CN111149062A

CN111149062A - 量测方法和装置

Info

Publication number: CN111149062A
Application number: CN201880062392.0A
Authority: CN
Inventors: Y·K·斯玛雷弗; N·潘迪; A·E·A·库伦
Original assignee: ASML Holding NV; ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Holding NV; ASML Netherlands BV
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2038-09-14
Also published as: TW201921156A; TWI752269B; KR102388682B1; IL273501B1; KR20200041380A; IL273501A; WO2019063313A1; CN111149062B; US20190094702A1; IL273501B2; US10866526B2

Abstract

一种检查设备，包括：被配置为从具有正衍射级辐射和负衍射级辐射的量测目标接收衍射辐射的物镜；被配置为将衍射辐射分离成分别与多个不同值或类型的一个或多个辐射特性中的每个辐射特性相对应并且分别与正衍射级和负衍射级相对应的部分的光学元件；以及被配置为分别并且同时测量这些部分的检测器系统。

Description

量测方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月28日提交的美国临时专利申请号62/565,033的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本说明书涉及一种可用于例如通过光刻技术来制造器件的检查(例如，量测)方法和设备。

背景技术

光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。在这种情况下，可以使用图案化装置(其替代地称为掩模或掩模版)来生成要在IC的个体层上形成的电路图案。该图案可以转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分、一个或几个管芯)上。图案的转移通常经由成像到在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。

光刻设备可以用于制造例如集成电路(IC)和其他器件。在这种情况下，图案化设备(例如，掩模)可以包含或提供与器件的个体层相对应的图案(“设计布局”)，并且该图案可以由诸如通过图案化设备上的图案照射目标部分等方法被转印到已经涂覆有辐射敏感材料(“抗蚀剂”)层的衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或多个管芯)上。通常，单个衬底包含多个相邻的目标部分，图案通过光刻设备被依次转印到该多个相邻的目标部分，一次一个目标部分。在一种类型的光刻设备中，图案被一次转印到一个目标部分上；这样的设备通常被称为晶片步进器。在通常称为步进扫描设备的备选设备中，投射束以给定参考方向(“扫描”方向)在图案化装置上进行扫描，同时使衬底平行于或反平行于该参考方向移动。图案化装置上的图案的不同部分被逐渐转印到一个目标部分。通常，由于光刻设备将具有放大倍数M(通常<1)，因此衬底移动的速度F将是光束扫描图案化装置的速度的M倍。

在将图案从图案化装置转印到衬底之前，可以对衬底进行各种处理，诸如涂底料、抗蚀剂涂覆和软烘烤。在曝光之后，可以对衬底进行其他处理，诸如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤以及转印图案的测量/检查。该一系列过程被用作制造诸如IC等器件的个体层的基础。然后，衬底可以经历各种工艺，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些工艺都旨在完成器件的个体层。如果器件中需要几层，则对每一层重复整个处理或其变体。最终，器件将出现在衬底上的每个目标部分中。然后，通过诸如切割或锯切等技术将这些器件彼此分离，从而可以将个体器件安装在载体上，连接到引脚，等等。

如所指出的，光刻是IC和其他器件的制造中的中心步骤，其中形成在衬底上的图案限定器件的功能元件，诸如微处理器、存储器芯片等。类似的光刻技术也用于形成平板显示器、微机电系统(MEMS)和其他器件。

在光刻工艺中(即，涉及光刻曝光的用于开发器件或其他结构的工艺，其通常可以包括一个或多个相关处理步骤，诸如抗蚀剂的显影、蚀刻等)，经常需要对所创建的结构进行测量，例如用于工艺控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜、以及用于测量覆盖(两层衬底的对准精度)的专用工具。

发明内容

例如，期望能够在不同的测量条件(例如，不同的测量光束波长、不同的测量光束偏振等)下进行量测目标的测量。因此，提供了一种能够在不同测量条件下同时测量量测目标的设备和方法。

在一个实施例中，提供了一种检查设备，其包括：被配置为从具有正衍射级辐射和负衍射级辐射的量测目标接收衍射辐射的物镜；被配置为将衍射辐射分离成分别与多个不同值或类型的一个或多个辐射特性中的每个辐射特性相对应并且分别与正衍射级和负衍射级相对应的部分的光学元件；以及被配置为分别并且同时测量这些部分的检测器系统。

在一个实施例中，提供了一种方法，其包括：从具有正衍射级辐射和负衍射级辐射的量测目标接收衍射辐射；将衍射辐射分离成与多个不同值或类型的一个或多个辐射特性中的每个辐射特性相对应并且与正衍射级和负衍射级相对应的部分；以及分别并且同时测量这些部分。

在一个实施例中，提供了一种方法，其包括：利用照射束点照射量测目标，其中量测目标包括多种不同类型的周期性结构，并且其中在该点内，沿着该点内的特定方向仅存在一种类型的周期性结构；从量测目标接收辐射；以及将所接收的辐射分离成与多个不同值或类型的一个或多个辐射特性中的每个辐射特性相对应的部分。

在一个方面，提供了一种非暂态计算机程序产品，其包括用于引起处理器系统引起本文中描述的方法的执行的机器可读指令。在一个方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括其上记录有指令的计算机非暂态可读介质，该指令在由计算机执行时实现本文中描述的方法或一个或多个工艺步骤。在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括其上记录有指令的计算机非暂态可读介质，该指令在由计算机执行时实现本文中描述的方法。

在一个方面，提供了一种用于测量图案化工艺的对象的量测设备，该量测设备被配置为执行本文中描述的方法。在一个方面，提供了一种用于检查图案化工艺的对象的检查设备，该检查设备可操作以执行本文中描述的方法。

在一个方面，提供了一种系统，其包括：被配置为向物体表面上提供辐射束并且检测由物体表面上的结构重定向的辐射的量测设备；以及本文中描述的计算机程序产品。在一个实施例中，该系统还包括光刻设备，该光刻设备包括被配置为保持图案化装置以调制辐射束的支撑结构以及被布置为将调制后的辐射束投射到辐射敏感衬底上的投射光学系统，其中该物体是衬底，并且光刻设备被配置为基于使用量测设备和计算机程序产品而获取的信息来控制光刻设备的设置。

在一个实施例中，提供了一种系统，其包括：硬件处理器系统；以及被配置为存储机器可读指令的非暂态计算机可读存储介质，其中机器可读指令在被执行时引起硬件处理器系统执行本文中描述的方法。

本文中参考附图详细描述本发明的实施例的特征和/或优点、以及本发明的各种实施例的结构和操作。应当注意，本发明不限于本文中描述的具体实施例。这些实施例仅出于说明性目的而在此呈现。基于本文中包含的教导，其他实施例对于相关领域的技术人员将是很清楚的。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图来描述实施例。

图1示意性地描绘了根据一个实施例的光刻设备；

图2示意性地描绘了根据一个实施例的光刻单元或簇；

图3A是根据一个实施例的用于使用提供特定照射模式的第一对照射孔径来测量目标的示例检查设备的示意图；

图3B是针对给定照射方向的目标的衍射光谱的示意图；

图4A示意性地描绘了多个周期性结构(例如，多个光栅)目标的形式以及衬底上的测量点的轮廓；

图4B示意性地描绘了在图3的设备中获取的图4A的目标的图像；

图5示意性地描绘了如图3A所示的检查设备的实施例的特定细节；

图6示意性地描绘了检查设备的一部分的实施例；

图7示意性地描绘了量测目标的实施例；

图8示意性地描绘了量测目标的实施例；

图9示意性地描绘了量测目标的实施例；

图10示意性地描绘了量测目标的实施例；

图11示意性地描绘了量测目标的实施例；

图12示意性地描绘了检查设备的一部分的实施例；

图13示意性地描绘了检查设备的检测器的检测的实施例；

图14示意性地描绘了检查设备的一部分的实施例；以及

图15示意性地描绘了检查设备的一部分的实施例的使用。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，介绍可以在其中实现实施例的示例环境是有益的。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)的照射系统(照射器)IL；被构造为支撑图案化装置(例如，掩模)MA并且连接到被配置为根据某些参数精确地定位图案化装置的第一定位器PM的图案化装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT；被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W并且连接到被配置为根据某些参数精确地定位衬底的第二定位器PW的衬底台(例如，晶片台)WT；以及被配置为通过图案化装置MA将赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上的投射系统(例如，折射投射透镜系统)PS。

照射系统可以包括用于定向、成形或控制辐射的各种类型的光学组件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学组件、或其任何组合。

图案化装置支撑件以取决于图案化装置的取向、光刻设备的设计和其他条件(诸如例如，图案化装置是否保持在真空环境中)的方式保持图案化装置。图案化装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置。例如，图案化装置支撑件可以是可以根据需要是固定的或可移动的框架或台。图案化装置支撑件可以确保图案化装置处于期望的位置，例如相对于投射系统。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案化装置”同义。

本文中使用的术语“图案化装置”应当被广义地解释为是指可以用于在其横截面中向辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应当注意，例如，在图案包括相移特征或所谓的辅助特征时，赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案。在通常，赋予辐射束的图案将对应于诸如集成电路等在目标部分中产生的器件中的特定功能层。

图案化装置可以是透射的或反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括各种掩模类型(诸如二元、交替相移和衰减相移)、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以个体地倾斜，以便在不同方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜在辐射束中赋予图案，该辐射束由反射镜矩阵反射。

如此处所描绘的，该设备是透射型的(例如，采用透射掩模)。备选地，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射掩模)。

光刻设备也可以是如下这样的类型，其中衬底W的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投射系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间，例如，在掩模与投射系统之间。浸没技术在本领域中公知用于增加投射系统的数值孔径。如本文中使用的术语“浸入”并不表示诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而是仅表示在曝光期间液体位于投射系统与衬底之间。

参考图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是单独的实体，例如当光源是准分子激光器时。在这种情况下，认为源没有形成光刻设备的一部分并且辐射束借助于光束传输系统BD从光源SO传递到照射器IL，光束传输系统BD包括例如合适的定向镜和/或扩束器。在其他情况下，源可以是光刻设备的组成部分，例如当源是水银灯时。源SO和照射器IL以及光束传输系统BD(如果需要)可以称为辐射系统。

照射器IL可以包括用于调节辐射束的角度和/或空间强度分布的调节器AD。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为外部σ和内部σ)。另外，照射器IL可以包括各种其他组件，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射在图案化装置(例如，掩模)MA上，图案化装置被保持在图案化装置支撑件(例如，掩模台MT)上，并且由图案化装置图案化。在穿过图案化装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B穿过投射系统PS，投射系统PS将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)，衬底台WT可以精确地移动，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)可以用于相对于辐射束B的路径来精确地定位图案化装置(例如，掩模)MA，例如，在从掩模库机械取回之后，或者在扫描期间。

图案化装置(例如，掩模)MA可以使用掩模对准标记M₁、M₂和衬底对准标记P₁、P₂来对准。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些称为划线对准标记)。类似地，在图案化装置(例如，掩模)MA上提供多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。在器件特征之中，小的对准标记也可以被包括在管芯内，在这种情况下，期望标记尽可能小并且与相邻特征相比不需要任何不同的成像或处理条件。下面进一步描述可以检测对准标记的对准系统的实施例。

所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一种：

1.在步进模式下，图案化装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WTa保持基本静止，而赋予辐射束的整个图案一次投射到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，衬底台WTa在X和/或Y方向上移位，从而可以暴露不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式下，同步扫描图案化装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WTa，同时将赋予辐射束的图案投射到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WTa相对于图案化装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过投射系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了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)。

3.在另一种模式下，图案化装置支撑件(例如，掩模台)MT保持基本静止，以保持可编程图案化装置，并且移动或扫描衬底台WTa，同时将赋予辐射束的图案投射到目标部分C上。在该模式中，通常，采用脉冲辐射源，并且在扫描期间在每次移动衬底台WTa之后或者在连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案化装置。该操作模式可以容易地应用于利用可编程图案化装置(诸如上述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变体或完全不同的使用模式。

光刻设备LA是所谓的双级型，其具有两个台WTa、WTb(例如，两个衬底台)以及两个站(曝光站和测量站)，两个台可以在这两个站之间进行交换。例如，当在曝光站处对一个台上的衬底进行曝光的同时，可以在测量站处将另一衬底装载到另一衬底台上并且执行各种准备步骤。准备步骤可以包括：使用水平传感器LS来绘制衬底的表面控制图，以及使用对准传感器AS来测量对准标记在衬底上的位置，两个传感器均由参考框架RF支撑。如果位置传感器IF在处于测量站处和曝光站处时无法测量站的位置，则可以提供第二位置传感器以在两个站处跟踪台的位置。作为另一示例，当在曝光站处曝光一个台上的衬底时，没有衬底的另一台在测量站处等待(可选地，在该处可能发生测量活动)。该另一台具有一个或多个测量装置，并且可以可选地具有其他工具(例如，清洁设备)。当衬底已经完成曝光时，没有衬底的台移动到曝光站以执行例如测量，并且具有衬底的台移动到卸载衬底并且装载另一衬底的位置(例如，测量站)。这些多台布置能够显著增加设备的吞吐量。

如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC的一部分，有时也称为光刻单元或光刻簇，其还包括用于在衬底上执行一个或多个曝光前和曝光后工艺的设备。通常，这些包括用于沉积抗蚀剂层的一个或多个旋涂器SC、用于显影曝光的抗蚀剂的一个或多个显影剂DE、一个或多个冷却板CH和/或一个或多个烘烤板BK。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同的工艺器件之间移动衬底，并且将其传送到光刻设备的装载台LB。这些器件(通常统称为轨道)由轨道控制单元TCU控制，轨道控制单元TCU本身由监督控制系统SCS控制，监督控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化吞吐量和处理效率。

为了使由光刻设备曝光的衬底正确且一致地曝光，可能期望检查曝光衬底以测量诸如后续层之间的覆盖误差、线厚度、临界尺寸(CD)等一个或多个性质。如果检测到误差，则可以对一个或多个后续衬底的曝光进行调节，尤其是在可以很快并且足够快地进行检查以使得相同批次的另一衬底仍然曝光的情况下。而且，已经曝光的衬底可以被剥离和再加工(以提高产量)或被丢弃，从而避免对已知有缺陷的衬底进行曝光。在仅衬底的一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对良好的目标部分进行进一步的曝光。另一种可能性是调节后续工艺步骤的设置以补偿误差，例如可以调节修整蚀刻步骤的时间以补偿由光刻工艺步骤导致的衬底到衬底CD变化。

检查设备用于确定衬底的一个或多个性质，并且具体地用于确定不同衬底的性质或同一衬底的不同层的性质如何在层之间和/或在衬底上变化。检查设备可以集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立设备。为了实现最快速测量，期望检查设备在曝光之后立即测量曝光的抗蚀剂层的一个或多个性质。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度，已经暴露于辐射的抗蚀剂部分与尚未暴露于辐射的抗蚀剂部分之间的折射率差异非常小，并且并非所有检查设备都具有足够的灵敏度来对潜像进行有用的测量。因此，可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行测量，PEB通常是在曝光衬底上进行的第一步骤并且增加了抗蚀剂的曝光部分与未曝光部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可以称为半潜伏。还可以测量显影的抗蚀剂图像，此时抗蚀剂的曝光或未曝光部分已经被除去，或者在诸如蚀刻等图案转印步骤之后。后一种可能性限制了有缺陷衬底返工的可能性，但是仍然可以提供有用信息，例如，用于工艺控制目的。

传统散射仪所使用的目标包括相对较大的周期性结构布局(例如，包括一个或多个光栅)，例如，40μm×40μm。在这种情况下，测量光束通常具有小于周期性结构布局的点尺寸(即，该布局未被充分填充，使得一个或多个周期性结构未被该点完全覆盖)。这可以简化目标的数学重构，因为可以将其视为无限的。但是，例如，可以将目标定位在产品特征中，而不是在划线道中，将目标尺寸减小，例如减小到20μm×20μm或更小，或者减小到10μm×10μm或更小。在这种情况下，可以使周期性结构布局小于测量点(即，周期性结构布局被过度填充)。通常，这样的目标使用暗场散射法来测量，在暗场散射法中，零级衍射(对应于镜面反射)被阻挡，仅处理更高级。暗场量测的示例可以在PCT专利申请公开No.WO2009/078708和WO 2009/106279中找到，这些专利申请公开的全部内容通过引用并入本文。该技术的进一步发展已经在美国专利申请公开US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0242970中进行了描述，这些美国专利申请公开的全部内容通过引用并入本文。使用衍射级的暗场检测的基于衍射的覆盖可以在较小的目标上进行覆盖测量。这些目标可以小于照射点，并且可以被衬底上的产品结构包围。在一个实施例中，可以在一个图像中测量多个目标。

在一个实施例中，衬底上的目标可以包括一个或多个1-D周期性光栅，其被印刷成使得在显影之后，条由固态抗蚀剂线形成。在一个实施例中，目标可以包括一个或多个2-D周期性光栅，这些2-D周期性光栅被印刷成使得在显影之后，一个或多个光栅由抗蚀剂中的固体抗蚀剂柱或通孔形成。可以将条、柱或通孔选择性地蚀刻到衬底中。光栅的图案对光刻投射设备、特别是投射系统PL中的色差敏感，并且照射对称性和这种像差的存在将在印刷光栅的变化中表现出来。因此，印刷光栅的测量数据可以用于重构光栅。根据印刷步骤和/或其他测量工艺的知识，可以将1-D光栅的参数(诸如线宽和形状)或2-D光栅的参数(诸如柱或通孔宽度或长度或形状)输入到由处理单元PU执行的重构工艺中。

图3A示意性地描绘了实现例如所谓的暗场成像量测的检查设备的元件。该设备可以是独立设备，或者可以并入光刻设备LA中，例如在测量站处，或者并入光刻单元LC中。用虚线O表示在整个设备中具有几个分支的光轴。在图3B中更详细地示出了目标周期性结构T和衍射光线。

如在引言中引用的现有专利申请出版物中描述的，图3A的设备可以是可以代替或除了光谱散射仪来使用的多用途角度分辨散射仪的一部分。在这种类型的检查设备中，由辐射源11发射的辐射由照射系统12调节。例如，照射系统12可以包括准直透镜系统12a、滤色器12b、偏振器12c和孔径装置13。调节后的辐射遵循照射路径IP，在该照射路径中，调节后的辐射被部分反射表面15反射并且经由物镜16聚焦成衬底W上的点S。量测目标T可以形成在衬底W上。物镜16可以在形式上类似于显微镜物镜，但是具有例如高数值孔径(NA)，例如至少0.9或至少0.95。根据需要，浸没液体可以用于获取大于1的数值孔径。

在该示例中，物镜16还用于收集已经被目标散射的辐射。示意性地示出了用于该返回辐射的收集路径CP。多功能散射仪在收集路径中可以具有两个或更多个测量分支。示出的示例具有包括光瞳成像光学系统18和光瞳图像传感器19的光瞳成像分支。还示出了成像分支，这将在下面更详细地描述。另外，实际设备中还包括其他光学系统和分支，例如，以收集参考辐射以进行强度归一化、捕获目标的粗略成像、聚焦等。关于这些的细节可以在上面提到的现有出版物中找到。

在衬底W上提供有量测目标T的情况下，其可以是1-D周期性结构(例如，光栅)，其被印刷成使得在显影之后，条由固态抗蚀剂线形成。目标可以是2-D周期性结构，其被印刷成使得在显影之后，周期性结构由抗蚀剂中的固体抗蚀剂柱或通孔形成。可以将条、柱或通孔选择性地蚀刻到衬底中。这些周期性结构中的每个周期性结构是可以使用检查设备研究其特性的目标结构的示例。在覆盖量测目标的情况下，周期性结构被印刷在已经由先前的图案化步骤形成的另一周期性结构之上或与该另一周期性结构交错。

照射系统12的各个组件可以调节以在同一设备内实现不同的量测“配方”。除了选择波长(颜色)和偏振作为照射辐射的特性，还可以调节照射系统12以实现不同的照射轮廓。孔径装置13的平面与物镜16的光瞳平面以及光瞳图像检测器19的平面共轭。因此，由孔径装置13限定的照射轮廓限定入射在衬底W上的点S中的辐射的角度分布。为了实现不同的照射轮廓，可以在照射路径中设置孔径装置13。孔径装置可以包括安装在可移动的滑块或轮子上的不同的孔径13a、13b、13c等。它可以备选地包括固定或可编程的空间光调制器(SLM)。作为另一备选方案，可以将光纤布置在照射光瞳平面中的不同位置处并且选择性地用于在其相应位置处传送或不传送辐射。这些变体均在以上引用的文献中进行了讨论和例示。孔径装置可以是反射形式，而不是透射形式。例如，可以使用反射式SLM。实际上，在工作于UV或EUV波段的检查设备中，大多数或全部光学元件可以是反射性的。

取决于照射模式，可以提供示例光线30a使得入射角如图3B中的“I”所示。由目标T反射的零级光线的路径标记为“0”(不要与光轴“O”相混淆)。类似地，在相同的照射模式下或在第二照射模式下，可以提供光线30b，在这种情况下，与第一模式相比，入射角和反射角将被交换。在图3A中，第一和第二示例照射模式的零级光线分别被标记为0a和0b。

如图3B更详细地所示，作为目标结构的示例的目标周期性结构T放置在垂直于物镜16的光轴O的衬底W上。在离轴照射轮廓的情况下，从远离轴线O的角度撞击到周期性结构T的照射I的光线30a产生零级光线(实线0)和两个一级光线(点链线+1和双点链线-1)。应当记住，在过度填充的小目标周期性结构的情况下，这些光线只是覆盖包括量测目标周期性结构T和其他特征的衬底的区域的很多平行光线之一。由于照射光线束30a具有有限宽度(必须允许有用量的辐射)，所以入射光线I实际上将占据一定角度范围，并且衍射光线0和+1/-1将有些散开。根据小目标的点扩散函数，每个+1和-1级的衍射辐射将进一步在一定角度范围内扩散，而不是如图所示的单个理想光线。

如果目标具有多个周期性分量，则每个周期性分量将产生第一和更高的衍射光线，这些衍射光线可以在进入或离开页面的方向上。为了简单起见，图3B的示例仅描述了一维光栅。

在用于暗场成像的收集路径的分支中，成像光学系统20在衬底W上的传感器23(例如，CCD或CMOS传感器)上形成目标的图像T'。孔径光阑21设置在收集路径CP的成像分支中，其与物镜16的光瞳平面共轭。孔径光阑21也可以称为光瞳光阑。孔径光阑21可以采用不同的形式，就像照射孔径可以采用不同的形式一样。孔径光阑21与透镜16的有效孔径相结合确定散射辐射的哪一部分用于在传感器23上产生图像。通常，孔径光阑21的作用是阻挡零级衍射光束，以便形成在传感器23上的目标的图像仅由(多个)一级光束形成。在其中两个一级光束组合以形成图像的示例中，这就是所谓的暗场图像，相当于暗场显微镜。

由传感器23捕获的图像被输出到图像处理器和控制器PU，PU的功能将取决于所执行的特定测量类型。为此目的，执行目标结构的不对称性的测量。可以将不对称性测量与目标结构的知识相结合以获取用于形成它们的光刻工艺的性能参数的测量。可以以这种方式测量的一个或多个性能参数包括例如覆盖、焦点和/或剂量。提供了目标的特殊设计以允许通过相同的基本不对称性测量方法对不同性能参数进行这些测量。

处理器和控制器PU还生成诸如λ和AP等控制信号以控制照射特性(例如，偏振、波长等)并且用于使用孔径装置13或可编程空间光调制器(其可以定义辐射强度分布和/或辐射入射角)来选择孔径。孔径光阑21也可以以相同的方式被控制。照射和检测的这些参数的每种组合都被视为要进行测量的“配方”。

再次参考图3B和照射光线30a，来自目标周期性结构的+1级衍射光线将进入物镜16，并且有助于在传感器23处记录的图像。光线30b以与光线30a相反的角度入射，并且因此-1级衍射光线进入物镜并且有助于图像。当使用离轴照射时，孔径光阑21阻挡零级辐射。如现有出版物中所述，可以通过X和Y方向上的离轴照射来定义照射模式。

图3A的孔径装置13中的孔径13c、13e和13f包括X和Y两个方向上的离轴照射，并且是本公开特别感兴趣的。孔径13c产生可以被称为分段照射轮廓的轮廓，并且例如可以与例如由分段棱镜22限定的分段孔径结合使用，如下所述。孔径13e和13f可以例如以在一些前述专利申请出版物中描述的方式与轴上孔径光阑21结合使用。

通过比较在这些不同照射模式下目标周期性结构的图像，可以获取不对称性测量。备选地，可以通过保持相同的照射模式但旋转目标来获取不对称性测量。尽管示出了离轴照射，但是可以改为使用目标的轴上照射，并且可以使用修改后的离轴孔径光阑21将基本上仅一个第一级衍射辐射传递给传感器。在另一示例中，分段棱镜22与轴上照射模式结合使用。分段棱镜22可以被视为个体离轴棱镜的组合，并且根据需要，可以实现为安装在一起的一组棱镜。这些棱镜限定分段孔径，其中每个象限中的光线略微偏转特定角度。光瞳平面中的这种偏转具有在图像平面中在每个方向上将+1和-1级在空间上分开的效果。换言之，每个衍射级和方向的辐射向传感器23上的不同位置形成图像，使得无需两个连续的图像捕获步骤也可以检测和比较它们。有效地，在图像传感器23上的分开的位置处形成分开的图像。例如，在图3A中，使用来自照射光线30a的+1级衍射产生的图像T'(+1a)与使用来自照射光线30b的-1级衍射产生的图像T'(-1b)在空间上分开。该技术在美国专利申请公开No.US2011-0102753中公开，其全部内容通过引用并入本文。代替或除了一级光束，可以在测量中使用二级、三级和更高级光束(图3中未示出)。作为另一变体，离轴照射模式可以保持恒定，而目标本身在物镜16下方旋转180度以使用相反的衍射级来捕获图像。

无论使用这些技术中的哪一种，本公开都适用于其中同时捕获在两个方向(例如，称为X和Y的正交方向)上衍射的辐射的方法。

尽管示出了传统的基于镜头的成像系统，但是本文中公开的技术可以等同地应用于全光相机，也可以应用于所谓的“无镜头”或“数字”成像系统。因此，关于用于衍射辐射的处理系统的哪些部分在光学领域实现以及哪些部分在电子和软件领域实现，存在各种设计选择。

不对称性的测量A可以从+1和-1衍射级的检测到的辐射强度来得出。在以下公式中：

A＝I₊₁-I_-1 (1)

不对称性测量计算为+1和-1级的所测量的强度之间的差。对于每个强度测量I，下标表示衍射级+1或-1。

图4A描绘了根据已知实践在衬底上形成的示例复合目标。复合目标包括四个周期性结构(在这种情况下为光栅)32至35。在一个实施例中，周期性结构足够紧密地定位在一起以使得它们都在由量测设备的照射束形成的测量点S、31内。因此，在这种情况下，四个周期性结构全部同时被照射并且同时被成像在传感器19和/或传感器23上。在专用于覆盖测量的示例中，周期性结构32至35本身就是通过覆盖周期性结构而形成的复合周期性结构(例如，复合光栅)，即在形成于衬底W上的器件的不同层中对周期性结构进行图案化并且使得一个层中的至少一个周期性结构与另一层中的至少一个周期性结构覆盖。这样的目标的外部尺寸可以在20μm×20μm内或在16μm×16μm内。此外，所有周期性结构用于测量特定的一对层之间的覆盖。为了促进目标能够测量多于单独一对层，周期性结构32至35可以具有不同偏差的覆盖偏移，以便于测量其中形成有复合周期性结构的不同部分的不同层之间的覆盖。因此，用于衬底上的目标的所有周期性结构将被用于测量一对层，并且用于衬底上的另一相同目标的所有周期性结构将被用于测量另一对层，其中不同的偏差有利于在层对之间区分。

返回图4A，周期性结构32、33、34、35的方向也可以不同，如图所示，以便在X和Y方向上衍射入射辐射。在一个示例中，周期性结构32和34是分别具有偏差+d、-d的X方向周期性结构。周期性结构33和35可以是分别具有偏移+d和-d的Y方向周期性结构。偏差+d表示周期性结构之一的组件布置成使得如果它们均被精确地打印在其标称位置，则组件之一相对于另一组件会偏移距离d。偏差-d表示覆盖的周期性结构的组件布置成使得如果完美打印，则将与第一周期性结构存在偏移d，但是在相反方向上，以此类推。尽管示出了四个周期性结构，但是另一实施例可以包括更大矩阵以获取期望精度。例如，九个复合周期性结构的3×3阵列可以具有偏差-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。这些周期性结构的单独图像可以在由传感器23捕获的图像中被标识。

图4B示出了在图3A的设备中使用图4A的目标可以形成在传感器23上并且由传感器23检测的图像的示例。尽管光瞳图像传感器19不能解析不同的个体周期性结构32至35，但是传感器23可以。标记为40的黑色矩形表示传感器23上的图像的区域，在该区域中，衬底上的照射点31、S被成像到对应的圆形区域41中。在该圆形区域41中，矩形区域42-45表示较小目标周期性结构32至35的图像。如果周期性结构位于产品区域中，则产品特征在该图像中也可以可见。图像处理器和控制器PU处理这些图像以标识周期性结构32至35的分离的图像42至45。这可以通过模式匹配技术来完成，使得图像不必在传感器框架内的特定位置处非常精确地对准。以这种方式减少对精确对准的需求极大地提高了整个测量设备的生产率。但是，如果成像过程跨像场不均匀，则位置变化可能会导致测量结果不准确。不仅光路中的各个组件的特性、而且照射强度和检测灵敏度也会在跨像场变化。在美国专利申请公开No.US 2012-0242970中，根据在传感器23的视场内观察到每个周期性结构图像的位置，对所测量的强度进行校正。这种校正也可以应用于本公开的技术中。

一旦已经标识出周期性结构的单独图像，就可以例如通过对所标识的区域内的所选择的像素强度值求平均或求和来测量这些个体图像的强度。图像的强度和/或其他性质可以相互比较。可以将这些结果组合以测量光刻工艺的不同参数。可以通过测量周期性结构目标的不对称性来测量的覆盖性能是这种参数的示例。

在图5中示出了图3A所示的检查设备的实施例的特定细节。在图5中，示出了可以使用孔径13c产生的特定类型的照射、特别是分段照射轮廓(例如，在该示例中为假想圆中的四个象限，其中两个对角相对的象限具有辐射，而另外两个对角相对的象限基本上没有辐射)。图5进一步示意性地示出了从诸如图4C中示意性地描绘的目标等量测目标的各种辐射级中的一些(特别是0级、+1级和-1级)的传播。示出了包括各种辐射级的检测光瞳50。在该示例中，0级辐射有效地限制在左上象限和右下象限。此外，来自量测目标的+1和-1辐射有效地限制在右上象限和左下象限。特别地，右上象限具有来自第一取向类型的周期性结构的-1辐射(例如，Y覆盖测量周期性结构，诸如图4A中的周期性结构33和35)、以及来自第二取向类型的周期性结构的+1辐射(例如，X覆盖测量周期性结构，诸如图4A中的周期性结构32和34)。然后，左下象限具有与右上象限相反的组合，特别是来自第二取向类型的周期性结构的-1辐射(例如，X覆盖测量周期性结构，诸如图4A中的周期性结构32和34)、以及来自第一取向类型的周期性结构的+1辐射(例如，Y覆盖测量周期性结构，诸如图4A中的周期性结构33和35)。当然，对于周期性结构的不同取向类型，辐射级在检测光瞳中的位置可以不同。然后，可以使用光学元件22(例如，诸如包括多个楔形段的楔形结构等棱镜、或者碟形透明光学元件)来在空间上将辐射分离/发散到检测器23上。在一个实施例中，光学元件22被布置成与-1级辐射不同地分离/发散+1级辐射。示出了检测到的辐射60的示例，其中在左上和右下部分中示出了0级辐射(尽管在一个实施例中，光学元件22(或某些其他结构)可以在不需要0级辐射的位置处阻挡0级辐射)。然后，左下方和右上方示出了量测目标的两个“图像”，其中为每个周期性结构捕获特定辐射顺序，如所标记的。可以看出，对于周期性结构32-35中的每个，分别捕获了+1和-1级辐射中的每个。在一个实施例中，可以从每个周期性结构32-35“图像”中提取平均强度以产生8个强度值以确定X和Y方向上的覆盖，如下文中进一步讨论的。

可以设计不同的目标使得它们的不对称性在很大程度上取决于用于测量光刻工艺的感兴趣参数。对于本文中描述的示例，假定目标被设计用于测量覆盖作为感兴趣参数。可以使用对两个或更多个周期性结构所包含的不同偏差值的知识，根据为两个或更多个周期性结构而测量的不对称性来计算该目标附近的覆盖OV的测量。也就是说，可以结合对周期性结构的不同偏差的知识，使用偏差的周期性结构的不对称性的测量来计算未知覆盖OV。注意，图4A的示例目标是在X和Y方向上具有分量周期性结构并且具有两个偏差值+d和-d的复合目标，应当理解，该目标允许根据这些目标周期性结构的不对称性的测量来计算X和Y方向上的覆盖的测量。在一个示例中，通过以下公式计算特定方向(例如，X或Y)上的覆盖：

其中d是偏差量，p是周期性结构间距，A_+d是针对具有+d偏差的可适用取向类型的目标周期性结构的+1和-1级而测量的强度差(例如，在其中确定X方向上的覆盖的周期性结构32或在其中确定Y方向上的覆盖的周期性结构33)，并且A_-d是针对具有-d偏差的目标的+1和-1级而测量的强度差(例如，在其中确定X方向上的覆盖的周期性结构34或在其中确定Y方向上覆盖的周期性结构35)。偏差和间距可以例如以纳米(nm)表示，使得覆盖以纳米表示。

目标的测量精度和/或灵敏度可以相对于提供到目标上的辐射束的一个或多个特性而变化，例如，辐射束的波长、辐射束的偏振、辐射束的强度分布(即，角度或空间强度分布)和/或辐射入射角。因此，期望以辐射束的不同值和/或类型的特性的多个组合(例如，两个或更多个不同波长、两个或更多个不同偏振等)来测量目标。

随着产品上的要求(诸如产品上的覆盖)不断收紧以支持例如10nm和7nm节点的要求，希望同时获取准确、鲁棒和密集的量测数据作为例如闭环控制解决方案的输入以实现衬底级控制和高级校正。此外，使用不透明材料和严格设计规则驱动了对可用测量波长和量测目标设计空间的扩展的需求。因此，一种用于提高测量精度和工艺鲁棒性的方法(诸如用于测量不透明材料)是使用测量光束的多个特性、特别是多个测量光束波长的测量的实现。

一种用于实现使用多个波长的测量的方法是在时间上顺序地调谐测量光束波长。例如，可以通过在量测系统照射分支中切换滤色器12b来获取不同波长。但是，这可能会对传感器生产率和操作周期时间产生显著影响。因此，由于很多最新节点希望使用一个以上的测量光束波长，因此可能期望并行测量两个或更多个波长以实现未来的量测。

因此，提供了一种被配置为使用多种不同类型或值的测量光束特性并行地进行测量的基于衍射的量测传感器系统。也就是说，在一个实施例中，提供了一种高光谱或多光谱光学系统以提供具有不同辐射波长的量测目标的并行测量能力以获取在宽光谱范围内测量的参数值，诸如覆盖。在一个实施例中，提供了一种使得能够进行这种并行测量的光学系统，该光学系统可以被集成到现有量测设备中而无需大量重新设计。在一个实施例中，光学系统可以被实现为使得可以使用多种不同类型或值的测量光束特性(例如，高光谱或多光谱功能)在量测设备的现有功能与测量功能之间并行地切换量测设备。在一个实施例中，这种切换可以通过将光学系统的至少一部分在量测设备的光路之内移动或移入/移出该光路来实现。因此，在一个实施例中，提供了一种相对简单且具有成本效益的光学系统，其可以在对量测设备硬件进行修改的最小投资的情况下在现有量测设备上实现，以使得能够使用多种不同类型或值的测量光束特性并行地进行测量。此外，如将在下面更详细地讨论的，在一个实施例中，提供了一种与光学系统相结合的量测目标的特定配置，以使得能够使用多种不同类型或值的测量光束特性并行地进行测量。

因此，首先，将讨论用于使得能够使用多种不同类型或值的测量光束特性来并行地进行测量的光学系统的实施例，然后更详细地讨论可以与光学系统一起使用的量测目标的可能的特定配置。将描述光学系统的实施例，其特别着重于使用特定测量光束特性(即，波长)的多个不同值并行地进行测量。然而，如将理解的，根据需要，可以将光学系统设置为在单个波长下使用多种不同类型或值的测量光束特性来并行地进行测量。例如，可以将其设置为在单个波长下使用多个不同偏振(例如，TM和TE偏振)并行地进行测量。

参考图6，描绘了用于基于衍射的量测的检查设备的实施例的高度示意图。在该实施例中，使用色散光学组件以将不同波长的辐射分离到一个或多个检测器的不同区域中以使得能够分别并且平行地测量不同波长的辐射。

特别地，图6描绘了被配置为提供例如CD、覆盖等的光学测量的示例检查设备600(例如，量测设备)的示意图。如图6所示，检查设备600包括物镜670、被配置为保持衬底680的衬底保持器682、以及检测器678。

物镜670和检测器678共同地被配置为测量衬底680的目标以确定例如CD、覆盖、焦点、剂量等。具体地，由输入662(例如，诸如灯或激光等辐射源、或者连接或可连接到辐射源的输入)发射的测量光束652定向到部分反射光学元件660。测量光束652进一步通过部分反射光学元件660和物镜670被定向到目标上，并且然后来自测量光束652的辐射被目标重定向。重定向的测量光束654的至少一部分被物镜670收集，并且经由物镜670、部分反射光学元件660、透镜669、透镜666和透镜664被定向到检测器678(例如，CCD或CMOS传感器)。可以使用不同的透镜布置，只要它仍然将目标的辐射提供到检测器678上。在一个实施例中，透镜669、透镜666和透镜664被布置为使光瞳重新成像。

在一个实施例中，可以使用光学元件668(例如，诸如包括多个楔形段的楔形结构等棱镜、或者碟形透明光学元件)来朝向检测器678在空间上分离/发散辐射。在一个实施例中，光学元件668被布置成与-1级辐射不同地分离/发散+1级辐射。因此，在一个实施例中，光学元件668用作光瞳分离器以朝向一个或多个检测器678在空间上分离+1和-1衍射级辐射。

可选地，可以提供块674以阻止0级辐射。这可以用于降低由于0级辐射而导致的测量中的噪声潜力，其中仅使用1或更高衍射级来从检测到的辐射中确定感兴趣参数。在一个实施例中，块674可以是单独的元件。在一个实施例中，块674可以与诸如光学元件668等另一光学元件集成。在一个实施例中，在照射具有例如图5所示的形式的分布的情况下，块674可以具有与图5所示的0级辐射相对应的两个吸收象限的形状以阻挡0级辐射(但是应当理解，块674的布置取决于目标的照射类型)。在一个实施例中，块675位于光瞳平面中。在一个实施例中，块675与照射器中的孔径13共轭。

在一个实施例中，为了使得能够使用多种不同类型或值的测量光束特性来并行地进行测量，提供了一个或多个光学元件以使得能够将光束654分离成具有不同值或类型的一个或多个测量光束特性的单独部分。在一个实施例中，一个或多个光学元件包括被配置为将光束654分离成与不同波长相对应的分离部分的色散光学元件672。在一个实施例中，色散光学元件可以是衍射光栅、棱镜或两者。在一个实施例中，色散光学元件包括双阿米西(double-amici)棱镜。在一个实施例中，色散光学元件是反射性的(例如，布置成使得基本上所有辐射都从表面反射/衍射的衍射光栅)。在一个实施例中，色散光学元件是透射性的。在一个实施例中，色散光学元件包括具有表面声波发生器的光学元件，以使用表面声波在光学元件的表面上形成光栅。附加地或备选地，一个或多个光学元件包括被配置为将光束654分离成与不同偏振相对应的分离部分的偏振元件676。在一个实施例中，偏振元件包括沃拉斯顿(Wollaston)棱镜、罗雄(Rochon)棱镜或类似的光学元件。在一个实施例中，偏振元件包括偏振分束器，其中检测器可以包括两个或更多个检测器。

在一个实施例中，提供色散元件和偏振元件两者以使得能够通过波长和偏振两者进行分离。在一个实施例中，偏振元件以单一设计与色散光学元件组合(例如，以光栅或棱镜的形式)。

在一个实施例中，被提供以使得能够将光束654分离成具有不同值或类型的一个或多个测量光束特性的分离部分的一个或多个光学元件在检测分支的光瞳中位于光学元件668和可选块674的下游。

在一个实施例中，被提供以使得能够将光束654分离成具有不同值或类型的一个或多个测量光束特性的分离部分的一个或多个光学元件能够移入和移出光路，使得可以以常规方式使用检查设备的路径之外的一个或更多光学元件。在一个实施例中，被提供以使得能够将光束654分离成具有不同值或类型的一个或多个测量光束特性的分离部分的一个或多个光学元件被配置为在构造上转变，以允许衍射辐射通过而没有分离。例如，在一个实施例中，一个或多个光学元件被旋转或移位，使得衍射辐射穿过一个或多个光学元件或被一个或多个光学元件反射，使得衍射辐射通过而没有分离。

使用色散光学元件672和/或偏振元件676，光束654将被分离成具有不同值或类型的一个或多个测量光束特性的部分，使得它们将在一个或多个检测器678处在空间上被分离，使得可以分别测量不同值或类型的一个或多个测量光束特性中的每个。因此，例如，如在常规实施例中(例如，如关于图5描述的)，可以分别以及针对多个不同衍射级(例如，+1级和-1级)中的每个衍射级检测目标的多个周期性结构中的每个周期性结构，但是还可以在空间上分离，使得可以针对多个不同值或类型的一个或多个测量光束特性(例如，波长和/或偏振)中的每个特性获取这些单独测量中的每个。因此，针对各种周期性结构(包括一个或多个+d偏差的周期性结构和一个或多个-d偏差的周期性结构)以及针对+1级和-1级中的每个以及针对两个或更多个不同值或类型的一个或多个测量光束特性(例如，波长和/或偏振)中的每个，检测器678可以获取辐射参数(例如，强度)值。在一个实施例中，辐射参数是强度。在一个实施例中，对于特定的周期性结构，辐射参数是+1级与-1级之间的强度的不对称性。在一个实施例中，针对两个或更多个波长来获取辐射参数。在一个实施例中，针对两个或更多个偏振来获取辐射参数。在一个实施例中，将辐射参数组合成不同的参数值(例如，对于特定的周期性结构，+1级与-1级之间的强度的不对称性)。

因此，在一个实施例中，针对特定方向(例如，X方向)的覆盖量测目标可以包括两个周期性结构(每个周期性结构在两个层中的每个中具有周期性结构元素)，第一周期性结构具有偏差+d和第二周期性结构具有偏差-d。参见例如周期性结构32和34。在一个实施例中，周期性结构包括多个光栅，但是可以采用任何形式。在周期性结构被具有两个不同值或类型的测量光束特性的辐射(诸如两个不同波长或两个不同偏振(例如，两个正交的线性偏振，例如TE和TM辐射))照射时，则存在四个感兴趣的强度不对称性：

其中下标1和2分别表示两个不同值或类型的测量光束特性之一，下标+和-表示周期性结构的偏差d的符号，并且上标表示衍射级(在这种情况下为+1和-1衍射级)。处理器(包括例如合适的软件)可以使用这四个不对称性以根据例如以下公式计算覆盖误差OV：

其中d是偏差。

参考图7，示出了具有周期性结构510、520、530和540的常规测量目标500的示例。在该示例目标中，第一类型的周期性结构510、520被布置用于Y方向覆盖测量，并且第二类型的周期性结构530、540被布置用于X方向覆盖测量。此外，在该实施例中，周期性结构510具有与周期性结构520相同的偏差d的绝对值，但是具有不同的符号。例如，周期性结构510的偏差为-d，并且周期性结构520的偏差为+d。类似地，周期性结构530具有与周期性结构540相同的偏差d的绝对值，但是具有不同的符号。例如，周期性结构530的偏差为-d，并且周期性结构540的偏差为+d。如果如图7所示将色散元件与目标500一起使用，则来自一个周期性结构的不同波长的辐射可能会与来自另一周期性结构的不同波长的辐射覆盖，使得用于不同周期性结构和不同波长的强度可以不分离以便易于获取在不同波长下的不同周期性结构的测量。

在图8中，示出了根据一个实施例的周期性结构510、520、530和540的新布置。尽管在周期性结构510、520、530和540方面描述了图8的该实施例和新量测目标布置的其他实施例，但是可以使用不同类型的量测目标结构。

在图8中，示出了照射量测目标500的照射点31。在一个实施例中，照射点31照射量测目标500的至少一个周期性结构。在该示例中，照射点31照射量测目标500的所有周期性结构。

在图8的量测目标的布置中，周期性结构510、520、530和540被布置成使得在照射点内，沿着该点内的特定方向550仅存在一种类型的周期性结构，该特定方向将在本文中称为光谱轴。在图8的示例中，存在两种类型的周期性结构，即第一类型的周期性结构510、520和第二类型的周期性结构530、540。因此，如图8所示，沿着照射点内的X方向，只有一种类型的周期性结构。如图8所示，对于整个点上的X方向的所有实例，只有一种类型的周期性结构。此外，在该实施例中，沿着该点内的特定方向(例如，图8中的X方向)，仅存在特定类型的单个周期性结构。

因此，在这种新的布置中，代替在正方形布置中具有四个周期性结构的传统正方形量测目标，提供了“一维”类型的量测目标(其在功能上可以等同于传统正方形量测目标)。该新目标可以具有相同的面积(即，它可能不需要在衬底上有更多空间)，并且可以积累与传统方形量测目标相同的覆盖数据。

参考图9，描绘了新布置的另一变体。像图8一样，它是“一维”目标，其中沿着点内的光谱轴550只有一种类型的周期性结构。在该实施例中，不同类型的第一组周期性结构沿着光谱轴从不同类型的第二组周期性结构偏移。在该示例中，第一组中的周期性结构沿着与光谱轴正交的方向对准，并且类似地，第二组中的周期性结构沿着与光谱轴正交的方向对准。

在图10中，描绘了新布置的另一变体。在该实施例中，存在同时(如果目标502、504之间的间隔足够远)或在不同时间(但以目标测量吞吐量为代价)照射量测子目标502和504的两个分开的照射点31。然而，像图8和图9一样，它是“一维”目标，其中沿着每个点内的光谱轴550只有一种类型的周期性结构。在该实施例中，第一类型的第一组周期性结构是一个照射点，而第二类型的第二组周期性结构是另一照射点。然而，在每个照射点中可以具有两种或更多种不同类型的周期性结构。此外，在该示例中，第一组中的周期性结构沿着光谱轴从第一组中的另一周期性结构偏移，并且第二组中的周期性结构沿着光谱轴从第二组中的另一周期性结构偏移，但这不是必须的。

图11示出了新布置的另一变体。在该实施例中，存在同时(如果目标502、504之间的间隔足够远)或在不同时间(但以目标测量吞吐量为代价)照射量测子目标502和504的两个分开的照射点31。然而，像图8、图9和图10一样，它是“一维”目标，其中沿着每个点内的光谱轴550只有一种类型的周期性结构。在该实施例中，第一类型的第一组周期性结构是一个照射点，而第二类型的第二组周期性结构是另一照射点。然而，在每个照射点中可以具有两种或更多种不同类型的周期性结构。

因此，图8-图11的目标的共同特征是特定空间方向，沿着该特定空间方向仅存在一种周期性结构类型。该特征将它们与图7的目标区分开，图7的目标沿着特定方向具有至少两种周期性结构类型。因此，尽管目标可以通过周期性结构的变化来实现，但是它们具有与众不同的特征，即，沿着特定方向仅具有一种周期性结构类型。

有利地，量测目标的这种新布置可以允许利用两个不同值或类型的测量光束特性(诸如多个波长)的辐射例如与多个偏振相结合来进行并行测量。在一个实施例中，该量测目标布置可以与图6的检查设备一起使用以实现两个不同值或类型的测量光束特性的辐射的空间分离，使得可以利用这两个不同值或类型的测量光束特性中的每个特性的辐射来测量某个参数。具体地，在一个实施例中，分散元件可以被布置为在与光谱轴或量测目标的方向正交的方向上分散。因此，一维类型的目标可以用作检查设备的输入狭缝以实现辐射的空间分散，而不会与来自不同类型的周期性结构的辐射覆盖。在一个实施例中并且如下文中进一步描述的，检查设备(诸如图6的设备)中的新色散元件(例如，棱镜或衍射光栅)可以沿着光谱轴在一个或多个检测器上形成“光谱”堆叠，因此使得能够测量具有不同值或类型的测量光束特性的离散通道(例如，对于+1衍射级和-1衍射中的每个衍射的周期性结构510、520、530、540中的每个周期性结构的通道，以及针对这8个通道中的每个通道的与多个波长相对应的值，并且可选地，这些通道中的每个通道可以处于多个偏振，诸如两个偏振，以产生16个通道，这16个通道中的每个通道具有与多个波长相对应的值)。

参考图12，示意性地示出了量测目标的“一维”布置与具有分散元件的检查设备一起使用。在Y方向上具有光谱轴的“一维”目标500(诸如图8的目标500)被照射点31照射。来自目标500的重定向辐射由物镜1000收集。如图所示，0级、+1级和-1级辐射由物镜1000收集；如将理解的，可以捕获其他衍射级。辐射被一个或多个光学元件1010接收，该光学元件1010在这种情况下具有0级块以阻挡由物镜1000收集的0级辐射，同时允许+1级和-1级辐射朝向检测器通过。此外，一个或多个光学元件1010发散+1和-1级(在这种情况下，沿着Y轴方向)，使得可以分别检测它们。在一个实施例中，通过目标500的“一维”布置和由一个或多个光学元件1010提供的发散，每个周期性结构可以在Y轴方向上在空间上分离到一个或多个检测器1040上(例如，一个或多个CCD光电探测器)，并且使得来自这些周期性结构中的每个的+1和1级辐射沿着Y轴方向在空间上分离到一个或多个探测器上，如下文中进一步描述的。然后，+1和1-级辐射通过色散元件1020按波长被色散。在该示例中，色散元件1020沿着X轴方向(即，与光谱轴正交的方向)来分散辐射。在该示例中，色散元件1020是光栅，因此将+1辐射衍射为0级、+1级和-1级分量，如图所示，并且将-1辐射衍射为0级、+1级和-1级分量，如图所示。来自色散元件1020的+1、-1级辐射沿着X轴方向在空间上扩散，并且沿着该X轴方向具有变化的波长。来自色散元件1020的辐射被光学元件1030(例如，透镜)定向到一个或多个检测器140。因此，图12的光学系统在一个或多个检测器1040上光学地形成新格式的分布式输出数据1050。下文中将描述该分布1050的细节。

参考图13，示意性地示出了一个或多个检测器1040(例如，单个检测器)处的分布1050。如上所述，一个或多个光学元件1010和目标500的“一维”布置(具有四个被测量的周期性结构)使得能够创建与周期性结构510、520、530、540相对应的通道1100-1107，并且该创建分别针对从周期性结构510、520、530、540衍射的+1级和-1级辐射。因此，在一个实施例中，通道1100可以对应于来自周期性结构510的+1级辐射，通道1101可以对应于来自周期性结构520的+1级辐射，通道1102可以对应于来自周期性结构530的+1级辐射，并且通道1103可以对应于来自周期性结构540的+1级辐射。类似地，在一个实施例中，通道1104可以对应于来自周期性结构510的-1级辐射，通道1105可以对应于来自周期性结构520的-1级辐射，通道1106可以对应于来自周期性结构530的-1级辐射，并且通道1107可以对应于来自周期性结构540的-1级辐射。可以理解，通道的数目取决于来自被测量的目标500的衍射级的数目以及被测量的目标500的周期性结构的数目。也就是说，通道的数目对应于被测量的衍射级的数目乘以被测量的周期性结构的数目。因此，2个衍射级(例如，+1和-1)乘以4个周期性结构将得到8个通道。

虽然未在图13中示出，其中光学系统提供偏振元件以提供单独的偏振类型，但是每个通道1100-1107可以乘以由偏振元件提供的不同偏振的数目。因此，例如，如果偏振元件提供两个偏振(例如，线性X偏振和线性Y偏振)，则将为“一维”布置的目标500(具有四个被测量的周期性结构)提供16个通道——用于第一偏振的通道1100-1107并且然后是用于第二偏振的另一组通道1100-1107(图13中未示出)。

此外，对于每个通道，提供了多个波长的色散。在上述示例中，色散元件1020是光栅，并且因此将+1辐射衍射为0级、+1级和-1级分量，并且将-1辐射衍射为0级、+1级和-1级分量，如图所示。来自色散元件1020的+1级、-1级辐射沿着X轴方向在空间上扩散，并且沿着该X轴方向具有变化的波长。因此，参考图13，在一个实施例中，来自色散元件1020的0级辐射被提供给行1130。因此，与来自目标500的+1级辐射相对应的来自色散元件1020的0级辐射被提供给行1130，并且与来自目标500的-1级辐射相对应的来自色散元件1020的0级辐射被提供给行1130。至于与来自目标500的+1级辐射和来自目标500的-1级辐射相对应的来自色散元件1020的+1级辐射被提供给行1110和1120，行1110和1120中的每个对应于不同的辐射波长。如上所述，根据上述通道1100-1107，与来自周期性结构510、520、530、540的+1和-1级辐射相对应的辐射被提供给行1110和1120的不同部分。类似地，与来自目标500的+1级辐射和来自目标500的-1级辐射相对应的来自色散元件1020的-1级辐射被提供给行1140和1150，行1140和1150中的每个对应于不同的辐射波长。如上所述，根据上述通道1100-1107，与来自周期性结构510、520、530、540的+1和-1级辐射相对应的辐射被提供给行1140和1150的不同部分。取决于色散元件1020的配置，行1110的波长大于(或小于)行1120的波长，并且类似地，行1150的波长大于(或小于)行1140的波长。在一个实施例中，行1110的波长与行1150的波长基本相同，并且行1120的波长与行1140的波长基本相同。在一个实施例中，在行1100、1120、1140中的每个处提供有离散波长。在一个实施例中，色散可以形成连续的波长谱，并且因此行1100、1120、1140和1150对应于来自连续波长谱的采样点。

因此，在一个实施例中，图12的光学系统可以在检测器上光学地形成新格式的分布式输出数据1050。在一个实施例中，在目标包括四个周期性结构和被测量的2个衍射级(例如，+1和-1级)的情况下，输出数据包括8行光谱(例如，连续光谱或离散光谱)，该8行光谱根据多个波长范围(例如，400-1100nm的宽光谱范围或其中的任何子范围或两个或更多个离散波长)中的波长来保持期望的OV计算信息7的。利用在检测分支的光瞳中在色散元件之后的偏振分束器，可以测量两个或更多个偏振，从而产生更多的线。例如，对于两个偏振，可以提供16条线。当然，如上所述，取决于被测量的周期性结构的期望数目、被测量的衍射级的期望数目和/或被测量的偏振的期望数目，可以提供更少或更多的线。

可以以适当的配方应用在行和通道的适当选择下的强度值，以产生期望的感兴趣参数。因为强度可以适当地应用于等式(1)-(7)中的任何一个以获取覆盖值。例如，第一测量辐射波长可以是第一测量光束特性并且第二测量辐射波长可以是第二测量光束特性，因此来自相应通道1100-1107的行1120和/或行1140的强度值可以应用于等式(3)-(7)作为第一测量光束特性，并且来自相应通道1100-1107的行1110和/或行1150的强度值可以应用于等式(3)-(7)作为第二测量光束特性。在一个实施例中，在行1120的波长与行1140的波长基本相同的情况下，行1120和行1140的强度值可以进行组合(例如，求和、求平均值等)并且应用于等式(3)-(7)作为第一测量光束特性，并且类似地，在行1110的波长与行1150的波长基本相同的情况下，行1110和1150的强度值可以进行组合(例如，求和、求平均值等)并且应用于等式(3)-(7)作为第二测量光束特性。

参考图14，示意性地描绘了与例如量测学目标的“一维”布置结合使用的检查设备的另一实施例。类似于图12的实施例，在Y方向上具有光谱轴的“一维”目标500(诸如图8的目标500)被照射点31照射。来自目标500的重定向辐射由物镜1000收集。如图所示，0级、+1级和-1级辐射由物镜1000收集；如将理解的，可以捕获其他衍射级。辐射被一个或多个光学元件1010接收，该光学元件1010在这种情况下具有0级块以阻挡由物镜1000收集的0级辐射，同时允许+1级和-1级辐射朝向检测器通过。一个或多个光学元件1010可以发散+1和-1级(在这种情况下，沿着Y轴方向)，使得可以分别检测它们。在一个实施例中，通过目标500的“一维”布置和由一个或多个光学元件1010提供的发散，每个周期性结构可以在Y轴方向上在空间上分离到一个或多个检测器1040上，并且使得来自这些周期性结构中的每个的+1和1-级辐射沿着Y轴方向在空间上分离到一个或多个检测器上，如下文中进一步描述的。

然后，+1和1-级辐射通过色散元件1020按波长被色散。在该示例中，色散元件1020沿着X轴方向(即，与光谱轴正交的方向)分散辐射。在该示例中，色散元件1020是反射光栅，因此将+1辐射衍射为0级、+1级和-1级分量，如图所示，并且将-1辐射衍射为0级、+1级和-1级分量，如图所示。来自色散元件1020的+1级、-1级辐射沿着X轴方向在空间上扩散，并且沿着该X轴方向具有变化的波长。

来自色散元件1020的辐射例如被光学元件1200(例如，折光镜)和光学元件1030(例如，消色差透镜)重定向到可选的偏振分离器1210(例如，偏振棱镜)和光学元件1220(例如，用于校正例如像差的场校正透镜)。偏振分离器1210处理辐射以产生至少两种不同类型的偏振，并且在一个实施例中，有助于使得不同类型的偏振能够在一个或多个检测器1040处在空间上分离。在一个实施例中，光学元件1220(例如，消色差透镜)有助于使得不同类型的偏振能够在一个或多个检测器1040处在空间上分离。像色散元件1020一样，偏振分离器1210(和可选的光学元件1220)可以使用本文中关于色散元件1020模式的各种移动装置移入和移出照射路径。

因此，图14的光学系统在检测器上的检测平面处光学地形成新格式的分布式输出数据1050。上面已经描述了该分布1050的实施例的细节，并且现在描述其另一实施例。

具体地，在例如提供偏振分离器1210(具有可选的光学元件1220)以将辐射分离成两种类型的偏振并且目标500包括要测量的四个周期性结构的情况下，可以提供通道组1230-1237，其中每个通道组1230-1237包括用于第一偏振的通道/列/行和用于第二偏振的另一通道/列/行，并且每个通道组1230-1237包括与波长相对应的行(例如，参见图13及其相关描述)。此外，通道组1230-1237中的每个对应于目标的特定周期性结构，并且通道组1230-1233对应于例如来自目标500的+1级辐射，并且通道组1234-1237对应于例如来自目标500的-1级辐射。因此，可以提供16个通道以使得能够在一次采集中针对多个波长(在行中)在两个不同的偏振下分别测量目标500的四个周期性结构的两个衍射级。然后可以在诸如公式(1)-(7)等适当的公式中使用多个测量结果以使得能够确定感兴趣参数(例如，覆盖)。

在该示例实施例中，色散元件1020可以被移动或旋转，以使得在一个方向上，色散元件1020使得色散元件1020的光栅能够通过波长来分散辐射，并且通过选择旋转角度，不同波长带可以被重定向到光学元件1200，并且在另一方向上，色散元件1020可以被有效地切换以像镜子一样起作用，并且仅将辐射重定向到一个或多个检测器1040而没有通过波长分散。在一个实施例中，色散元件1020可以移出光路，但是辐射仍然从一个或多个光学元件1010被定向到一个或多个检测器1040，例如，通过将色散元件1020替换为将辐射重定向到一个或多个检测器1040的另一光学元件。

在色散元件1020可以在检查设备内移动、旋转、移位到其他位置等的情况下，检查设备的其余部分可以有效地是现有检查设备。例如，可以使用现有检查设备来分离+1和-1级辐射，并且针对两个或更多个不同偏振进行分离。因此，元件1000、1010、1200、1030、1210、1220和1040可以是现有设备，并且可选地具有元件1020，但是元件1020不能是色散元件。因此，检查设备可以以现有方式用于针对目标的每个周期性结构来测量来自诸如图7所示的目标的辐射。但是，当元件1020能够是色散的，用作色散元件并且与诸如图8-图10所示的“一维”类型的目标500结合使用时，检查设备能够针对目标的每个周期性结构在多个波长下单独测量辐射(以及如果提供了偏振分离器1210，则可选地在多个偏振中的每个偏振下单独测量辐射)。

因此，可以在现有检查设备的布局中以相对较低的费用和技术复杂性来提供能够在单次采集中在多个波长下进行测量的新的量。

参考图15，示出了包括辐射波长的连续光谱的输出数据1050的实施例。在一个实施例中，光谱跨相对较宽的光谱范围，例如，从大约400到1000nm，其中从中选择任何子范围。来自目标500的辐射被色散元件1020分散以产生强度通道I。在该实施例中，强度I通道的数目是被测量的周期性结构的数目n的函数，并且单独地包括用于X方向上的针对线性偏振(Px)的辐射和用于Y方向上的线性偏振(Py)的辐射(由图15中未示出的光学元件分隔)，并且单独地包括来自由光束点31照射的目标500的正和负衍射级(例如，+1或-1级)中的每个的辐射。因此，对于数目n为4，对于2个偏振以及正负衍射级+1和-1，通道的数目I为16。在该实施例中，输出数据1050仅是来自色散元件1020光栅的衍射级中的一个衍射级(例如，+1或-1级)。在一个实施例中，仅来自色散元件1020光栅的衍射级中的一个衍射级(例如，+1或-1级)的强度被用于计算感兴趣参数。在一个实施例中，来自色散元件1020光栅的两个衍射级(例如，+1和-1级)的强度都被用于计算感兴趣参数。在一个实施例中，可以使用光学布置来将来自色散元件1020光栅的衍射级(例如，+1和-1级)的辐射相结合以使它们在一个或多个检测器1040上的基本上同一点处被一起照射，使得可以从该点获取读数。在一个实施例中，可以沿着相应强度通道I在一个波长下获取来自每个强度通道I的第一组读数，并且将其用作一组强度值作为诸如等式(3)-(7)等感兴趣参数等式中的第一测量光束特性，并且可以沿着相应强度通道I在另一波长下获取来自每个强度通道I的第二组读数，并且将其用作一组强度值作为诸如等式(3)-(7)等感兴趣参数等式中的第二测量光束特性，以便产生感兴趣参数。

因此，本文中描述的新的高光谱方法和设备允许一次测量采集以获取关于评估中的衬底堆叠的明显更多的数据，以获取对感兴趣参数的更准确的确定。该技术和设备的实现可以以最小投资并且使用现有设备来完成。此外，就允许向其中实现高光谱方法和设备的现有设备仍然能够根据其先前方法进行测量(例如，测量两个衍射级(可选地在不同的偏振下)，在后续测量中在不同波长下测量两个衍射级，等等)、这可以通过例如在零级取向(例如，其中色散光栅完全反射从而不提供色散的位置)与一级取向(例如，其中色散光栅衍射辐射以提供色散的位置)之间旋转色散元件衍射光栅来完成而言，它可以实现向后兼容性。也就是说，在一个实施例中，对于检查设备的现有过程，可以通过使用来自衍射光栅(例如，图14中的色散元件1020)的零级衍射来向后兼容地实现高光谱功能。或者，可以通过在例如倒装安装件中使用可移动色散元件(例如，高度色散棱镜、衍射光栅或两者的组合(称为GRISM))来保持向后兼容性。当需要进行高光谱测量时，使用倒装安装件将棱镜插入检测路径中；否则，可以使用检查设备的常规功能。

在一个实施例中，偏振分离器和色散元件可以在一个光学元件中组合在一起或在一个光学元件单元中组合。在一个实施例中，偏振分离器和色散元件的组合可以移入或移出检查设备的光路。

在一个实施例中，照射点可以不是圆形的。例如，照射点可以大体上为矩形，以帮助提高来自从衬底上的其他图案的光学噪声的感兴趣参数信号的可检测性。

在一个实施例中，波长范围可以由宽带辐射源提供。在一个实施例中，辐射束的波长范围限于选自特定范围(例如，选自约400nm至900nm的范围)的两个或更多个波长。此外，可以如上所述提供使用例如如上所述的偏振器来选择辐射束的不同偏振，和/或可以使用例如如上所述的多个不同的孔径来提供各种照射形状。

在一个实施例中，检查设备的感兴趣参数测量生产率可以增加N倍，其中N是要测量的测量光束波长的数目(其中取决于衬底堆叠、感兴趣参数等，N选自2至120的范围)。

在一个实施例中，“一维”目标具有与用于检查设备的目标的现有类型的目标大致相同的面积。因此，在一个实施例中，“一维”目标不需要在衬底上的更多空间，而是可以累积与检查设备的现有目标相同的感兴趣参数数据。但是，对于“一维”目标，其测量方法以及相关联的“一维”目标可以允许从相对较宽的光谱带和可选的偏振来进行并行波长测量。这些新的量可以在现有检查设备的布局中以低投资和低技术复杂性提供。

因此，在一个实施例中，新方法和设计相结合地创建了新特征：允许沿着检测器系统的一个轴(例如，光谱轴)测量光谱信息(例如，连续地或离散地)。用于检查设备的新光学设计中的该新特征可以内置在现有检查设备中，并且可以与产生在约400nm至约1000nm的范围内具有多个波长(例如，诸如宽带光的连续波长谱)的照射光束的辐射源一起工作，并且在一次采集中处理来自所有期望波长的信息。

为了实现该新特征，在一个实施例中，新的量测目标(例如，覆盖量测目标的结构)设置有与检查设备检测分支的几何和物理特性并且特别是与一个或多个新引入的光学元件的取向对准的结构，以使得能够测量不同的光束特性，即色散元件和/或偏振元件。结果，可以在多个不同的测量光束特性(例如，不同的波长)下，利用平行于具有关于感兴趣参数的信息的辐射的测量来确定感兴趣参数。因此，可以单次获取多个测量光束特性，以允许提高测量过程的生产率，并且提高过程的鲁棒性和准确性。在一个实施例中，能够并行测量不同测量特性的光学系统可以用于现有检查设备，其中光学布局的修改最少(例如，可以减少开发和制造的成本)。此外，在一个实施例中，可以将新的高光谱特征引入现有检查设备中，但是能够与现有检查设备可用的测量技术向后兼容。

因此，测量方法的新参数和检查设备的检测分支的新光学布局的实现允许更高水平的性能：更高的生产率，更大的过程鲁棒性(尤其是对于不透明的堆叠)和/或更高的测量精度。

在一个实施例中，光学元件包括色散元件，并且多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。在一个实施例中，光学元件包括偏振元件，并且其中多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。在一个实施例中，光学元件能够移入和移出衍射辐射的光路，或者被配置为变换以允许衍射辐射通过而没有分离。在一个实施例中，量测目标包括多种不同类型的周期性结构，并且其中在检查设备的照射点内，沿着点内的特定方向仅存在一种类型的周期性结构。在一个实施例中，这些部分布置成多条线，其中沿着每条线的部分对应于不同值或类型的一个或多个辐射特性，并且其中线对应于目标的不同结构。在一个实施例中，一个或多个辐射特性包括辐射波长。在一个实施例中，一些线还与第一类型的偏振有关，而其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。在一个实施例中，光学元件在辐射的光路内可移动，或者能够移入和移出光路。

在一个实施例中，多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。在一个实施例中，多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。在一个实施例中，该方法包括利用照射束点照射量测目标，其中量测目标包括多种不同类型的周期性结构，并且其中在该点内，沿着该点内的特定方向仅存在一种类型的周期性结构。在一个实施例中，这些部分布置成多条线，其中沿着每条线的部分对应于不同值或类型的一个或多个辐射特性，并且其中线对应于目标的不同结构。在一个实施例中，一些线还与第一类型的偏振有关，而其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。

在一个实施例中，所接收的辐射具有正衍射级辐射和负衍射级辐射，并且该方法还包括将所接收的辐射分离成与正衍射级和负衍射级相对应的部分。在一个实施例中，多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。在一个实施例中，多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。在一个实施例中，这些部分布置成多条线，其中沿着每条线的部分对应于不同值或类型的一个或多个辐射特性，并且其中线对应于目标的不同周期性结构。在一个实施例中，一些线还与第一类型的偏振有关，而其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。

可以使用以下条款进一步描述实施例：

1.一种检查设备，包括：

物镜，被配置为从具有正衍射级辐射和负衍射级辐射的量测目标接收衍射辐射；

光学元件，被配置为将所述衍射辐射分离成分别与多个不同值或类型的一个或多个辐射特性中的每个辐射特性相对应并且分别与所述正衍射级和所述负衍射级相对应的部分；以及

检测器系统，被配置为分别并且同时测量所述部分。

2.根据条款1所述的检查设备，其中所述光学元件包括色散元件，并且所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。

3.根据条款1或2所述的检查设备，其中所述光学元件包括偏振元件，并且其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。

4.根据条款1至3中任一项所述的检查设备，其中所述光学元件能够移入和移出所述衍射辐射的光路，或者所述光学元件被配置为变换以便允许所述衍射辐射通过而没有分离。

5.根据条款1至4中任一项所述的检查设备，其中所述量测目标包括多种不同类型的周期性结构，并且其中在所述检查设备的照射点内，沿着所述点内的特定方向仅存在一种类型的周期性结构。

6.根据条款1至5中任一项所述的检查设备，其中所述部分布置成多条线，其中沿着所述线中的每条线的部分对应于所述不同值或类型的一个或多个辐射特性，并且其中所述线对应于所述目标的不同结构。

7.根据条款6所述的检查设备，其中所述一个或多个辐射特性包括辐射波长。

8.根据条款6或7所述的检查设备，其中所述线中的一些线还与第一类型的偏振有关，并且其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。

9.根据条款1至8中任一项所述的检查设备，其中所述光学元件在所述辐射的光路内能够移动，或者能够移入和移出所述光路。

10.一种方法，包括：

从具有正衍射级辐射和负衍射级辐射的量测目标接收衍射辐射；

将所述衍射辐射分离成与多个不同值或类型的一个或多个辐射特性中的每个辐射特性相对应并且与所述正衍射级和所述负衍射级相对应的部分；以及

分别并且同时测量所述部分。

11.根据条款10所述的方法，其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。

12.根据条款10或11所述的方法，其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。

13.根据条款10至12中任一项所述的方法，包括利用照射束点照射所述量测目标，其中所述量测目标包括多种不同类型的周期性结构，并且其中在所述点内，沿着所述点内的特定方向仅存在一种类型的周期性结构。

14.根据条款10至13中任一项所述的方法，其中所述部分布置成多条线，其中沿着所述线中的每条线的部分对应于所述不同值或类型的一个或多个辐射特性，并且其中所述线对应于所述目标的不同结构。

15.根据条款14所述的方法，其中所述线中的一些线还与第一类型的偏振有关，并且其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。

16.一种方法，包括：

利用照射束点照射量测目标，其中所述量测目标包括多种不同类型的周期性结构，并且其中在所述点内，沿着所述点内的特定方向仅存在一种类型的周期性结构；

从所述量测目标接收辐射；以及

将所述接收的辐射分离成与多个不同值或类型的一个或多个辐射特性中的每个辐射特性相对应的部分。

17.根据条款16所述的方法，其中所述接收的辐射具有正衍射级辐射和负衍射级辐射，并且所述方法还包括将所述接收的辐射分离成与所述正衍射级和所述负衍射级相对应的部分。

18.根据条款16或17所述的方法，其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。

19.根据条款16至18中任一项所述的方法，其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。

20.根据条款16至19中任一项所述的方法，其中所述部分布置成多条线，其中沿着所述线中的每条线的部分对应于所述不同值或类型的一个或多个辐射特性，并且其中所述线对应于所述目标的不同周期性结构。

21.根据条款20所述的方法，其中所述线中的一些线还与第一类型的偏振有关，并且其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。

22.一种计算机程序产品，包括其上记录有指令的计算机非暂态可读介质，所述指令在由计算机执行时实现根据条款10至21中任一项所述的方法。

23.一种系统，包括：

硬件处理器系统；以及

非暂态计算机可读存储介质，被配置为存储机器可读指令，其中所述机器可读指令在被执行时引起所述硬件处理器系统执行根据条款10至21中任一项所述的方法。

24.一种用于测量图案化工艺的对象的量测设备，所述量测设备被配置为执行根据条款10至21中任一项所述的方法。

25.一种系统，包括：

量测设备，被配置为向物体表面上提供辐射束并且检测由所述物体表面上的结构重定向的辐射；以及

根据条款22所述的计算机程序产品。

26.根据条款25所述的系统，还包括光刻设备，所述光刻设备包括被配置为保持图案化装置以调制辐射束的支撑结构，以及被布置为将调制后的辐射束投射到辐射敏感衬底上的投射光学系统，其中所述物体是衬底，并且所述光刻设备被配置为基于使用所述量测设备和所述计算机程序产品而获取的信息来控制所述光刻设备的设置。

尽管关于±1衍射级描述了本发明的实施例，但是本发明的实施例可以使用诸如±2、±3、±4等衍射级的较高衍射级来应用。

在本文中已经关于基于衍射的量测描述了实施例，该基于衍射的量测例如根据来自衍射级的强度来测量覆盖周期性结构的相对位置。然而，本文中的实施例可以在根据需要进行适当修改的情况下应用于基于图像的量测，该基于图像的量测例如使用目标的高质量图像来测量从层1中的目标1到层2中的目标2的相对位置。通常，这些目标是周期性结构或“盒子”(“boxes”)(盒子中盒子(BiB))。

尽管上面可能已经在量测和光学光刻的上下文中具体参考了实施例的使用，但是应当理解，实施例可以在例如压印光刻等其他应用中使用，并且其中在上下文允许的情况下，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将图案化装置的形貌压入提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，将图案化装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。

本文中使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，波长为或约为365、355、248、193、157或126nm)和极紫外(EUV)辐射(例如，波长在5-20nm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”可以指代各种类型的光学元件中的任何一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学组件。

对特定实施例的前述描述揭示了本发明的实施例的一般性质，使得在不脱离本发明的总体范围的情况下，通过应用本领域技术范围内的知识，其他人可以容易地修改和/或改编这样的特定实施例的各种应用，而无需过多的实验。因此，基于本文中给出的教导和指导，这些改编和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应当理解，本文中的措辞或术语是出于例如描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。

本发明的广度和范围不应当由任何上述示例性实施例限制，而应当仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims

1.一种检查设备，包括：

检测器系统，被配置为分别并且同时测量所述部分。

2.根据权利要求1所述的检查设备，其中所述光学元件包括色散元件，并且所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。

3.根据权利要求1或2所述的检查设备，其中所述光学元件包括偏振元件，并且其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的检查设备，其中所述光学元件能够移入和移出所述衍射辐射的光路，或者所述光学元件被配置为变换以便允许所述衍射辐射通过而没有分离。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的检查设备，其中所述量测目标包括多种不同类型的周期性结构，并且其中在所述检查设备的照射点内，沿着所述点内的特定方向仅存在一种类型的周期性结构。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的检查设备，其中所述部分被布置成多条线，其中沿着所述线中的每条线的部分对应于不同值或类型的所述一个或多个辐射特性，并且其中所述线对应于所述目标的不同结构。

7.根据权利要求6所述的检查设备，其中所述一个或多个辐射特性包括辐射波长。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的检查设备，其中所述线中的一些线还与第一类型的偏振有关，并且其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的检查设备，其中所述光学元件能够在所述辐射的光路内移动，或者能够移入和移出所述光路。

10.一种方法，包括：

分别并且同时测量所述部分。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，包括利用照射束点照射所述量测目标，其中所述量测目标包括多种不同类型的周期性结构，并且其中在所述点内，沿着所述点内的特定方向仅存在一种类型的周期性结构。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述部分被布置成多条线，其中沿着所述线中的每条线的部分对应于所述不同值或类型的一个或多个辐射特性，并且其中所述线对应于所述目标的不同结构。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述线中的一些线还与第一类型的偏振有关，并且其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。

16.一种方法，包括：

从所述量测目标接收辐射；以及

将接收的所述辐射分离成与多个不同值或类型的一个或多个辐射特性中的每个辐射特性相对应的部分。

17.根据权利要求16所述的方法，其中接收的所述辐射具有正衍射级辐射和负衍射级辐射，并且所述方法还包括将接收的所述辐射分离成与所述正衍射级和所述负衍射级相对应的部分。

18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同波长。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述多个不同值或类型的一个或多个辐射特性包括多个不同偏振。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中所述部分被布置成多条线，其中沿着所述线中的每条线的部分对应于所述不同值或类型的一个或多个辐射特性，并且其中所述线对应于所述目标的不同周期性结构。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述线中的一些线还与第一类型的偏振有关，并且其他线中的一些线还与第二类型的偏振有关。

22.一种计算机程序产品，包括其上记录有指令的计算机非暂态可读介质，所述指令在由计算机执行时实现根据权利要求10至21中任一项所述的方法。

23.一种系统，包括：

硬件处理器系统；以及

非暂态计算机可读存储介质，被配置为存储机器可读指令，其中所述机器可读指令在被执行时引起所述硬件处理器系统执行根据权利要求10至21中任一项所述的方法。

24.一种用于测量图案化工艺的对象的量测设备，所述量测设备被配置为执行根据权利要求10至21中任一项所述的方法。

25.一种系统，包括：

根据权利要求22所述的计算机程序产品。

26.根据权利要求25所述的系统，还包括光刻设备，所述光刻设备包括被配置为保持图案化装置以调制辐射束的支撑结构、以及被布置为将调制后的所述辐射束投射到辐射敏感衬底上的投射光学系统，其中所述物体是所述衬底并且所述光刻设备被配置为基于使用所述量测设备和所述计算机程序产品而获取的信息来控制所述光刻设备的设置。