些过程中，优选地在专用步骤中形成对准标记302，其可被称为"层0"。

如图3B所示，光刻设备中的对准传感器AS可以用于检测标记302的位置，即使当它被嵌入或埋入在诸如材料层304和306的覆盖结构的下方时。在参考文献中描述的已知对准传感器通常提供使用不同波长的辐射来检测标记302的位置的能力，以便穿透典型的覆盖结构。另一方面，用于构造器件的一些材料可以对于可用于对准传感器的任何辐射是不透明的。在图3C中，已经增设了特定的层308。这可以是例如碳硬掩模层。层308被施加以准备对其赋予图案，以形成器件的功能层，或形成用于蚀刻下方的层的硬掩模。然而，层308对于使用常规范围的波长的对准传感器AS的辐射是不透明的。

在不透明层308也没有留下任何可以发现标记的形貌特征的情况下，在没有额外的措施的情况下，准确地定位图案以限定不透明层308中的特征将是不可能的。例如，已知在随后的层中产生额外的标记以便于标记检测。然而，这些额外的标记的产生是昂贵的。一些过程依赖于在现有标记的顶部上产生光学窗口，使得仅去除位于标记顶部上的材料，因此可以测量标记。光学窗口的开口允许对准传感器AS读取标记302的位置，使得光刻设备可以在不透明层308上准确地定位随后的图案。这种光学窗口，也称为"清除(clear out)"，需要以一定的位置准确度来完成，否则，为了具有功能器件，通过切除需要保留的层的部分将影响模具良率。通过修改不透明层308下方的层的形貌，可以提供对准标记，其可以被足够准确地读取以允许对清除窗口进行定位。然而，这些还需要额外的处理步骤和费用，从而使得这种解决方案不是所期望的。

现在将参考图4描述用于克服上文问题的示例性方法。诸如对准或定位标记的标记M已经沉积在具有表面SS的衬底S上。随后，在标记的顶部已经沉积一个或几个层。这些层中的一个或更多个可能对于在对准或位置测量中使用的辐射是部分或完全不透明的，例如如上所述的。

首先，在埋入的标记M的整个区域之上，使用诸如短脉冲激光的适当的辐射来激发覆盖标记M的沉积层(或多个沉积层)的外表面OS。这产生波前WF，例如声波波前，其向下传播通过覆盖标记的沉积层(由箭头表示)，如图4A所示。当波前WF与埋入的标记M的顶部的水平相遇时，如图4B所示，反射将仅在标记被凸出的区域中产生。因此，如图4C所示，朝向外表面OS返回的反射R将携带埋入的标记的图像。要注意的是，实际上，反射可以另外由与表面SS相遇的波前产生。这些反射在相对于从标记的凸出部分的反射的时间延迟之后到达外表面OS，该时间延迟依赖于标记M的尺寸。在一些示例中，可以使用这些反射作为从标记M的凸出部分的反射的替代来执行对准，或除从标记M的凸出部分的反射之外，使用这些反射来执行对准。

当反射R到达外表面OS时，如图4D所示，表面将被移位和/或外表面的反射率将以与埋入的标记M对应的图案P改变。表面的移位和被移位的区域与未移位的区域之间的反射率差有效地形成衍射光栅，该衍射光栅以与标记M本身相同的方式衍射对准束。然后，可以对埋入的标记M的声波表示进行对准。

现在将参考图5和6论述根据本公开的用于测量衬底上的结构的示例性方法和设备。该结构位于沉积在衬底表面上的至少一个层的下方。然而，应注意，尽管在本示例中仅图示出单个层，但所述方法同样良好地适用于具有多个沉积层的衬底。

在第一步骤501中，用激发辐射604照射衬底602。激发辐射在衬底的表面上形成空间图案608。激发辐射引起材料效应606传播通过衬底。材料效应可以采取任何适当的形式，并且可以由激发辐射以任何适当的方式生成。在一个示例中，材料效应是声波。在另一个示例中，材料效应是热扩散，例如衬底的电子能量的热扩散。在一个示例中，如前所述，激发辐射是由合适的激光源传送的短激光脉冲。应当理解，材料效应依赖于衬底上的一个或更多个层和/或激发辐射的一个或更多个特性。还应当理解，虽然上面已经使用了术语"表面"，并且在下文中将被使用，但是在一些示例中，激发辐射可以激发一体积的材料。类似地，在一些示例中，后续测量步骤在一些示例中也可与一体积的材料相互作用而不是仅与表面相互作用。

激发辐射可以在衬底表面上形成任何合适的空间图案。在一些示例中，空间图案包括以下之一：一维空间周期性图案；二维空间周期性图案；或者圆形对称的周期性图案。可以理解，可以采用任何合适的空间图案。在一些示例中，可以采用特定的空间图案来产生具有一个或更多个有益特性的特定材料效应。

可以以任何合适的方式生成空间图案。在一些示例中，激发辐射包括至少第一激发束，并且可以通过使用辐射形成元件来产生，以便使得在衬底的表面上形成空间图案。在一个示例中，激发辐射包括第一激发束和第二激发束，并且空间图案被形成为第一激发束和第二激发束之间的干涉图案。在另一示例中，激发辐射包括第一激发束，并且辐射形成元件包括空间光调制器。

在第二步骤502中，测量与由结构614散射的反射材料效应612相关联的至少一种效应610。可以使用合适的检测器616以任何合适的方式测量该效应。如上所述，在一些示例中，该效应包括衬底表面处的折射率的改变。在其它示例中，该效应包括衬底表面的物理移位。在另外的示例中，该效应包括折射率的改变和物理移位两者。将认识到，在至少一些示例中，该效应依赖于反射材料效应和/或衬底的一个或更多个层的一个或更多个特性。

任何合适类型的测量和/或检测器都可以用于执行测量步骤。在一些示例中，检测器是以下之一：干涉仪；暗场检测器；差分检测器；无透镜检测系统；单像素检测器；相位对比度检测器；或CCD检测器。应当理解，在一些示例中，用于测量效应的特定的类型或多个类型的测量以及检测器的类型依赖于测量中的效应的特性。例如，如果该效应包括折射率的变化，则该效应可以作为衬底表面的反射率的变化而进行测量。在另一个示例中，如果该效应包括物理移位，则测量可以作为相移来测量。在其它示例中，该效应可以包括折射率的改变和物理移位两者。下面将更详细地讨论多个示例性测量方法和设备。

在第三步骤503中，基于至少一个测量的效应导出结构的至少一个特性。可以以适当的方式执行导出步骤。在一个示例中，导出步骤由处理单元618执行。

现在将参考图7和8讨论测量方法的第一具体示例性实施方式以及可以实施该测量方法的设备。将理解，以下讨论的具体实施方式仅仅是示例性的，而不以任何方式旨在限制本公开的范围。还将理解，可以设想可以在诸如参考在上文中图2描述的设备中实施的多个特定的实施方式。此外，为了便于与图6比较，与图6的相应元件相似的图8的元件用与图6中使用的那些相似的附图标记来标注，但是用前缀"8"代替"6"。

在第一步骤701中，用激发辐射804a、804b照射衬底802。激发辐射在衬底的表面上形成空间图案808。激发辐射引起材料效应806传播通过衬底。应当注意，空间图案作为线性正弦曲线的示意性表示仅是为了示例性目的，如下文进一步详细讨论的。

可以以任何合适的方式提供激发辐射。在本示例中，激发辐射包括第一激发分量804a和第二激发分量804b。第一激发分量和第二激发分量被朝向衬底表面引导，从而在衬底表面上形成空间图案。应当认识到，尽管图8中仅示出了两个激发分量，但是可以使用任何合适数目的激发分量。

可以使用任何合适的空间图案。将认识到，空间图案的具体实现可以依赖于激发辐射和提供激发辐射的方式。在一些示例中，空间图案包括以下之一：一维空间周期性图案；二维空间周期性图案；或者圆形对称的周期性图案。在一个示例中，空间图案是周期性线性干涉图案。可以理解，图案可以形成为与结构的至少一个特性相匹配。

在第二步骤702中，用测量辐射820照射衬底。可以使用任何合适的测量辐射。在一些示例中，可以根据衬底的至少一个层的一个或更多个特性或材料属性来选择测量辐射的一个或更多个特性。在示例中，测量辐射被优化以便使由衬底散射的辐射量最大化。测量辐射可以由适当的照射系统(未示出)以任何适当的方式传输。在一些示例中，本公开的照射系统可以与设备(例如光刻设备)的至少一个其它光学系统共享一个或更多个光学部件。

在第三步骤703中，接收已经被衬底散射的散射测量辐射822，其中散射测量辐射表示至少一种效应。如上所述，散射测量辐射的一个或更多个特性将通过表面效应来修改。根据所采用的测量方法以及照明辐射的属性，可以产生额外的散射辐射824。在一些示例中，散射辐射被分成多个衍射级，其中仅所述多个衍射级中的一个特定衍射级可用于特定测量。可以以适当的方式处理任何额外的散射辐射。在一些示例中，额外的散射辐射可以用于额外的或替代的测量。在其它示例中，额外的散射辐射可以被阻挡或转向束流收集器(未示出)。

散射测量辐射可以以适当的方式在检测器816处被接收。可以使用任何合适类型的检测器，例如CCD检测器。检测器的选择可以依赖于测量中所采用的辐射类型。除了检测器之外，可以提供任何合适数目的光学部件826，例如以成形或优化散射辐射。检测器可以被布置成检测散射辐射的特定子集。在一些示例中，其中散射辐射被散射成在衬底表面散射的多个衍射级，检测器被布置成接收'+1'级衍射辐射。在其它示例中，检测器可以接收"0"级衍射辐射。在另外的其它示例中，‘-1’级衍射辐射可以由检测器接收。在其他示例中，检测器可以被布置成接收衍射级的组合。

在第四步骤704中，基于至少一个测量的效应导出结构的至少一个特性。如上所述，例如，可以以任何适当的方式执行，通过连接到检测器的处理单元(未示出)来执行所述导出。随后，可以以适当的方式使用所导出的特性，例如以控制光刻设备中的其它层的沉积。

现在将参考图9讨论其中可以实施上述方法的测量设备的第二具体示例性实施方式。为了便于与图8进行比较，图9中与图8中的相应元件相似的元件用与图8中所用的那些相似的附图标记来标注，但是用前缀"9"代替"8"。为了简明起见，下面将仅详细描述与参考图8描述的那些不同的特征。

在该示例性实施方式中，散射辐射922包括已经被衬底902直接散射的辐射(例如镜面反射)。散射辐射922在检测器916处被接收。

在该示例中，激发辐射904a、904b由一对具有非常短的脉冲时间的激光辐射源提供。激发辐射在衬底902的表面上产生空间图案。该空间图案在非常短的时间段(通常以ps(即皮秒)为单位所测量的)之后消失。空间图案又产生材料效应(例如声波)，该材料效应被结构914反射，如在前面的示例中所述的。

材料效应产生通过用测量辐射920照射衬底而测量的效应。在本示例中，该效应包括对在检测器916处接收的散射测量辐射信号922的调制。

在一些示例中，除了检测器之外，可以提供任何合适数目的光学部件926，例如以成形或优化散射辐射922。在特定的示例中，一个或更多个进一步的额外的光学部件928(例如，束阻挡元件、衰减元件或相位延迟元件)可以被包括在光学系统中。

现在将参考图10至12讨论根据本发明第四方面的用于测量衬底上的结构的另一示例性方法和设备。结构1014位于沉积在衬底表面上的至少一个层的下方。然而，应注意，尽管在本示例中仅图示单个层，但所述方法同样可很好地用于具有多个沉积层的衬底。

如从现有技术中已知的，声波可以用于检测隐藏在光学不透明层(例如金属)下方的结构。这个构思对于通过光刻术中通常遇到的各种材料的厚的多层叠层的对准、CD(临界尺寸)和其它形式的晶片量测是有用的，只要也可满足所需的分辨率和灵敏度。

此外，已知超快激光器可以在不同材料内产生声波(参见，例如，Ruello等人，Ultrasonics 56，21(2015))。因此，在过去的几年中，激发测量方法已经被用于检测激光产生的声波(AW)。声波可以产生两种效应，这两种效应可以用光学方法观察到，(1)传播的应变引起金属晶格的移位，以及(2)与声波相关的应力经由光-弹性效应引起介电常数的变化(参见例如Matsuda等人，Ultrasonics 56，3(2015))。在测量所述测量束的反射的同时扫描激发和测量脉冲之间的延迟时间返回振荡信号，该振荡信号揭示声波通过样本的传播。

还已知的是，光学量测在分辨率上受衍射极限的限制，衍射极限由检测系统的数值孔径(NA)和光的波长确定。尽管对准和重叠仍然可以通过使用重复结构(例如光栅1014)来实现亚纳米的位置分辨率，但是可以使用的标识的节距受到光学衍射极限的限制。具有超过光学衍射极限的较高空间分辨率将使得能够使用在一分辨率下的(at-resolution)量测目标或者甚至装置上的对准和重叠，并且对于光学CD量测具有大的优点。

因此，在本发明的第四方面中，利用光学诱发的声波来"看穿"不透明层(例如金属层)。特别地，在一个或更多个层下方的结构1014的声反射返回到表面1002，并且当它们使表面1002移位并修改例如该材料的折射率时，可通过光学装置检测。光诱发声波(AW)可以具有10-100nm范围内的波长，原则上，这允许比光学方法高很多的分辨率。

本发明的第四方面可以实现10-50nm范围内的空间分辨率，使其可用于CD量测和掩模缺陷检查。此外，可以考虑更复杂的任务，例如边缘放置误差，因为本发明的方法的第四方面不需要重复的结构来实现这个分辨率。而且，它使得能够使用更小节距的目标用于对准应用。

在本发明的第四方面中，在表面1002处光学地检测声波1012的衍射图案1010。在可以检测返回声波1012的远场声波衍射图案的情况下，结构1014的分辨率可以由衍射图案1010的声波数值孔径(NA)(即，声波信号的最大检测衍射角)和声波波长来确定，而不是由光学检测系统的分辨率来确定。

本发明第四方面的构思在图10(a)、(b)中被示出，其中声波回波1012从一组埋入的纳米结构1014反射，并通过例如金属的层返回到表面1002。如上所述，声波1012的衍射在表面1002处产生远场衍射图案1010。如图10(b)所示，具有与声波波长(例如10-100nm)相当的尺寸的缺陷1008可以引起在表面1002处可检测的显著声波散射。

衍射的相关性可以由菲涅耳数F＝a²/(Lλ)量化，其中‘a’是衍射物体的尺寸，‘L’是传播距离，λ是波长。当‘F’＜＜‘1’时，衍射被认为在远场中，而对于F＞＞‘1’，衍射可能是不显著的，并且观察到物体的图像。对于纳米结构(例如‘a’＜100nm)，例如1μm的典型层厚度和10-100nm范围内的波长的情况，远场衍射被预期是相关的机制。

图11显示了在两个不同时间点(a)在从埋入的纳米结构1014反射之前和(b)在从埋入的纳米结构1014反射之后的样品内部的移位场(即，声波响应)的图示。显示了当声波(AW)的衍射1016返回时，表面处的移位不类似于埋入的物体1014的形貌，而是示出了作为声波(AW)的衍射1016的结果的调制。

本发明第四方面的一个重要方面是，通过记录一系列图像作为激发束和测量束之间的时间延迟的函数来测量声波衍射图案的时间演变(即瞬态性质)。如图11(b)所示，衍射波1016以不同角度从结构中射出，因此较高角度分量的检测需要从激发开始的较长时间延迟。为了记录高NA图案，可能需要几纳秒量级的激发和测量之间的时间延迟。这可以例如通过机械延迟线或合适的电子方法来实现。

重建算法从可用的声波衍射场1016获取物体(即，结构)。由于可以测量这一场的幅度和/或相位，因此这可以使用傅立叶变换方法(在远场衍射的情况下)或用于近场(菲涅耳)衍射的基于波传播的方法来实现。例如，如果测量表面处的声波(AW)的相位和幅度，则可以利用所述层的信息和测量的声波场作为输入的反向传播算法来以数值的方式重建埋入的物体(即，结构1014)的图像。

(i)实施例

对于5μm厚的不透明层，在10×10μm的区域上对返回的声波回波的光学检测导致0.5的NA。这允许对于20nm的声波波长R＝λ/2NA＝20nm的空间分辨率。光学检测系统的分辨率确定衍射图案的采样密度，其确定重建图像的视场。对于200nm的光学分辨率，所述的几何形状可以提供被细分为50×50个像素的'1×1'μm的图像尺寸。

图12示出了激发测量系统2000和用于检测光学不透明层1002下方的子表面结构1014的设置的示例性实施例。激发脉冲1004在不透明层1002中发射声波，并且时间延迟的测量脉冲1020检测返回的回波。光学成像系统2002获取衍射图案的空间结构。对于远场声波衍射图案，光学系统2000的NA确定重建的埋入的物体(即，结构1014)的视场。

(ii)示例-第一对准实施例：

目标是已知的光栅1014，因此，在预定的角度可以预期不同的声波衍射级。

合适的系统可以包括：

(1)用于光声产生和检测的泵浦-探头系统2000，

(2)在激发斑(表面上的区域)周围的几个(通常两个)预定义的部位处的高NA空间分辨检测，

(3)光学系统2002，其可以检测两个衍射级之间的相位差，以及

(4)对准传感器电子装置和算法。

现在，合适的检测系统仅需要分辨返回到表面的+/-第一声波衍射级。在远场衍射的情况下，那些衍射回波可以与激发斑位置空间上分离(参见下面的示例)。由于激发和返回回波之间的时间差，仍然需要时间延迟的测量。然而，对于已知的层厚度，可以在对应于第一衍射级的已知的时间延迟附近，利用有限的激发测量时间延迟扫描来进行检测。

这提供了与光学对准相比对更小的光栅节距敏感的优点。例如，入射到具有50nm线的光栅上的50nm声波可以导致30度角的第一级衍射。对于1μm厚的层，返回回波可以在表面处移位0.58μm，并且到达大约360ps的激发测量延迟时间(准确的计时依赖于不透明层中的声速)。利用紧密聚焦的激发斑(表面上的区域)，可以在空间上分辨这种返回的衍射斑。

(iii)示例-第二对准实施例：

光栅1014被更大的激发斑延伸和照射，并且返回的声场也将形成空间延伸的衍射图案。根据声波波长、层厚度和材料，可以利用Talbot效应在表面1002处产生光栅状衍射图案。该衍射图案的节距和相位可以直接与埋入的光栅(即，结构1014)相关联，因此可以在衍射光栅上执行对准。对于一些参数，Talbot效应可以导致表面光栅具有可以比埋入的光栅(即，结构1014)的节距小2到4倍的节距。

为了实现第二对准实施例，该系统可以要求：

(1)一种用于光声产生和检测的泵浦-探针系统，

(2)一种类似于SMASH的传感器(Smart Alignment Sensor Hybrid，ASML)用以检测衍射光栅。

衍射声波光栅的检测可以以固定的激发测量时间延迟来执行。

对于本发明第四方面的任何实施例，本领域技术人员应当理解，多个或制定形状的激发脉冲可以用于修改声波激发谱，例如具有更加单色的声波。此外，相关的声频可以在一百GHz范围内，因此可以利用激发测量扫描直接对声场进行采样(不需要干涉测量)。而且，可以理解，可实现的分辨率实际上将依赖于声波(AW)的衰减，并且由于高角度衍射比镜面反射行进更长的距离，所以高k分量可以被更多地衰减，有效地限制了声波NA。此外，声波(AW)也可以使用红外或极紫外范围内的波长在光学透明的表面层中发射。另外，‘t’检测步骤也可以潜在地用原子力显微镜(AFM)进行，从而提供衍射图案的改进的采样。但是，在这种实施例中，泵浦束的光学访问可能潜在地是有问题的。

现在参考图13和14，根据本发明的第五方面讨论了用于测量衬底上的结构的另一示例性方法和设备。

本发明的这个实施例利用由飞秒激光脉冲激发的热电子的扩散对比度来检测衬底上的埋入的结构。这里，热电子能量从表面附近的区域扩散出的扩散速度(由光学趋肤深度确定)受金属(例如金属A)的厚度和埋入在金属A内或下方的、但与金属A接触的另一种金属(例如金属B，其可以是与金属A相同的金属材料)的存在的影响。图13示出了第五实施例的简化图示，其中(a)激发束(例如飞秒激光脉冲)撞击金属(例如金属A)，(b)然后在光学趋肤深度处产生热电子，(c)热电子能量扩散到金属(例如金属A)中，以及(d)由于光栅的‘谷’和‘脊’上方的不同扩散量，在顶表面处引起空间上周期性的电子温度梯度。图13(e)是‘热’和‘冷’之间的颜色编码的温度刻度。

接下来是本发明第五方面的实施例的几个应用示例。

(iv)实施例-对准：

本发明的第五方面的实施例适于定位埋入的对准光栅的位置。隐藏的光栅将在顶面引起空间上周期性的电子温度(参见图13(d))。图14(a)显示了在从玻璃衬底侧激发和测量时，在顶部具有40nm金光栅的100nm金层上的‘原理验证’实验的结果。在具有金光栅的区域中，由于该电子温度对比度，观察到衍射信号。接近零的时间延迟的尖峰是由于这种对比度。在时间上随后观察到声波回声。电子对比度尖峰的衍射效率为5×10^-8。

(v)示例-缺陷检查：

本发明第五方面的实施例适于检测金属中缺陷的存在。金属中缺陷的存在可能导致表面处电子温度分布的变化。因此，利用这种技术可以检测亚波长尺寸的缺陷。

(vi)示例-电接触检查：

本发明第五方面的实施例适于检查电接触和电绝缘。两种金属之间的完好电接触使得电子能量能够从一种金属传递到另一种金属。这影响电子能量扩散，其又改变了在顶部表面处的电子温度。这种技术比使用例如高能电子来检查电接触快很多。光学激发测量型传感器也可以更节省成本并且还能够检查更大的区域。

(vii)通过金属层的示例-重叠：

本发明的第五方面的实施例适于用在例如Yieldstar(ASML)的系统中，以测量抗蚀剂光栅和埋入的目标光栅之间的重叠。电子温度对比度可以给出下面的光栅的位置，并且通过将其与来自抗蚀剂光栅的衍射信号进行比较，提供重叠。

将理解，上述具体示例性实施方式仅用于示例性目的。在本公开的范围内可以设想替代的实施方式，其中的一些具有额外的或替代的技术益处或优点。

仅仅通过举例的方式，可使用使用参考臂的干涉检测器来代替基于CCD的检测器或与基于CCD的检测器组合。在一些示例中，干涉测量检测可以使得能够分别测量表面移位和折射率对表面效应的贡献，从而增加检测器的灵敏度和/或相对于检测器噪声的信号强度。

类似地，可以提供辐射作为窄束或斑扫描系统，其中激发辐射或照射辐射之一或两者被聚焦到辐射斑并横跨衬底表面进行空间扫描。

此外，除了或作为传统光学系统的替代，使用基于透镜的光学部件，可以设想无透镜光学系统。在这种实施方式中，提供给衬底表面的照射辐射被散射成衍射图案，该衍射图案可以在合适的检测器处被接收。在这种示例中，在导出步骤期间可以采用适当的相位获取算法，以基于接收到的衍射图案来导出结构。在一些这样的示例中，可以采用额外的算法和/或导出步骤来执行进一步的校正(例如，像差校正)和/或分辨率改进。

应当理解，在测量设备的前述特定示例性实施方式中示出的辐射检测系统仅是示例性的。还将理解，可以设想和实施替代的辐射检测系统。在各种示例中，检测器是以下之一：干涉仪；暗场检测器；差分检测器；无透镜检测系统；单像素检测器；相位对比度检测器；或CCD检测器。

虽然在本文中对光刻设备用于集成电路的制造进行了具体参考，但是，应该理解，这里所述的光刻设备可以具有其他应用，诸如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的上下文中，这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文所指的衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在可应用的情况下，可以将本文的公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如用于产生多层IC，使得本文使用的术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

尽管上文已经具体参考了在光学光刻术的上下文中使用本发明的实施例，但是应当理解，本发明可以用于其他应用，例如压印光刻术，并且在上下文允许的情况下，不限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。图案形成装置的形貌可以被压制到被提供给衬底的抗蚀剂层中，因此通过应用电磁辐射、热、压力或者它们的组合固化抗蚀剂。在抗蚀剂被固化之后所述图案形成装置被从抗蚀剂移走，从而在其中留下图案。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，所述电磁辐射包括紫外(UV)辐射(例如具有或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5nm至20nm的范围内的波长)以及诸如离子束或电子束等粒子束。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的和静电的光学部件。

尽管上文已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实施。例如，本发明可以采取包含一个或更多个描述上述方法的机器可读指令序列的计算机程序或于其中存储该计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

本发明的替代应用也是可能的。这种应用的一个示例可以用于在正使用薄层的过程中的品质控制。本发明的应用不透明层可以用于检测不透明层下方的衬底中的缺陷和/或瑕疵。再进一步，它可以用于确定粘合剂或其它材料的品质。

另一替代应用的示例可以是确保某些昂贵的物品和/或文件的安全性，例如钞票或护照。它将提供增加眼睛不可见的结构的可能性，因为它们隐藏在所述层的下方。

在另一个示例中，可以提供使用根据本发明的方法读出的紧凑的信息载体。

以上描述旨在是说明性的而非限制性的。因此，本领域技术人员将明白在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所述的本发明进行修改。

Claims

1.一种用于测量衬底上的结构的方法，所述结构位于沉积在所述衬底上的至少一个层下方，所述方法包括：

基于所测量的至少一种效应导出所述结构的至少一个特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量步骤包括：

用测量辐射照射所述衬底；和

接收由所述衬底散射的散射测量辐射，其中所述散射测量辐射表示所述至少一种效应。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中接收散射测量辐射包括使用检测器，其中所述检测器是下述中的一个：干涉仪；暗场检测器；差分检测器；无透镜检测系统；单像素检测器；相位对比度检测器；或CCD检测器。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述激发辐射包括至少第一激发束，并且其中用激发辐射照射所述衬底的步骤包括：

使用辐射形成元件，以便使所述至少第一激发束在所述衬底的表面上形成所述空间图案。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述衬底的表面上的至少一种效应包括以下中的至少一种：所述衬底的表面的物理移位；或所述衬底的表面的至少一个光学属性的变化，或所述衬底的表面的至少一个物理量的变化。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一种效应形成为所述衬底的表面上的空间周期性图案。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述至少一种效应是所述衬底的表面上的瞬态的图案。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述瞬态的图案是所述结构的至少一部分的衍射图案。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述测量步骤包括：

在距激发时间的一个或更多个预定的时间间隔处用测量辐射照射所述衬底，和

在一个或更多个预定的时间间隔中的每一个时间间隔处，接收由所述衬底散射的散射测量辐射，其中所述散射测量辐射表示在相应的一个或更多个预定的时间间隔处的所述瞬态的图案。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述瞬态的图案是空间周期性图案。

11.根据权利要求9和10中任一项所述的方法，其中在所述激发区域的一个或更多个预定部分处用测量辐射照射所述衬底。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中所述激发辐射被配置成产生与所述结构的周期性图案直接对应的衍射效应。

13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述材料效应是声波。

14.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述材料效应是热扩散。

15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述测量辐射的至少一个特性能够根据所述衬底的至少一个层的一个或更多个特性或材料属性来选择。

16.一种光刻设备，包括用于执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法的装置。

17.一种光刻系统，包括根据权利要求16所述的光刻设备。

18.一种制造器件的方法，其中通过使用光刻设备由光刻过程在一系列衬底上形成器件特征，并且其中使用根据权利要求1至15中任一项所述的方法测量衬底的属性，并且其中使用测量的属性来调整所述光刻过程的参数。

19.一种计算机程序产品，包括用于实施根据权利要求1至15中任一项所述的方法的一个或更多个机器可读指令序列。