CN110603492B - 量测传感器、光刻装置以及用于制造器件的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种量测传感器装置及其相关方法。量测传感器装置包括：照射系统，可操作用于利用具有第一偏振状态的照射辐射来照射衬底上的量测标记；以及光学收集系统，被配置为在照射辐射被量测标记散射之后收集散射辐射。量测标记包括主结构，并且相对于第一偏振状态改变主要通过主结构的散射得到的散射辐射的第一部分的偏振状态和主要通过除主结构之外的一个或多个特征的散射得到的辐射的第二部分的偏振状态中的至少一个，使得散射辐射的第一部分的偏振状态不同于散射辐射的第二部分的偏振状态。量测传感器装置还包括光学过滤系统，光学过滤系统基于其偏振状态滤除散射辐射的第二部分。

Description

量测传感器、光刻装置以及用于制造器件的方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2017年5月8日提交的EP申请第17169909.3号的优先权，并且通过引用将其全部并入本文。

技术领域

本发明涉及可用于例如通过光刻技术制造器件的方法和装置、以及使用光刻技术制造器件的方法。更具体地，本发明涉及量测传感器，并且更具体地涉及位置传感器和用于确定衬底上标记的位置的方法。

背景技术

光刻装置是一种将期望图案施加在衬底上(通常在衬底的目标部分上)的机器。例如，光刻装置可用于制造集成电路(IC)。在这种情况下，图案化设备(可备选地称为掩模或中间掩膜)可用于生成将形成在IC的各层上的电路图案。该图案可转移到衬底(例如，硅晶圆)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个或多个管芯)。图案通常经由成像转移到衬底上设置的辐射敏感材料(光刻胶)层上。一般地，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常称为“段”。

在复杂器件的制造中，通常执行许多光刻图案化步骤，从而在衬底上的连续层中形成功能特征。因此，光刻装置性能的一个关键方面是相对于在先前层中(由相同装置或不同的光刻装置)放置的特征正确且精确地放置所施加图案的能力。为此，衬底设置有一个或多个集合的对准标记。每个标记都是其位置可在稍后使用位置传感器(通常是光学位置传感器)测量的结构。光刻装置包括一个或多个对准传感器，通过这些传感器可以精确地测量衬底上标记的位置。从不同制造商和同一制造商的不同产品中已知不同类型的标记和不同类型的对准传感器。当前光刻装置中广泛使用的传感器类型基于在US 6961116(den Boef等人)中描述的自参考干涉仪。通常，单独测量标记以获得X和Y位置。然而，组合X和Y测量可使用在公开的专利申请US 2009/195768A(Bijnen等人)中描述的技术来执行。在US2015355554A1(MAthijssen)、WO2015051970A1(TinneMAns等人)中描述了这些传感器的修改和应用。所有这些公开内容都通过引用并入本文。

在包含对准标记的层上方施加新层会导致使用位置传感器(或对准传感器)获得的位置信号受损。当至少一个覆盖层包括不透明材料时，这尤其存在问题。这种材料的一个示例是非晶碳。为了在这样的层中精确地定位器件图案，一种方法可包括在层中切割开口以漏出下面的对准标记。这些窗口可相对粗略地定位，但所需的精度仍然需要一些方法来确定下层标记的位置。

以这种方式切割开口要求额外的处理步骤和费用。因此，另一个建议是使用可穿透不透明层的一个或多个较长波长的辐射(例如红外线)。然而，用于这种测量的晶圆质量(WQ)可能仍然很低(例如，10^-6)。晶圆质量是实际对准信号强度相对于由基准标记生成的信号的测量(比率)。在如此低的晶圆质量下，由于覆盖层中的残余拓扑或粗糙度，散射到目标衍射级的表面会引起对准偏移。此外，由于零阶散射和重影而引起的背景光会限制再现性。

发明内容

在第一方面中，本发明旨在在低晶圆质量下提供改进的测量精度。

在第一方面中，本发明提供了一种量测传感器系统，包括：照射系统，可操作用于利用具有第一偏振状态的照射辐射来照射衬底上的量测标记；光学收集系统，被配置为在所述照射辐射被所述量测标记散射之后收集散射辐射，所述量测标记包括主结构并且可操作用于相对于所述第一偏振状态改变主要通过所述主结构的散射得到的散射辐射的第一部分的偏振状态和主要通过除所述主结构之外的一个或多个特征的散射得到的辐射的第二部分的偏振状态中的至少一个，使得散射辐射的所述第一部分的偏振状态不同于所述散射辐射的所述第二部分的偏振状态；以及光学过滤系统，可操作用于基本上基于偏振状态滤除散射辐射的所述第二部分。

在一个实施例中，散射辐射的所述第二部分主要包括已被形成在主结构上方的至少一层或多层散射的辐射。

在一个实施例中，所述光学过滤系统至少包括用于基于偏振状态阻挡散射辐射的所述第二部分的偏振器件。

在一个实施例中，量测传感器装置包括第一处理分支和第二处理分支，每个分支用于处理所述散射辐射，并且所述偏振器件包括偏振分束器，该偏振分束器可操作用于将散射辐射的所述第一部分的至少一些定向到所述第一处理分支并且将所述散射辐射的所述第二部分定向到所述第二处理分支。

在一个实施例中，所述光学过滤系统还包括至少一个波片器件，其可操作用于将散射辐射的第一部分的至少一些的偏振状态旋转到更适合处理的偏振状态。

在一个实施例中，所述量测标记可操作用于将散射辐射的所述第一部分的偏振状态改变为第二偏振状态，而不改变散射辐射的所述第二部分的偏振状态，使得散射辐射的所述第二部分基本上保持第一偏振状态。在又一实施例中，所述主结构周期性结构，该周期性结构具有可操作用于衍射所述照射辐射的第一节距，该周期性结构以第二节距被划分为子分段，该第二节距可操作用于改变散射辐射的第一部分的偏振状态。

在一个实施例中，第一偏振状态是第一圆偏振状态，并且第二偏振状态是第二圆偏振状态，第二圆偏振状态与第一圆偏振状态的方向相反。在又一实施例中，光学过滤系统包括至少一个四分之一波片，用于将具有第一圆偏振状态的散射辐射的第一部分和具有第二圆偏振状态的散射辐射的第二部分转换为相互正交的线性偏振状态，使它们能够分离。

在一个实施例中，第一偏振状态是线性偏振状态。在又一实施例中，光学过滤系统可操作用于仅将具有与所述第一偏振状态正交的偏振状态的散射辐射传送到处理系统。

在一个实施例中，量测标记可操作用于将散射辐射的第一部分的偏振状态改变为第二偏振状态，第二偏振状态与第一偏振状态正交。

在一个实施例中，量测传感器装置是位置传感器，还包括至少一个处理系统和辐射检测系统。

在一个实施例中，光学过滤系统用于基本上不滤除至少部分地与第一定位阶段中使用的照射波长范围相对应的第一波长范围内的散射辐射的第二部分；并且滤除至少部分地与第二定位阶段中使用的照射波长范围相对应的第二波长范围内的散射辐射的第二部分。

在一个实施例中，所述第一定位阶段是对第一量测标记执行的粗略定位阶段，并且所述第二定位阶段是对第二量测标记执行的精细定位阶段，并且其中只有所述第二量测标记可操作用于执行偏振状态的所述改变。

在第二方面中，本发明提供了一种测量量测标记的方法，包括：利用具有第一偏振状态的照射辐射来照射衬底上的量测标记；在所述照射辐射被所述量测标记散射之后收集散射辐射，所述量测标记包括主结构并且可操作用于相对于所述第一偏振状态改变主要通过所述主结构的散射得到的散射辐射的第一部分的偏振状态和主要通过除所述主结构之外的一个或多个特征的散射得到的辐射的第二部分的偏振状态中的至少一个，使得散射辐射的所述第一部分的偏振状态不同于所述散射辐射的所述第二部分的偏振状态；以及基于偏振状态滤除散射辐射的所述第二部分。

在一个实施例中，散射辐射的所述第二部分主要包括已经至少从形成在主结构上方的一层或多层散射的辐射。

在一个实施例中，该方法还包括：使用偏振分束器来执行过滤；以及与散射辐射的所述第二部分的处理独立地处理散射辐射的所述第一部分中的至少一些。

在一个实施例中，该方法还包括：将散射辐射的至少第一部分的偏振状态旋转到更适合处理的偏振状态。

在一个实施例中，所述量测标记将散射辐射的第一部分的偏振状态改变为第二偏振状态，而不改变散射辐射的第二部分的偏振状态，使得散射辐射的第二部分基本上保持所述第一偏振状态。

在一个实施例中，所述主结构包括周期性结构，该周期性结构具有可操作用于衍射照射辐射的第一节距，该周期性结构以第二节距被划分为子分段，该第二节距可操作用于改变散射辐射的第一部分的偏振状态。

在一个实施例中，所述第一偏振状态是第一圆偏振状态，并且所述第二偏振状态是第二圆偏振状态，所述第二圆偏振状态与所述第一圆偏振状态的方向相反。

在一个实施例中，该方法还包括：将具有第一圆偏振状态的散射辐射的第一部分和具有第二圆偏振状态的散射辐射的第二部分转换为相互正交的线性偏振状态，使它们能够分离。

在一个实施例中，所述第一偏振状态是线性偏振状态。在又一实施例中，该方法还包括过滤，包括仅将具有与第一偏振状态正交的偏振状态的散射辐射传送用于处理。

在一个实施例中，该方法还包括：量测标记可操作用于将散射辐射的第一部分的偏振状态改变为第二偏振状态，第二偏振状态与第一偏振状态正交。

在一个实施例中，不对至少部分地与第一定位阶段中使用的照射波长范围相对应的第一波长范围内的散射辐射执行过滤步骤，但是对至少部分地与第二定位阶段中使用的照射波长范围相对应的第二波长范围内的散射辐射执行过滤步骤。

在一个实施例中，第一定位阶段是对第一量测标记执行的粗略定位阶段，并且第二定位阶段是对第二量测标记执行的精细定位阶段，其中只有第二量测标记用于改变散射辐射的至少一些的偏振状态。

本发明还提供了一种制造器件的方法，其中，使用光刻工艺将器件图案施加于衬底，该方法包括：通过参考形成在衬底上的一个或多个标记的测量位置来定位所施加的图案，使用第一方面的量测传感器系统获得测量位置。

本发明还提供了一种用于将图案施加于衬底的光刻装置，该光刻装置包括第一方面的量测传感器系统。

根据考虑下面描述的示例，将理解本发明的上述和其他方面。

附图说明

现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1示出了光刻装置；

图2示意性示出了图1的装置中的测量和曝光处理；

图3示意性示出了使用位置传感器来测量形成在衬底上的目标结构的位置以及不透明覆盖结构的问题；

图4示意性示出了可根据本发明的一个实施例适用的位置传感器；

图5示意性示出了通过具有(a)小表面拓扑和(b)相对较大的表面拓扑的覆盖层测量对准标记的问题；

图6示出了测量光瞳上的低晶圆质量的问题；

图7示意地示出了根据本发明的第一实施例的位置传感器的光学系统；

图8示意性示出了根据本发明的第二实施例的位置传感器的光学系统；

图9示意地示出了根据本发明的第三实施例的位置传感器的光学系统；

图10示意性示出了根据本发明的第四实施例的位置传感器的光学系统；

图11示意性示出了根据本发明的第五实施例的位置传感器的光学系统。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，有益地呈现可实施本发明实施例的示例环境。

图1示意性示出了光刻装置LA。该装置包括：照射系统(照射器)IL，被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)；图案化设备支撑件或支撑结构(例如，掩膜台)MT，被构造为支撑图案化设备(例如，掩模)MA，并且连接至被配置为根据特定参数精确地定位图案化设备的第一定位器PM；两个衬底台(例如，晶圆台)WTa和WTb，每一个都被构造为保持衬底(例如，涂覆光刻胶的晶圆)W，并且每一个都连接至被配置为根据特定参数精确地定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，被配置为通过图案化设备MA将赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。参考框RF连接各个部件，并且用作用于设置和测量图案化设备和衬底以及它们上的特征的位置的参考。

照射系统可包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其它类型的光学部件或者任何它们的组合，用于引导、成形或控制辐射。

图案化设备支撑件MT以取决于图案化设备的定向、光刻装置的设计以及其他条件(诸如图案化设备是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案化设备。图案化设备支撑件可使用机械、真空、静电或其他夹紧技术来保持图案化设备。图案化设备支撑件MT可以是框架或台，例如可以根据需要固定或可移动。图案化设备支撑件可确保图案化设备处于期望位置(例如，相对于投影系统)。

本文使用的术语“图案化设备”应广义地解释为可用于在其截面中施加具有图案的辐射束的任何设备，诸如在衬底的目标部分中创建图案。应注意，赋予辐射束的图案可以不精确地对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。

如本文所示出的，该装置是透射型(例如，使用透射式图案化设备)。备选地，该装置可以是反射型(例如，使用如上所述类型的可编程反射镜阵列或者使用反射掩模)。图案化设备的示例包括掩模、可编程反射镜镜阵列和可编程LCD面板。本文对术语“中间掩膜”或“掩模”的任何使用可被视为与更一般的术语“图案化设备”同义。术语“图案化设备”也可被解释为以数字形式存储用于控制这种可编程图案化设备的图案信息的设备。

本文使用的术语“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、反射、折反射、磁性、电磁和静电光学系统，或者任何它们的组合，视所使用的曝光辐射或其他因素(诸如浸液的使用或真空的使用)而定。本文对术语“投影透镜”的任何使用可被视为与更一般的术语“投影系统”同义。

光刻装置也可以是以下类型：衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸液也可以应用于光刻装置中的其他空间，例如在掩模和投影系统之间。在本领域中，浸没技术在增加投影系统的数值孔径方面是众所周知的。

在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。源和光刻装置可以是单独的实体，例如当源是准分子激光器时。在这种情况下，源不被视为形成光刻装置的一部分，并且辐射束从源SO开始借助于束传送系统BD(例如，包括合适的定向镜和/或束扩展器)而传送到照射器IL。在其他情况下，源可以是光刻装置的集成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL以及束传送系统BD(如果需要的话)可称为辐射系统。

例如，照射器IL可包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD、积分器IN和聚光器CO。照射器可用于调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到在图案化设备支撑件MT上保持的图案化设备MA上，并且通过图案化设备进行图案化。穿过图案化设备(例如，掩模)MA，辐射束B通过投影系统PS，投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量设备、线性编码器、2D编码器或电容传感器)，衬底台WTa或WTb可以被精确地移动，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(图1中未明确示出)可用于相对于辐射束B的路径精确地定位图案化设备(例如，掩膜)MA，例如在从掩膜库机械检索之后或者在扫描期间。

图案化设备(例如，掩模)MA和衬底W可使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管衬底对准标记被示为占用专用目标部分，但它们可位于目标部分之间的空间(这些被已知为划线对准标记)。类似地，在图案化设备(例如，掩模)MA上设置多个管芯的情况下，掩模对准标记可位于管芯之间。小的对准标记也可以包括在管芯内的器件特征中，在这种情况下，期望标记尽可能小并且不需要与相邻特征不同的成像或处理条件。下面进一步描述检测对准标记的对准系统。

所示装置可用于多种模式。在扫描模式中，同步地扫描图案化设备支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单个动态曝光)。衬底台WT相对于图案化设备支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向可通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制单个动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。其他类型的光刻装置和操作模式也是可能的，这在本领域中是众所周知的。例如，已知步进模式。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案化设备保持静止但具有变化的图案，并且移动或扫描衬底台WT。

还可采用上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变化。

光刻装置LA是所谓的双台(stage)型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站(曝光站EXP和测量站MEA)，衬底台可以在这两个站之间交换。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处曝光时，另一衬底可在测量站处加载到另一衬底台上并执行各种准备步骤。这能够大幅增加装置的吞吐量。准备步骤可包括使用水平传感器LS映射衬底的表面高度轮廓以及使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置。如果位置传感器IF在其位于测量站和曝光站处时不能测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器来使衬底台的位置能够相对于参考框RF在两个站处被跟踪。其他布置是已知和可用的，代替所示的双台布置。例如，已知其中设置衬底台和测量台的其它光刻装置。在执行准备测量时，将它们对接在一起，然后在衬底台经受曝光时解锁。

图2示出了在图1的双级装置中曝光衬底W上的目标部分(例如，管芯)的步骤。在左侧，在虚线框内，在测量站MEA处执行步骤，而右侧示出了在曝光站EXP处执行的步骤。如上所述，不时地，衬底台WTa、WTb中的一个将位于曝光站处，而另一个位于测量站处。为了描述的目的，假设衬底W已经被加载到曝光站中。在步骤200中，通过未示出的机构将新衬底W'加载到装置。为了提高光刻装置的吞吐量，这两个衬底被并行处理。

开始参照新加载衬底W'，其可以是先前未处理的衬底，用新的光刻胶制备用于在装置中首次曝光。然而，一般来说，所描述的光刻工艺将仅仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，使得衬底W'已经通过该装置和/或其它光刻装置若干次，并且可能也要经历后续工艺。特别是对于提高覆盖性能的问题，任务是确保在已经经历一个或多个图案化和处理循环的衬底上在正确的位置施加新图案。这些处理步骤逐步引入衬底中的变形，必须对其进行测量和校正以实现令人满意的覆盖性能。

如刚刚所提到的，先前和/或后续的图案化步骤可以在其他光刻装置中执行，甚至可以在不同类型的光刻装置中执行。例如，器件制造工艺中对诸如分辨率和覆盖的参数要求很高的一些层可以在比要求较低的其他层更高级的光刻工具中执行。因此，一些层可以在浸没型光刻工具中曝光，而其他层则在“干”工具中曝光。一些层可在工作于DUV波长的工具中曝光，而其他层则使用EUV波长辐射曝光。

在202中，使用衬底标记P1等和图像传感器(未示出)的对准测量被用于测量和记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。此外，将使用对准传感器AS测量跨越衬底W'的若干对准标记。这些测量在一个实施例中用于建立“晶圆网格”，其非常精确地映射标记跨越衬底的分布，包括相对于标称矩形网格的任何失真。

在步骤204中，还使用水平传感器LS测量晶圆高度(Z)相对于X-Y位置的映射。通常，高度图仅用于实现曝光图案的精确聚焦。此外，其还可用于其他目的。

当加载衬底W'时，接收选配方案(recipe)数据206，限定将被执行的曝光以及晶圆的特性和其上先前制作和将要制作的图案。向这些选配方案数据添加在202、204处进行的晶圆位置、晶圆网格和高度图的测量，使得可以将一整套选配方案和测量数据208传送到曝光站EXP。例如，对准数据的测量包括以与作为光刻工艺产物的产品图案的固定或名义上固定的关系形成的对准目标的X和Y位置。在曝光之前得到的这些对准数据用于生成对准模型，具有使模型与数据相配的参数。这些参数和对准模型将在曝光操作期间用于校正当前光刻步骤中施加的图案的位置。模型在使用中在测量位置之间内插位置偏差。传统的对准模型可包括四个、五个或六个参数，它们共同限定不同维度上的“理想”网格的平移、旋转和缩放。众所周知，高级模型使用更多参数。

在210中，调换晶圆W'和W，使得测量的衬底W'成为进入曝光站EXP的衬底W。在图1的示例装置中，通过在装置内交换支撑件WTa和WTb来执行这种调换，使得衬底W、W'保持精确夹紧并定位在这些支撑件上，以保持衬底台和衬底本身之间的相对对准。因此，一旦调换了工作台，确定投影系统PS和衬底台WTb(原来是WTa)之间的相对位置是必要的以在曝光步骤的控制中使用衬底W(原来是W')的测量信息202、204。在步骤212中，使用掩模对准标记M1、M2执行中间掩模对准。在步骤214、216、218中，在跨越衬底W的连续目标位置处施加扫描运动和辐射脉冲以完成多个图案的曝光。

通过在曝光步骤的执行中使用在测量站处获得的对准数据和高度图，这些图案相对于期望位置，特别是相对于先前放置在同一衬底上的特征精确地对准。在步骤220中，将现在标记为W”的曝光衬底从装置卸载，以根据曝光图案进行蚀刻或其他工艺。

本领域技术人员应理解，上文的描述是实际制造情况的一个示例中涉及的许多非常详细步骤的简化概述。例如，不是单次进行测量对准，通常会使用相同或不同的标记进行粗略和精细测量的分别阶段。粗略和/或精细对准测量步骤可在高度测量之前或之后执行，或交错进行。

目前，光学位置传感器(诸如对准传感器AS)使用可见光和/或近红外(NIR)辐射来读取对准标记。在一些工艺中，在形成对准标记之后处理衬底上的层导致以下情况：由于低信号强度或没有信号强度，不能通过这种对准传感器找到标记。低信号强度或零信号强度可例如由标记顶部上的不透明层引起，其阻挡可见光/NIR波段中的辐射，并由此妨碍对准传感器的操作。为了解决这个问题，已知在后续层中产生附加标记来便于标记检测。然而，生产这些附加标记是昂贵的。一些工艺依赖于在现有标记的顶部上的光学窗口的制造，其具体方式是只有位于标记顶部的材料被去除、因此可以测量标记。然而，这些还需要额外的处理步骤和费用。

图3示出了基于使用对准传感器AS-IR的备选解决方案，该传感器使用可穿透不透明层302的远大于(通常使用的)波长的辐射。不透明层302形成在其它材料层304和衬底308上的对准标记306上方。目前的对准传感器在500-900nm之间的波长下操作。虽然该波长范围包括接近可见光范围的红外波长，但这些波长无法穿透常见的不透明层。对于较长的IR波长，通过这种不透明层的传输相对较高。为了缓解这种情况，可以提供例如使用波长大于1000nm的辐射(例如，在1500-2500nm的范围内)操作的对准传感器AS-IR，其将在更大程度上传输通过这种不透明层。对准标记306可以是具有传统节距的传统对准标记，或者可以是具有例如更长栅格节距的特殊标记(更好地适应于这些更长波长的测量)。

在图4中示出了根据本公开的一个示例的位置传感器或对准传感器的示例的简化示意图。照射源420提供一个或多个波长的辐射束422，束422经由聚光镜427通过物镜424转移到位于衬底W上的对准标记(诸如对准标记402)。由对准标记402散射的辐射被物镜424拾取并且准直为信息承载束426。光学分析器428处理束426并将单独的束429输出到检测系统(例如，传感器阵列)430(例如，经由光纤)。来自检测系统430中的各个传感器的强度信号432被提供给处理单元PU。通过组合系统428中的光学处理和单元PU中的计算处理，输出衬底上相对于传感器的X和Y位置的值。备选地或者备选地，可测量其它参数，诸如覆盖OV和/或临界尺寸CD。

这种对准传感器的构造和操作的细节可以在引言中提到的先前专利出版物中找到，这里不再重复。简言之，在照射路径422中，可以提供多个单独的波长源，诸如LED或激光源。源可以被布置为提供不同波长的辐射，例如绿色和红色可见光、近红外(NIR)波长和/或1500-2500nm范围内的红外辐射中的一个或多个，任选地包括波长大于2000nm的波长。源可以包括LED、激光器、气体放电源、等离子体源、超连续谱源和逆康普顿散射源。

通过物镜424收集被对准标记402反射和衍射的辐射426。收集的辐射426被示为光轴上的单个束时，该信息承载束实际上通过散射和衍射展开。表示噪声信号的轴向分量至少部分地被聚光镜427阻挡，由此聚光镜充当用于阻挡该噪声信号的遮挡物。剩余的高阶衍射辐射(和一些杂散噪声信号)随后进入处理系统428。

处理系统428的性质将取决于期望性能和所提供标记的类型。处理系统428可基于干涉仪、成像或多种技术的组合。处理系统428可基本上是彼此相同的类型，或者它们可以是完全不同的类型。在本示例中，假设处理系统基于干涉测量，并且包括参考文献所述类型的自参考干涉仪。

处理系统428可包括接收所收集辐射426的自参考干涉仪。在干涉仪428的入口处，半波片435将辐射的偏振调节为45度。然后，干涉仪按照参考文献中描述的方式对其进行处理，用其自身的旋转副本干扰束，使得相反的衍射级以建设性和破坏性的方式干扰。偏振分束器分离“和”和“差”通道，其将位置敏感光信号429提供给检测系统430。对于和通道和差通道中的每一个，检测系统430可包括用于获得期望的电位置信号432的光电检测器。在波带包含多个波长或波长范围的情况下，在检测系统中包括波长解复用器，并且提供对应光电检测器以获得每个波长或波长范围的电信号432。

由于通过不透明层对准时的晶圆质量非常低，因此信号电平将比通过透明层对准的典型对准传感器信号的电平低几个数量级。晶圆质量是实际对准信号强度相对于由基准标记生成的信号的测量(比率)。因此，需要对噪声信号的抑制进行对应的改进，以实现可接受的对准性能。

图5示出了这个问题。图5(a)和图5(b)分别示出了第一层500，其包括示出两个单独特征510(线)的对准标记。在该第一层上提供两个附加层：第二层520和第三层530。例如，至少第三层530可以不透明的。可以看出，第三层530包括拓扑(粗糙或不平坦的)。表面拓扑/粗糙度主要有两种类型。第一种是残余拓扑。这种残余拓扑通常是由于材料沉积在下面的对准光栅上而没有使顶层完全平坦。由此，残余拓扑将趋于具有与下面的对准光栅相同的空间(光栅)结构。这种残余拓扑将趋于仅辐射散射到与对准光栅相同的方向，例如，散射到+1和-1(以及可能更高的)衍射级。该辐射通常干扰/相干地增加到由对准光栅散射的辐射，假设源的时间相干长度比通常情况下的堆叠厚度大。表面拓扑的另一种主要类型是随机表面粗糙度，其具有许多/所有的空间频率贡献。在这种情况下，辐射被散射到光瞳的各个部分。

在图5中，所示的拓扑峰值540包括残余拓扑，尽管也会出现一些随机的表面粗糙度。尽管未按比例显示，但在本示例中，拓扑高度(峰值540相对于波谷的高度)在图5(a)中为0.002nm以及在图5(b)中为20nm。还标记了对准标记(光栅)特征的位置(例如，限定光栅的中心位置)X_g、对应拓扑峰值X_t的位置以及这些位置之间的差(在本示例中为100nm)。这种布置中的对准标记可具有低至10^-8的衍射效率。然而，表面(残余)拓扑也可以衍射测量束，基本上起到光栅的作用。在所示具体示例中，该残余拓扑“光栅”可具有10^-12(图5(a))或10^-4(图5(b))的衍射效率。

图6示出了由诸如图5所示的测量得到的典型测量光瞳600。区域610对应于相干+1和-1衍射级。由残余拓扑产生的表面散射辐射在与光栅散射辐射相同的方向上行进，即进入区域610以及由随机表面粗糙度散射的部分辐射。这种辐射相干地增加到对准信号，并引起位置(精度)误差，该误差取决于以下一个或多个：表面拓扑的位置、光栅与粗糙度之间的垂直距离、波长、节距等。由于该辐射与对准信号的相干添加，测量的对准位置对这种表面散射非常敏感。

所示的其他光瞳区域620、630与由随机表面粗糙度散射到光瞳区域的辐射有关，而不是与主衍射级相对应的那些有关。散射到区域630的表面散射辐射的部分向测量的对准信号添加恒定偏移。这会劣化对准位置的再现性，但不会导致精度(偏差)问题。进入区域630的辐射在空间上与对准信号分离，因此相对容易消除，例如通过使用阻挡大部分辐射的零级停止(ZOS)。区域620对应于在X方向上与衍射级相同但在Y方向上与衍射级不同方向行进的表面散射辐射。该辐射还引起位置(精度)但不相干地添加到对准信号。因此，与散射到区域610的辐射相比，对准信号对散射到区域620的辐射不太敏感，并且该辐射的影响也可以用ZOS消除。如此，主要关注点是到光瞳区域610的表面散射(从残余拓扑和随机粗糙度)。

返回参照图5，对于每个示例，在每个对应附图下方示出了表面拓扑的影响，并且更具体地，进入区域610的表面散射对测量位置Xm的影响。在图5(a)中，当使用2000nm波长的照射辐射时，非常小的拓扑(2pm)导致测量位置X_m和实际对准标记位置X_g之间约1nm的显著且有问题的对准误差。在图5(b)中，20nm的较大拓扑(符合在生产环境观察到的幅度)导致拓扑衍射成为主导，并且系统有效地对准拓扑而不是对准标记。这会导致非常大的对准误差，在图5(b)的具体示例中示出99nm的误差。

为了解决这些问题，提出了照射辐射的偏振过滤。因此，提出在滤除由表面拓扑散射的辐射的同时，调谐照射偏振状态、对准标记设计和/或检测偏振状态的组合，以便优化由对准标记散射的辐射的传输。

这可以通过使用偏振改变结构(更具体地，偏振改变对准标记(“极性对准标记”))来实现，除了衍射入射辐射外，其还用于改变入射辐射的偏振状态(照射偏振状态)。这些极性对准标记可用于将由对准标记散射(衍射)的辐射的偏振状态相对于由表面拓扑散射的辐射的偏振状态改变为第二偏振状态。更具体地，极性对准标记可以改变由对准标记散射的辐射相对于入射辐射的特定衍射级的偏振状态。这些特定的衍射级可包括+1/-1衍射级。这些衍射级也可以包括一些或所有更高的对应奇数阶(例如，+3/-3，+5/-5等)。以这种方式，可以使用偏振过滤，例如通过使用基于偏振状态进行过滤的合适的光学过滤设备来滤除由表面拓扑散射的辐射(其将趋于保持第一偏振状态(照射偏振状态))。例如，光学过滤设备可包括用于基本阻挡具有照射偏振状态的辐射的偏振器或者用于将具有照射偏振状态的辐射与散射辐射分离的偏振分束器。光学过滤设备还可包括波片设备，用于将偏振角改变为更适合处理的偏振角。现在将描述许多不同的实施例。

图7示出了根据第一实施例的布置的对准传感器AS布置。装置的主要元件如图4所示并且不作进一步讨论。值得注意的是通过装置的辐射的偏振状态。在该具体实施例中，半波片440将(水平)激光偏振状态P_L改变为照射(第一)偏振状态P_I，这里为第一对角偏振。当然，如果激光输出对角偏振，则省略半波片440。

照射辐射422被合适的极性对准标记446散射。所得到的散射(例如，衍射)辐射426将包括来自极性对准标记446的光栅结构的期望光栅散射辐射以及来自表面拓扑的不期望表面散射辐射(更一般地，从除光栅结构之外的特征散射的散射，其可以包括从对准标记的其他特征和/或衬底的特征和/或传感器光学器件/装置的特征散射的辐射)。极性对准标记对偏振状态的作用意味着光栅散射辐射将具有相对于(第一)照射偏振状态P_I的(第二)光栅散射偏振状态P_GS。在所示示例中，使用对准标记446，光栅散射偏振状态P_GS(例如，至少为+1/-1衍射级)被旋转45度到垂直偏振状态。然而，光栅散射偏振状态P_GS可以等效为水平偏振状态，或者是与照射偏振状态P_I不同的另一偏振状态(线性或其他)。实际上，由于极性对准标记的不完美性质，光栅散射偏振状态P_GS将比所描述的线性偏振状态更加椭圆。

由于(相对较浅的)表面拓扑的性质并且假设照射辐射接近法向的入射，表面散射辐射将趋于在偏振状态中没有任何变化，使得表面散射偏振状态P_SS将基本上类似于照射偏振状态P_I(这里示为第一对角偏振)。

偏振过滤是使用被定向为使具有第二对角偏振(检测偏振状态P_D)的辐射通过的(线性)偏振器444来实现的，第二偏振状态与所述第一对角偏振正交。如此，照射偏振状态P_I和检测偏振状态P_D包括相互正交的线性偏振状态。因此，偏振器444基本上阻挡所有表面散射辐射，同时使一些光栅散射辐射(其分量利用检测偏振状态P_D定向)通过以供处理系统428处理。应理解，图中的第一和第二对角状态的所示方向是完全任意的，并且可以切换。

在一个实施例中，极性对准标记可包括形成在一层或多层中的子分段光栅。这种子分段光栅包括第一光栅间距，其数量级类似于照射辐射的波长，因此可用于衍射照射辐射。光栅的每个元件可以进一步分割为具有小于第一光栅间距的子波长间距的子结构。该子波长节距应足够小，从而不衍射照射辐射；然而，其将导致散射辐射的偏振状态相对于照射辐射发生改变。在附图中示出了合适的极性对准标记446a和446b的两个示例。二者都具有第一衍射光栅节距P₁和子波长节距P₂。在极性对准标记446a的示例中，仅主光栅间距的“线”或“空间”中的一个被划分为子分段。应注意，术语“线”和“空间”是按照光栅惯例使用的，不是必须包括字面上的线和空间，而是(例如)包括其他对比材料的区域。可以通过诸如对准标记446b的结构实现更高的效率，其中在主衍射光栅间距的每个“线”和“空间”中都存在(正交)子分段线(或其他特征)。以这种方式，更多的照射辐射将使其偏振状态改变为期望的偏振状态。更具体地，对准标记446b将趋于相对于照射偏振状态P_I旋转+1/-1衍射级90度(而不是45度)，使得光栅散射偏振状态P_GS包括与所述第一对角偏振状态正交的第二对角偏振状态。这意味着光栅散射偏振状态P_GS与检测偏振状态P_D相同(参见下文)，因此将通过偏振器444滤除较少的实际对准信号。

本文所述方案的另一优点是改进的零阶抑制。如已经描述的，第零衍射级被聚光镜427和/或空间过滤器(零级阶跃)部分阻挡，例如在系统的光瞳平面内或周围。然而，这种物理零级停止的大小受到允许通过+1/-1衍射级通过的需要的限制，特别是当测量具有相对较大节距的对准标记时(例如，在粗略对准期间)。可以理解，虽然所描述的极性对准标记改变奇数高衍射级的偏振状态(例如，期望的对准信号)，但它们不趋于改变零级辐射(或其他偶数衍射级)。因此，该零级辐射也将趋于保持照射偏振状态并被偏振器444滤除。

图8示出了根据第二实施例的对准传感器AS布置。本实施例基本上与图7所示非常相似，但是通过装置的偏振有效地旋转了45度。与第一实施例相同，照射偏振P_I和检测偏振P_D包括相反的线性偏振。然而，在该示例中，它们分别是水平的和垂直的。当然，照射偏振P_I和检测偏振P_D可以分别切换为垂直和水平。

在本实施例中，对准标记448再次是极性对准标记。然而，子分段特征现在相对于主衍射光栅节距(和照射偏振度)对角定向。以与已经描述类似的方式，极性对准标记448相对于(第一)照射偏振状态P_I改变光栅散射辐射的(第二)光栅散射偏振状态P_GS(例如，+1/-1以及可能的其他奇数衍射级)。所示示例示出了每个“线”和“空间”具有相反对角子分段的对准标记448，其趋于旋转偏振，使得光栅散射偏振状态P_GS旋转90度到垂直偏振状态。例如，取决于所使用的对准标记，光栅散射偏振状态P_GS可以是对角的，或者与所示完全不同的偏振状态，前提是其不同于照射偏振状态P_I。表面散射的偏振状态P_SS将基本上类似于照射偏振状态P_I，因此将基本上被在本实施例中垂直定向的偏振器444阻挡(滤除)。最后，具有(垂直)检测偏振状态P_D的过滤辐射通过半波片435，该半波片435将偏振状态旋转到更适合由自参考干涉仪(处理系统428)处理的偏振状态P_P。

在变型例中，半波片435和偏振器444可以调换，偏振器随后旋转45度。这里，半波片将旋转光栅散射偏振状态P_GS和表面散射偏振状态P_SS，对角定向的偏振器阻挡现在正交对角偏振的表面散射辐射。许多其他的变型例对本领域技术人员来说是显而易见的。

图9示出了根据第三实施例的对准传感器AS布置。该布置使用圆偏振状态作为照射偏振状态P_I。对准标记450被配置为改变光栅散射辐射的偏振状态，使得(第二)光栅散射偏振状态P_GS(例如，至少为+1/-1衍射级)在与(第一)照射偏振状态P_I相反的方向(顺时针对逆时针，或者相反)成圆形。例如，对准标记可以是任何合适的极性对准标记，并且包括已经描述的对准标记446a、446b、448中的任何一个。

虽然本领域技术人员应理解，在所示具体布置中具有生成圆偏振照射辐射的许多不同的方法(所有方法都适用于这里)，但垂直(或水平)激光偏振状态P_L通过半波片440旋转45度到对角偏振状态P'_I。四分之一波片447(以其快轴水平或垂直来定向)然后将该对角偏振状态P'_I转换为照射偏振状态P_I。

如已经描述的，光栅散射偏振状态P_GS的方向通过对准标记450改变为相反方向上的圆形。因此，光栅散射偏振状态P_GS和(不变的)表面散射偏振状态P_SS具有相反的圆偏振状态。应注意，虽然图中示出(为了清楚)具有不同偏振状态的相反衍射级，但每个衍射级实际上同时包括光栅散射辐射和表面散射辐射。然后，散射辐射426再次通过四分之一波片447，该波片447将辐射转换回(对角)线性偏振。然而，表面散射偏振状态P_SS和光栅散射偏振状态P_GS将转换为相互正交的线性偏振状态P'_SS、P'_GS。然后，可以使用合适的偏振器444来抑制具有线性偏振状态P'_SS的辐射，使得将被处理的辐射具有检测偏振状态P_D。

考虑到向后兼容性(例如，当使用非旋转对准标记时)，检测照射偏振状态和检测偏振状态的对准传感器可具有一些优点。这将需要具有两个处理系统等的两个检测分支。已知具有两个检测分支的对准传感器。然而，它们并不测量照射偏振和检测偏振，而是测量两个正交偏振状态，每一状态与照射偏振状态均具有50％的重叠。因此，建议修改这种布置。

如此，图10示出了具有两个检测分支455a、455b的对准传感器；每个检测分支都包括相应的半波片435a、435b、处理系统428a、428b和检测系统430a、430b。偏振分束器460将散射辐射分成两个检测分支455a、455b。

在图10的具体示例中，照射偏振状态P_I是线性的；更具体地，是水平的。因此，该装置可理解为图8所示的第二实施例的双检测分支变型例。与之前一样，照射偏振状态P_I也可以等效是垂直的。还应理解，图7所示的第一实施例的双检测分支变型例也是可能的，例如，通过移除半波片435a、435b，而不是将半波片放入输入路径422。对准标记452可以是先前描述的任何形式，例如对准标记448。因此，与之前一样，所描述的基本概念可具有许多变型例。

在该实施例中，第一检测分支455a以与参照图8已经描述的方式完全相同的方式操作，偏振分束器460(代替偏振器444)执行偏振过滤。如此，只有与照射偏振状态P_I正交的偏振状态(即，检测偏振状态P_D)进入第一检测分支455a。然后，由半波片435a旋转至偏振状态P_Pa用于供处理系统428a处理。第二检测分支455b(经由偏振分束器460)获取具有照射偏振状态P_I的辐射(例如，从第一(主)处理分支滤出的辐射)。然后，由半波片435b将其旋转到偏振状态P_Pb供处理系统428b处理。

图11是图9所示的圆偏振实施例的双检测分支版本。然而，为了方便，通过系统的线性偏振被旋转45度(因此四分之一波片447被旋转45度)。除此之外，第一检测分支455a基本上以与已经参照图9描述的相同方式操作，其中偏振分束器460(代替偏振器444)执行偏振过滤。如此，只有通过四分之一波片447从具有圆偏振光栅散射偏振状态P_GS的光栅散射辐射转换的偏振状态P'_GS进入第一检测分支455a。然后，由半波片435a旋转至偏振状态P_Pa供处理系统428a处理。第二检测分支455b(经由偏振分束器460)获取具有激光偏振状态P_L的辐射，其通过四分之一波片447从具有(圆偏振)表面散射偏振状态P_SS(其对应于照射偏振状态PI)的表面散射辐射转换而来。然后，通过半波片435b将其旋转到偏振状态P_Pb供处理系统428b处理。对准标记454可以是先前描述的任何形式，例如对准标记446b或448。

如已经描述的，可以在两个阶段中执行对准：粗略对准和精细对准。这些粗略对准和精细对准阶段可以针对不同的对准标记并且使用不同的测量辐射波长来执行；与精细对准相比，粗略对准使用更大节距的对准标记和更小波长的测量辐射。在许多应用中，粗略对准标记不形成在衬底上，而是位于衬底台上。如此，这些对准标记难以改变，并且目前不改变偏振状态。此外，这些对准标记将不具有覆盖(不透明)层，因此表面散射在任何情况下都不是问题。因此，对于粗略对准，不采用本文公开的偏振过滤可能是有益的。这意味着可以使用传输图像传感器(TIS)板上的(当前)非偏振改变对准标记以当前方式执行粗略对准和台对准。这简化了粗略对准，并且意味着大部分信号没有被偏振过滤器滤除。

因此，在一个实施例中，提出仅对与精细对准阶段中使用的辐射相对应的波长范围执行偏振过滤。为了实现这一点，建议将执行实际偏振过滤的偏振器件(例如，上述实施例中的偏振器444)配置为仅偏振精细对准测量辐射而不偏振粗略对准测量辐射。更具体地，偏振器件可被配置为仅发射一个线性偏振辐射状态(即，与光栅散射辐射的偏振方向相对应的偏振方向)用于在精细对准测量辐射波长范围内的辐射，并且在粗略对准测量辐射波长范围内传输两个(正交)偏振方向的辐射。这种光谱偏振器件可与包括改变测量辐射的偏振状态的精细对准标记(例如，本文描述的极性对准标记)和不影响测量辐射的偏振状态的更传统的粗略对准标记的对准标记一起使用。

在一个实施例中，这种光谱偏振器件可包括具有适当多层涂层的偏振器件。通过具体示例，粗略测量辐射可包括1500-1700nm范围内的波长，而精细测量辐射可包括1700-2000nm范围内的波长。在这种实施例中，光谱偏振器件可以仅在与用于(例如)1800nm辐射的光栅散射辐射的偏振状态相对应的一个线性方向(例如，充当偏振器)上发射辐射，同时在两个方向上在(例如1600nm)处发射。

应当认识到，在上述任何实施例中，当声明偏振器件基本上发射特定偏振状态的辐射时，这应当理解为相对于阻挡偏振状态，并且可以在传输的偏振状态处存在一些衰减。

在本公开的原则范围内，除了那些具体描述和说明的之外，还具有许多可能的实施方式。本公开的原理可应用于其他类型的量测传感器而不仅是对准传感器、以及具有自参考干涉仪的量测传感器或者更一般的干涉仪。根据量测应用，量测标记可包括对准标记，或者更一般地包括其他目标类型，并且可以不同于所示的形式和原理。例如，量测标记可形成在一个以上的层中，例如用于测量覆盖，其中也适用本文描述的概念。虽然量测标记被描述为具有周期性的主结构(例如，光栅)，但其可以备选地包括非周期性的主结构。相关的是，量测标记改变散射辐射的第一部分(例如，光栅散射辐射)和辐射的第二部分(例如，表面散射辐射)中的一个相对于辐射的第一部分和第二部分中的另一个的偏振状态，从而使这些部分随后能够基于它们的偏振状态而分离。虽然上面的实施例描述了相对于第二部分改变第一部分的偏振状态的量测标记，但是可以备选地来相对于第一部分改变第二部分(例如，在测量对准标记时使用非法向入射以使表面散射辐射经历偏振状态改变的情况下)或者将两部分改变为不同的偏振状态。波长范围可不同于上述示例。例如，对于未来的应用，可以考虑将感测波长扩展到紫外波长。本公开的原理可与其他技术组合使用，包括先前专利中介绍的技术和在介绍中提到的专利申请。

虽然上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应理解，本发明可以被实践而不是如所描述的那样。

虽然上面描述为量测标记的示例结构是专门为位置测量的面对而设计和形成的光栅结构，但在其他实施例中，可以在作为衬底上形成的器件的功能部分的结构上测量位置。许多器件具有规则的光栅状结构。这里使用的术语“标记”和“光栅结构”不要求专门为正在执行的测量提供该结构。不透明层并不是唯一一种可通过在常规波长下观察标记而破坏标记位置测量的覆盖结构。例如，表面粗糙度或相互冲突的周期结构可干扰一个或多个波长的测量。

与衬底和图案化设备上实现的位置测量硬件和合适结构相结合，实施例可包括计算机程序，其包含实施上述类型的测量方法的机器可读指令的一个或多个序列，以获得关于被覆盖结构所覆盖的标记的位置的信息。例如，该计算机程序可以由专用于该目的或者集成在图1的控制单元LACU中的处理器606等执行。还可以提供其中存储有这种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)。

尽管上面在光刻的上下文中具体提及本发明实施例的使用，但是将理解，本发明可用于其他应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，不限于光刻。在压印光刻中，图案化设备中的拓扑限定将在衬底上产生的图案。图案化设备的拓扑可被压入施加于衬底的光刻胶层中，然后通过施加电磁辐射、热量、压力或它们的组合来固化光刻胶。在光刻胶固化后，将图案化设备移出光刻胶并在其中留下图案。

本文使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，波长为或大约为365、355、248、193、157或126nm)和极紫外线(EUV)辐射(例如，波长在1-100nm的范围内)以及粒子束(诸如离子束或电子束)。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可指各种类型的光学部件的任何一种或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。反射部件可能用于在UV和/或EUV范围内操作的装置。

本发明的宽度和范围不应受到上述任何示例性实施例的限制，而应仅根据以下权利要求及其等同物来定义。

Claims (19)

1.一种量测传感器装置，包括：

照射系统，可操作用于利用具有第一偏振状态的照射辐射来照射衬底上的量测标记；

光学收集系统，被配置为在所述照射辐射被所述量测标记散射之后收集散射辐射，所述量测标记包括主结构并且可操作用于相对于所述第一偏振状态改变主要通过所述主结构的散射得到的所述散射辐射的第一部分的偏振状态和主要通过除所述主结构之外的一个或多个特征的散射得到的辐射的第二部分的偏振状态中的至少一个偏振状态，使得所述散射辐射的所述第一部分的偏振状态不同于所述散射辐射的所述第二部分的偏振状态；以及

光学过滤系统，可操作用于基于其偏振状态基本上滤除所述散射辐射的所述第二部分，

其中所述一个或多个特征包括不透明层、表面拓扑和相互冲突的周期结构中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的量测传感器装置，其中所述散射辐射的所述第二部分主要包括已被形成在所述主结构上方的至少两层散射的辐射。

3.根据权利要求1所述的量测传感器装置，其中所述光学过滤系统至少包括偏振器件，所述偏振器件可操作用于基于其偏振状态阻挡所述散射辐射的所述第二部分。

4.根据权利要求3所述的量测传感器装置，包括第一处理分支和第二处理分支，每个处理分支用于处理所述散射辐射，并且所述偏振器件包括偏振分束器，所述偏振分束器可操作用于将散射辐射的所述第一部分的至少一些定向到所述第一处理分支并且将所述散射辐射的所述第二部分定向到所述第二处理分支。

5.根据权利要求1所述的量测传感器装置，其中所述光学过滤系统还包括至少一个波片器件，所述至少一个波片器件可操作用于将散射辐射的所述第一部分的至少一些的偏振状态旋转到更适合处理的偏振状态。

6.根据权利要求1所述的量测传感器装置，其中所述量测标记可操作用于将所述散射辐射的所述第一部分的偏振状态改变为第二偏振状态，而不改变所述散射辐射的所述第二部分的偏振状态，使得所述散射辐射的所述第二部分基本上保持所述第一偏振状态。

7.根据权利要求6所述的量测传感器装置，其中所述主结构包括周期性结构，所述周期性结构具有可操作用于衍射所述照射辐射的第一节距，所述周期性结构以第二节距被划分为子分段，所述第二节距可操作用于改变所述散射辐射的所述第一部分的偏振状态。

8.根据权利要求6所述的量测传感器装置，其中所述第一偏振状态是第一圆偏振状态，并且所述第二偏振状态是第二圆偏振状态，所述第二圆偏振状态与所述第一圆偏振状态的方向相反。

9.根据权利要求8所述的量测传感器装置，其中所述光学过滤系统包括至少一个四分之一波片，用于将具有所述第一圆偏振状态的散射辐射的所述第一部分和具有所述第二圆偏振状态的散射辐射的所述第二部分转换为相互正交的线性偏振状态，使所述第一部分与所述第二部分分离。

10.根据权利要求1所述的量测传感器装置，其中所述第一偏振状态是线性偏振状态。

11.根据权利要求10所述的量测传感器装置，其中所述光学过滤系统可操作用于仅将具有与所述第一偏振状态正交的偏振状态的散射辐射传送到处理系统。

12.根据权利要求10所述的量测传感器装置，其中所述量测标记可操作用于将所述散射辐射的所述第一部分的偏振状态改变为第二偏振状态，所述第二偏振状态与所述第一偏振状态正交。

13.根据权利要求1所述的量测传感器装置，其中所述光学过滤系统可操作用于：

基本上不滤除第一波长范围内的所述散射辐射的所述第二部分，所述第一波长范围至少部分地与第一定位阶段中使用的照射波长范围相对应；

滤除第二波长范围内的所述散射辐射的所述第二部分，所述第二波长范围至少部分地与第二定位阶段中使用的照射波长范围相对应。

14.根据权利要求13所述的量测传感器装置，其中所述第一定位阶段是对第一量测标记执行的粗略定位阶段，并且所述第二定位阶段是对第二量测标记执行的精细定位阶段，并且其中只有所述第二量测标记可操作用于执行偏振状态的所述改变。

15.一种测量量测标记的方法，包括：

利用具有第一偏振状态的照射辐射来照射衬底上的量测标记；

在所述照射辐射被所述量测标记散射之后收集散射辐射，所述量测标记包括主结构并且可操作用于相对于所述第一偏振状态改变主要通过所述主结构的散射得到的所述散射辐射的第一部分的偏振状态和主要通过除所述主结构之外的一个或多个特征的散射得到的辐射的第二部分的偏振状态中的至少一个偏振状态，使得所述散射辐射的所述第一部分的偏振状态不同于所述散射辐射的所述第二部分的偏振状态；以及

基于其偏振状态滤除所述散射辐射的所述第二部分，

其中所述一个或多个特征包括不透明层、表面拓扑和相互冲突的周期结构中的至少一个。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述散射辐射的所述第二部分主要包括已经至少从形成在所述主结构上方的一层或多层散射的辐射。

17.根据权利要求15所述的方法，包括：使用偏振分束器来执行所述滤除；以及与散射辐射的所述第二部分的处理独立地处理散射辐射的所述第一部分中的至少一些。

18.一种制造器件的方法，其中使用光刻工艺将器件图案施加于衬底，所述方法包括：通过参考形成在所述衬底上的一个或多个标记的测量位置来定位所施加的图案，使用根据权利要求1至14中任一项所述的量测传感器装置来获得所述测量位置。

19.一种光刻装置，用于将图案施加于衬底，所述光刻装置包括根据权利要求1至14中任一项所述的量测传感器装置。

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