CN112262345B

CN112262345B - 量测设备

Info

Publication number: CN112262345B
Application number: CN201980038794.1A
Authority: CN
Inventors: N·潘迪; A·J·登鲍埃夫; D·阿克布卢特; M·J·M·范达姆; H·巴特勒; H·A·J·克拉默; E·A·F·范德帕斯奇; F·泽普; J·A·L·J·瑞马克; M·P·瑞因德斯
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: IL279368A; WO2019238363A1; US11262661B2; US20220121127A1; TW202018423A; IL310215A; US11940739B2; US20190384184A1; IL279368B1; CN112262345A

Abstract

一种用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数的量测工具，所述量测工具包括：照射光学系统，用于利用照射辐射以一非零入射角照射所述结构；检测光学系统，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获被所述结构散射的照射辐射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，其中所述照射光学系统和检测光学系统未共用光学元件。

Description

量测设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月13日提交的欧洲申请18177431.6、2018年8月21日提交的欧洲申请18189926.1和2018年11月22日提交的欧洲申请18207812.1的优先权，这些申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及用于确定制作于衬底上的结构的参数的量测设备和相关联的方法。更具体地，本发明可以涉及使用计算成像方法的量测设备。在一些示例中，本发明可以涉及确定与重叠有关的参数。

背景技术

光刻设备是一种构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备能够例如用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可例如将在图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也经常称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。所投影的图案可以构成用于在所述衬底上制作结构的过程的部分。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长决定了能够形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(其波长在4-20nm范围内，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可用于在衬底上形成比使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备更小的特征。

低K₁光刻术可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的过程特征。在这种过程中，分辨率公式可以表达为CD＝k₁×λ/NA，其中λ是所用辐射的波长，NA是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印制的最小特征大小，但在这种情况下为半节距)，k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，在衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸以实现特定电学功能和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的精调步骤施加到光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自定义照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局中的各种优化(诸如光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)、或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制回路来改良低k₁下的图案的再现。

在光刻过程中，期望频繁地测量所产生的结构，例如用于进行过程控制和验证。进行这种测量的工具典型地称为量测工具MT。已知用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是一种多功能仪器，其允许通过在散射仪物镜的光瞳或与该光瞳共轭的平面中设置传感器来测量光刻过程的参数(该测量通常称为基于光瞳的测量)，或者允许通过将传感器设置在图像平面或与图像平面共轭的平面中来测量光刻过程的参数(在这种情况下，所述测量通常称为基于图像或场的测量)。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这种散射仪和相关联的测量技术，所述专利申请通过引用全文并入本文。前述散射仪可以使用从软X射线和可见光到近IR波长范围的光来测量光栅。

散射仪MT可以是角分辨散射仪。在这种散射仪中，可以将重构方法施加于所测量的信号以重构或计算光栅的属性。这种重构可以例如由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并将模拟结果与测量结果进行比较产生。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生类似于从实际目标观察到的衍射图案的衍射图案为止。

散射仪MT可以可替代地是光谱散射仪MT。在这样的光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导到目标上，并且从目标反射或散射的辐射被引导到光谱仪检测器，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的函数的强度的测量结果)。根据该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与被模拟的光谱库进行比较，可以重构产生检测到的光谱的目标的结构或轮廓。

散射仪MT可以可替代地是椭圆散射仪。椭圆散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆形)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有的椭圆散射仪的各种实施例在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中进行了描述，所述申请通过引用全文并入本文。

在散射仪MT的一个实施例中，散射仪MT适于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准的光栅或周期性结构的重叠，该不对称性与重叠的程度有关。两个(典型的，交叠的)光栅结构可以施加在两个不同的层(不一定是连续的层)中，并且可以形成在晶片上的大致相同的位置处。散射仪可以具有例如在共同拥有的专利申请EP1,628,164A中所述的对称检测配置，从而任何不对称性可被清楚地区分。这提供了一种测量光栅中未对准的简单方法。用于通过作为目标的周期性结构的不对称性来测量包含周期性结构的两层之间的重叠误差的其它示例可以在PCT专利申请公布案No.WO 2011/012624或美国专利申请US 20160161863中找到，这些申请通过引用其全部内容并入本文。

其它感兴趣的参数可以是聚焦和剂量。如美国专利申请US2011-0249244中所述，聚焦和剂量可以通过散射测量法(或可替代地通过扫描电子显微法)同时确定，该专利申请通过引用全文并入本文。可以使用单个结构，该结构对聚焦能量矩阵(FEM-也称为聚焦曝光矩阵)中的每个点具有临界尺寸和侧壁角度测量结果的唯一组合。如果临界尺寸和侧壁角度的这些唯一组合是可获得的，则可以根据这些测量结果唯一地确定聚焦和剂量值。

量测目标可以是通过光刻过程主要是在抗蚀剂中形成的复合光栅的整体(ensemble)，但是也可以在例如蚀刻过程之后形成。典型地，光栅中结构的节距和线宽强烈地依赖于测量光学器件(特别是光学器件的NA)，以便能够捕获来自量测目标的衍射阶。如前所述，衍射信号可用于确定两层之间的偏移(也称为“重叠”)，或可用于重构光刻过程产生的至少部分的原始光栅。这一重构可以用于提供光刻过程的品质的指导，并且可以用于控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有较小的子分段，所述子分段配置成模仿目标中的设计布局的功能性部分的尺寸。由于这种子分段，目标将表现得更类似于设计布局中的功能性部分，从而整个过程参数测量结果较佳地类似于设计布局的功能性部分。可以在填充不足的模式或填充过度的模式下测量目标。在填充不足的模式下，测量束产生小于整个目标的斑。在填充过度的模式下，测量束产生大于整个目标的斑。在这种填充过度的模式下，也可能同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。

使用具体目标的光刻参数的整个测量品质至少部分地由用于测量该光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或更多个参数、测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数、或两者。例如，如果在衬底测量选配方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则所述测量的一个或更多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的方向等。选择测量选配方案的标准之一可以是例如测量参数中的一个对处理变化的敏感性。在美国专利申请US2016-0161863和尚未公开的美国专利申请15/181,126中描述了更多示例，所述申请通过引用其全部内容并入本文。

越来越需要改良散射仪和/或量测工具的能力。

发明内容

然而，难以将所有上文要求组合在单一光学系统中，解决方案可以是用于简化光学器件并使用其特性可以是熟知的、可容易制造的光学器件，并使用计算算法以改良由被简化的光学系统所记录的图像。本文中所公开的示例性方法和设备涉及具有简化的光学系统的散射仪和/或量测工具的架构，该光学统包括减少数目的光学元件。

根据本发明的一方面，提供了一种量测工具，用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数，所述量测工具包括：照射光学系统，用于利用照射辐射以一非零入射角照射所述结构；检测光学系统，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获照射辐射的被所述结构散射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，其中所述照射光学系统和检测光学系统未共用光学元件。

可选地，所述照射光学系统的光学轴线的至少一部分大体上平行于所述检测光学系统的光学轴线。

可选地，所述照射光学系统的至少一部分从所述检测光学系统的径向范围径向向外地定位。

可选地，所述照射光学系统包括多个离散的光学路径。

可选地，所述多个光学路径中的至少两个在径向上相反。

可选地，所述照射光学系统包括至少一个反射镜，用于朝向所述结构反射照射辐射。

可选地，所述量测工具在所述多个光学路径中的一个或更多个中包括至少一个反射镜。

可选地，所述至少一个反射镜配置成通过所述检测光学系统的至少一个透镜和所述衬底之间的空间将所述照射辐射引导至所述结构上。

可选地，所述至少一个反射镜配置成将具有在从300nm至2μm的范围内的多个波长的辐射引导至所述衬底上的大体上同一点。

可选地，所述至少一个反射镜是椭圆或抛物面反射镜中的一个。

可选地，所述至少一个反射镜横跨所述照射辐射的波长范围具有大于90％的反射率。

可选地，所述检测光学系统具有大于90％的总透射率。

可选地，所述检测光学系统包括5个光学元件或更少的光学元件，例如单个光学元件，或两个光学元件，或三个光学元件，或四个光学元件。

可选地，所述检测光学系统包括以下中的一个或更多个：平凸透镜；非球面透镜；和长工作距离物镜。

可选地，所述检测光学系统包括多个透镜，并且其中最接近所述衬底定位的所述多个透镜中的一个具有所述衬底和所述透镜的表面之间的工作距离，所述工作距离为以下中的一个：大于300μm；大于500μm；在300μm到10mm的范围中。

可选地，所述透镜具有以下的数值孔径：大于0.4；大于0.7；大于0.9；或0.95或更大。

可选地，所述量测工具还包括聚焦系统，所述聚焦系统包括：至少一个聚焦光学传感器，配置成接收从所述结构反射的零阶辐射；和计算成像处理器，配置成相应地确定所述检测光学系统的聚焦。

可选地，所述聚焦光学传感器包括四象限光学传感器，所述四象限光学传感器布置成使得由所述四象限光学传感器中的每个光学传感器感测到的被反射的零阶辐射的一定比例指示所述结构的位置。

可选地，所述多个离散的光学路径中的至少一个配置成至少部分接收来自所述光学路径中的至少一个其它光学路径的被反射的零阶辐射，并且其中所述多个离散的光学路径中的所述至少一个包括反射光学元件，所述反射光学元件配置成朝向所述至少一个聚焦光学传感器引导所接收的零阶辐射。

可选地，所述至少一个聚焦光学传感器从所述检测光学系统的径向范围径向向外地定位。

可选地，所述量测工具还包括偏振元件，所述偏振元件围绕所述检测光学系统的外部布置，并配置成与传播通过所述照射光学系统的辐射相互作用以使其偏振。

可选地，所述偏振元件配置成在多个幅值下施加s偏振或p偏振中的一个。

可选地，所述偏振元件是能够旋转的以在多个幅值下施加s偏振或p偏振中的一个。

可选地，所述量测工具配置成在多个幅值中的一个幅值下将s偏振或p偏振中的一个施加至所述多个光学路径中的一个或更多个。

可选地，所述检测光学传感器配置成基于具有一个阶的被反射的和/或被衍射的辐射获取第一图像，还配置成基于具有另一阶的被反射的和/或被衍射的辐射获取第二图像。

可选地，所述量测工具包括遮蔽系统，所述遮蔽系统定位在所述多个光学路径中的至少一个中，所述遮蔽系统能够在允许照射辐射通过的打开位置和阻挡照射辐射通过的关闭位置之间进行配置。

可选地，所述遮蔽系统包括一个或更多个可声光调谐的滤波器。

可选地，所述量测工具还包括参考光学传感器，其中所述多个光学路径中的至少一个包括分束器，所述分束器配置成当所述遮蔽系统处于打开位置时，将所述照射辐射的一定比例引导至所述参考光学传感器。

可选地，所述照射辐射的该一定比例小于5％。

可选地，所述量测工具还包括图像标准化单元，所述图像标准化单元配置成基于由所述参考光学传感器获取的参考图像标准化所述第一图像和第二图像。

可选地，所述量测工具还包括获取控制器，所述获取控制器配置成控制所述参考光学传感器、检测光学传感器和遮蔽系统，以捕获所述第一图像和第二图像。

可选地，第一遮蔽系统定位在所述照射光学系统的第一光学路径中，第二遮蔽系统定位在所述照射光学系统的第二光学路径中，并且其中所述第一遮蔽系统能够操作为获取所述第一图像，所述第二遮蔽系统能够操作为获取所述第二图像。

可选地，所述获取控制器配置成将所述参考光学传感器放置于获取阶段，并且在所述参考光学传感器处于所述获取阶段时依序打开和关闭所述第一遮蔽系统和第二遮蔽系统。

可选地，所述获取控制器还配置成将所述检测光学传感器放置于第一获取阶段，使得当所述检测光学传感器位于所述第一获取阶段时打开和关闭所述第一遮蔽系统以获取所述第一图像，和其中所述获取控制器还配置成将所述检测光学传感器放置于第二获取阶段，使得当所述检测光学传感器位于所述第二获取阶段时打开和关闭所述第二遮蔽系统以获取所述第二图像。

可选地，所述照射光学系统和检测光学系统具有小于衬底的场区域的覆盖区域。所述场大小可以具有300mm的尺寸。

可选地，照射光学系统和检测光学系统的组合使x-尺寸和y-尺寸中的至少一个小于26mm。

可选地，量测工具可以包括呈阵列形式的多个照射光学系统和检测光学系统的组合。所述多个照射光学系统和检测光学系统的组合中的每一个可以包括阵列元件。每个阵列元件具有感测轴线。

可选地，每个阵列元件与所述衬底的不同的场对准。

可选地，所述阵列元件布置成二维阵列。

可选地，每个阵列元件在所述衬底上具有阵列元件覆盖区域，所述阵列包括覆盖区域的棋盘形排列。

可选地，所述阵列内的所述覆盖区域是相同的，并且形状是三角形、正方形、矩形或六边形中的一个。

可选地，覆盖区域被布置成蜂巢形式。

可选地，所述二维尺寸包括m行和n列，其中m和n两者都大于2。

可选地，所述阵列是能够调整的，以使得邻接的阵列元件之间的间隔能够在x方向或y方向中的至少一个上改变。

可选地，所述阵列传感器中的元件能够相对于所述衬底的平面倾斜，使得每个阵列元件的所述感测轴线能够调整以垂直于衬底。

可选地，每个阵列元件包括倾斜传感器。

可选地，所述倾斜传感器位于所述检测光学系统内。

可选地，所述倾斜传感器是光学传感器。

可选地，所述感测元件位于所述检测光学传感器内。

可选地，每个阵列元件能够围绕感测轴线旋转。

可选地，所述元件配置成能够围绕所述感测轴线从第一位置旋转至第二位置，其中所述第一位置和第二位置反向平行。

可选地，每个阵列元件包括一个或更多个致动器，所述一个或更多个致动器配置成使阵列元件移动。

可选地，致动器包括压电马达。

可选地，所述量测工具还包括：控制器，其中所述控制器配置成以预定的节距定位所述阵列元件，其中所述预定的节距对应于衬底上的量测目标的节距。

可选地，所述阵列元件的间距对应于衬底的管芯节距。

可选地，所述阵列元件的在x方向或y方向上的节距是以下中的一个或更多个：16.5mm、26mm、33mm。

可选地，所述量测工具包括：发射照射辐射的相干辐射源，所述照射辐射由所述照射光学系统的多个光学路径接收。

可选地，相关辐射源包括发射白光的激光器。

本发明公开了一种量测工具，用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数，所述量测工具包括：照射光学系统，用于利用照射辐射照射所述结构；检测光学系统的阵列，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获照射辐射的被所述结构散射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，其中检测光学系统的阵列中的每个元件是能够调整的，以使得所述阵列中的邻接元件之间的间隔能够在x方向或y方向中的至少一个上改变。

本文还公开了一种量测工具，用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数，所述量测工具包括：照射光学系统，用于利用照射辐射照射所述结构；检测光学系统的阵列，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获照射辐射的被所述结构散射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，其中所述阵列是二维阵列，其中阵列元件布置成具有m行和n列的二维阵列。

附图说明

现在将参考示意性附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

-图1描绘了光刻设备的示意性概述；

-图2描绘了光刻单元的示意性概述；

-图3描绘了整体光刻术的示意图，其表示三种关键技术之间的协作以优化半导体制造；

-图4示出了示例性量测工具的示意图；

-图5a和图5b示出了在不同操作阶段的示例性量测工具的示意图；

-图6示出了示例性量测工具的示意图；

-图7示出了操作量测工具的方法的流程图；和

-图8示出了与操作量测工具的方法对应的时序图。

-图9a和图9b示出了另一示例性量测工具的示意图。

-图10示出了另一示例性量测工具的示意图。

具体实施方式

在本文中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(EUV，例如具有在约5-100nm的范围内的波长)。

如本文中所使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被宽泛地解释为指可以用于赋予入射辐射束图案化的横截面的通用图案形成装置，所述图案化的横截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案。术语“光阀”也能够用于这种内容背景中。除了经典掩模(透射式或反射式、二元式、相移式、混合式等)以外，其它此类图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

图1示意性地描绘了一种光刻设备LA。所述光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如掩模台)MT，构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接到第一定位器PM，所述第一定位器PM配置成根据特定参数来准确地定位图案形成装置MA；衬底支撑件(例如晶片台)WT，构造成保持衬底(例如涂覆抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，所述第二定位器PW配置成根据特定参数来准确地定位衬底支撑件；和投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。

在操作中，照射系统IL接收来自辐射源SO的辐射束，例如经由束传递系统BD。照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可以用于调节辐射束B，以在图案形成装置MA的平面处在其横截面中具有所期望的空间和角度强度分布。

本文使用的术语“投影系统”PS应该被广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射型光学系统、反射型光学系统、反射折射型光学系统、变形型光学系统、磁性型光学系统、电磁型光学系统和/或静电型光学系统或其任意组合，对于所使用的曝光辐射和/或对于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素合适的。本文使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以是这样一种类型：其中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PS和衬底W之间的空间-其也称为浸没光刻术。关于浸没技术的更多信息在US6952253中给出，该专利通过引用并入本文。

光刻设备LA也可以是具有两个或更多衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，衬底支撑件WT可以并行使用，和/或准备随后曝光衬底W的步骤可以在位于一个衬底支撑件WT上的衬底W上进行，而另一个衬底支撑件WT上的另一衬底W用于在另一衬底W上曝光图案。

除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA可以包括测量平台。测量平台被布置成保持传感器和/清洁装置。传感器可以被布置成测量投影系统PS的属性或辐射束B的属性。测量平台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置成清洁光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分，或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投影系统PS时，测量平台可以在投影系统PS的下方移动。

在操作中，所述辐射束B入射到保持在掩模支撑件MT上的所述图案形成装置(例如掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA上呈现的图案(设计布局)来图案化。在已横穿掩模MA的情况下，辐射束B传递通过投影系统PS，该投影系统PS将所述束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，可以准确地移动衬底支撑件WT，例如，以便在被聚焦且对准的位置处将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，可以将第一定位器PM和可能的另一个位置传感器(图1中未明确描绘出)用于相对于所述辐射束B的路径准确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2将图案形成装置MA和衬底W对准。尽管所图示的衬底对准标记P1、P2占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间中。当衬底对准标记位于多个目标部分C之间时，衬底对准标记P1、P2被称作划线对准标记。

如图2所示，光刻设备LA可以构成光刻单元LC的一部分，所述光刻单元LC有时也称为光刻元或(光刻)簇，其常常还包括在衬底W上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC，用于显影被曝光的抗蚀剂的显影机DE，例如用于调节衬底W的温度(例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂)的激冷板CH和焙烤板BK。衬底处置器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W，在不同的过程设备之间移动衬底，然后将衬底W传送到光刻设备LA的装载台LB。光刻元中的这些装置常常还统称为涂覆显影系统，并且典型地由涂覆显影系统控制单元TCU控制，该涂覆显影系统控制单元TCU本身可以由管理控制系统SCS控制，该管理控制系统SCS也可以例如经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备LA。

为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的属性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此，在光刻元LC中可包括检查工具(未示出)。如果检测到误差，例如可以对随后的衬底的曝光或将要在衬底W上执行的其它处理步骤进行调整，特别是如果检查是在同一批量或批次的其它衬底W仍待曝光或处理之前进行的情况下。

检查设备(其也可以被称为量测设备)用于确定衬底W的属性，特别是确定不同衬底W的属性如何变化或与同一衬底W的与不同层相关联的属性如何在不同层间变化。检查设备可以可替代地被构造为识别衬底W上的缺陷，并且例如可以是光刻元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是独立的装置。检查设备可以测量潜像(曝光后的抗蚀剂层中的图像)、半潜像(曝光后焙烤步骤PEB之后的抗蚀剂层中的图像)或显影后的抗蚀剂图像(其中已去除抗蚀剂的已曝光的或未曝光的部分)、或者甚至蚀刻后的图像(在图案转印步骤(诸如蚀刻)之后)的属性。

典型地，光刻设备LA中的图案化过程是在要求以高准确度尺寸化和放置衬底W上的结构的处理中最关键的步骤之一。为了确保这种高准确度，可以将三个系统组合为所谓的“整体”控制环境，如图3所示意性地描绘。这些系统中的一个是光刻设备LA，所述光刻设备LA(实质上)连接到量测工具MT(第二系统)和计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协作，以增强整个过程窗口，并提供紧密的控制回路以确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口定义了过程参数(例如，剂量、聚焦、重叠)的范围，在所述范围内，具体的制造过程会产生明确的结果(例如，功能半导体器件)，典型地在所述范围内允许改变在光刻过程或图案化过程中的过程参数。

计算机系统CL可以使用要被图案化的设计布局(的一部分)，以预测使用哪种分辨率增强技术并执行计算光刻模拟和计算以确定哪些掩模布局和光刻设备设定实现图案化过程的最大的总体过程窗口(在图3中由第一标度SC1中的双箭头描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置为匹配光刻设备LA的图案化的可能性。计算机系统CL还可以用于检测光刻设备LA当前正在过程窗口内何处操作(例如，使用来自量测工具MT的输入)，以预测是否存在由于例如次优处理导致的缺陷(在图3中由第二标度SC2中的指向“0”的箭头所描绘)。

量测工具MT可以向计算机系统CL提供输入以实现准确的模拟和预测，并且可以向光刻设备LA提供反馈以识别可能的漂移，例如，在光刻设备LA的校准状态下(在图3中由第三标度SC3中的多个箭头描绘出)。

图4示出了一种示例性量测工具100。在量测工具100中，存在包括两个透镜110、150的检测光学系统。在另一实施例中，检测光学系统中仅存在透镜150。在另一实施例中，更多透镜可以存在于检测光学系统中。在实施例中，透镜110、150能够透射和折射宽波长范围(例如200nm至2000nm、200nm至1000nm或400nm至800nm中)的幅射。透镜110、150可能具有相对较大的像差，透镜110、150的像差可以是已知的且例如被储存为已知的像差KNWL ABR132。

透镜150捕获由制作于例如半导体衬底和/或晶片上的结构128散射的部分辐射。透镜150的工作距离(例如，透镜150的表面与结构128之间的距离)可以大于300μm，大于500μam或在300μm到1mm的范围内。结构128可以是产品结构或可以是特定设计的量测结构，所谓的(量测)目标，以量测施加至半导体衬底和/或晶片的过程的某些特性。所捕获的辐射106随后可以被透镜110成像到检测光学传感器102上，该检测光学传感器可以是具有像素阵列的传感器，该像素阵列的每一像素记录一定量的入射辐射。

传感器102可以是单一传感器，并且可以能够检测200nm至2000nm波长范围的辐射，在另一实施例中，传感器102能够检测更小的波长范围，例如200nm至1000nm或400nm至800nm。在另一实施例中，所捕获的辐射106的束分隔成两个独立的束，独立的束两者在独立的传感器上成像，独立的束每个对另一波长范围敏感。透镜110、150和可选地传感器102也可以设置在管104中。透镜150可以具有相对较小的NA，例如小于0.4，在其它实施例中，透镜150的NA较大，例如大于0.4、大于0.7、大于0.9或0.95或更大。透镜150可以是任何类型的透镜，并且可以具有被设计为最小化像差的非球面表面。透镜150可以是平凸透镜；非球面透镜；和长工作距离物镜中的一种。

用于照射结构128的照射光学系统与检测光学系统分离并与检测光学系统共用尽可能少的光学元件。在一个具体示例中，照射光学系统和检测光学系统并不共用光学元件。在示例性的布置中，照射光学系统可以包括两个、四个或更多个离散的光学路径，离散的光学路径中的至少两个可以是在径向上相反的。如本文所使用的“光学元件”涵盖反射或折射辐射的元件，诸如(例如)反射镜和透镜。

通过使用公布于图4中的布置，照射辐射可以通过光纤112、140中的一个或两个提供照射辐射。光纤112、140可以是单模光纤，这可选地导致对衬底上的结构的单模照射。在所呈现的实施例中，从光纤112、140输出的辐射124分别落在反射镜126或反射镜148上，该反射镜随后朝向结构128反射该辐射。在图4的布置中，照射辐射通过衬底与检测光学路径的透镜150之间的空间而被引导至结构128上。反射镜126、148可以被成形为椭圆形的反射镜。成形为椭圆形的反射镜可以将光纤112、140的顶端成像于结构128上。在另一实施例中，反射镜126、148为抛物面镜。反射镜126、148配置成将具有在300nm至2μm、300nm至1μm或400nm至800nm范围内的多个波长的辐射引导至衬底上的大体上地同一点以形成照射斑。在一些实施例中，反射镜126、148的反射率对于上述波长范围中的任一个可以是大体上均匀的。

假定仅光纤112提供照射辐射，则结构128将照射辐射的部分朝向反射镜148反射，由结构128散射的辐射的部分被透镜150捕获。在实施例中，一个或更多个衍射阶的辐射被透镜150捕获。

也可以仅使用光纤140提供照射辐射，随后结构128朝向反射镜126反射照射辐射的部分，与来自反射镜148并被结构128衍射的辐射的衍射阶相反的例如一个或更多个衍射阶的散射光被透镜150捕获。

照射光学系统也可以在光纤112、140的顶端与反射镜126、148之间包括两个分束器114、142。由结构128反射并落在反射镜126、148上的光至少部分地朝向包括聚焦光学传感器120、144的聚焦系统反射，所述聚焦光学传感器具有多个区域，每个区域检测多少辐射照射于相应的区域上。例如，聚焦光学传感器120、144具有四个象限，其中例如每个象限包括能够检测照射于象限上的光的强度的光电二极管。聚焦光学传感器120、144的位置可以被选择成使得反射的照射辐射在聚焦光学传感器120、144上形成斑。四个象限例如以116示出，一并示出了这种斑118。

由聚焦光学传感器120、144记录的数据能够用于聚焦系统中。如果结构128在z方向(图4中的上下)上移动，则斑的位置在聚焦光学传感器120或聚焦光学传感器144上移动，并且在某一位置处，结构128处于照射辐射的最佳聚焦处。通过使用四个象限中以不同方式记录的强度，可以确定斑118处于聚焦光学传感器120(或聚焦光学传感器144)上的位置。校准机制能够用于确定一位置，在该位置处斑一定处于结构128的最佳聚焦位置。

应注意，在量测工具100的某些实施例中，并不需要结构128始终恰好处于最佳聚焦。此外，如果辐射在聚焦位置外被散射并且如果这一散射辐射被传感器102检测到，则处理单元，诸如计算成像处理器COMPU IM 136算法可以能够产生聚焦的图像。例如，如果可获得包括与结构128失焦多少相关的值的信息，则这可被实现。例如，由聚焦光学传感器120、144检测到的数据能够用于这种计算成像COMPU IM 136算法中。可由传感器102在每个具有不同聚焦水平的两个图像中捕获散射辐射以获取相位信息。

检测光学系统和照射光学系统的设计使得两者的组合相对地紧凑。照射光学系统以及其不同的子系统被直接布置在透镜150周围且并不需要大量的空间或较大的光学元件。例如，检测光学系统和照射光学系统的组合的截面半径W可以小于50mm，或甚至小于30mm。这一设计允许使用彼此接近的量测工具100的若干实例，从而使得能够同时检查或测量不同的结构，诸如结构128。

照射光学系统和检测光学系统的至少一部分彼此平行。也就是，在相应路径的至少一部分期间，照射光束和检测光束彼此平行。相应路径的至少一部分也可以是横向于包括结构128的衬底，可选地与包括结构128的衬底成直角。更具体地并且如图4中所显示，在由管104限定的这一情况下，照射光学系统的至少一部分径向向外远离检测光学系统的径向范围。

照射光学系统和检测光学系统一起可以具有小于衬底的场区域的覆盖区域。在一些示例中，照射光学系统和检测光学系统的组合的x-尺寸和y-尺寸中的至少一个小于26mm。在这一内容背景下，x-尺寸和y-尺寸为横向于z-尺寸(上文所描述且在图4中为竖直的)的尺寸。

示例性量测工具可以包括根据本文中任意公开的多个照射光学系统和检测光学系统的组合。多个照射光学系统和检测光学系统的组合中的每一个都可以配置成使得其与衬底的不同的场对准。

光纤112、140可以接收来自例如激光器的辐射。激光器可以能够产生相对宽的波长范围(例如200nm至2000nm)的辐射。激光器可以是可调谐激光器，可调谐激光器产生单一波长，并且对相对宽的波长范围中的这种单一波长是可调谐的。激光器也可以能够产生沿整个上文所提及的波长范围的辐射，滤波器可以用于从这一相对宽的波长范围中选择仅部分或仅单一波长。

示例性量测工具100可具有偏振元件，在这一情况下该偏振元件是偏振环122，偏振环122的俯视图146呈现于图4中。环可以布置成可围绕管104和透镜150旋转，并且可以布置于照射辐射经由偏振环122的一部分从光纤112、140中的一个的顶端朝向其各自的反射镜126、148行进的这种位置处。偏振环122可以具有使行进通过的辐射偏振成P或S偏振的辐射的区段。偏振环122可以具有可沿其外周均等布置的8个区段。不同类型的偏振区域在每个区段中交替。这允许利用具有特定偏振的照射来照射结构128。

在一些示例性布置中，偏振元件可以具有用于X(或Y)光栅的相同的偏振；X光栅与Y光栅之间的独立偏振；和/或支持任一偏振模式。为此提供一个圆盘可以利用具有36个偏振孔的圆盘或圆盘在X光栅与Y光栅之间连续移动的机制。

可替代的实施例可以包括能够彼此独立旋转的两个圆盘。一个圆盘寻址X(且具有用于Y的开口槽)，另一圆盘寻址Y(且具有用于X的开口槽)。

在图4的右上方处，呈现量测工具的可能工作流程。例如，传感器102可以提供经受透镜150、110的像差并且可以在结构128的非理想的聚焦位置处提供图像的暗场图像130。将这一图像130输入至执行计算成像算法的计算成像处理器COMP IM 136。计算成像处理器COMP IM 136也可以接收例如在不同的非理想聚焦位置处记录的多个图像130。连同所记录的图像130，计算成像处理器COMP IM 136可以接收来自一个或更多个光学传感器120、144的聚焦相关信息，并且计算成像处理器COMP IM 136可以接收关于透镜的像差KNWL ABR132的知识。这一信息可以被计算成像处理器COMP IM 136使用以获得更佳的暗场图像134和/或以获得由结构128散射的辐射的复合场。

尽管在上图中仅呈现两个光纤112、140，两个分束器114、142，两个反射镜126、148和两个聚焦光学传感器120、144，但可以围绕管104设置更多的这些元件。例如，在量测工具100的俯视图中，可能存在围绕管104和透镜150布置的四个照射辐射子系统。四个照射辐射子系统中的一个或更多个可以包括光纤、分束器、反射镜和/或光学传感器中的至少一个。在俯视图中可以看出，这些照射辐射子系统可以围绕管104以0度、90度、180度和270度设置。这种配置允许从两个正交方向(例如，x和y)测量结构128，并允许在不相对于透镜150旋转结构128的情况下根据正交方向中的一个来检测衍射阶和相反的衍射阶。

在图4的示例性布置中，由结构反射的辐射(换句话说，零衍射阶)并未消失，并至少部分地朝向聚焦光学传感器120、144传播。在实施例中，这些传感器也能够用以检测零衍射阶的强度，由此这一信息也能够用以确定结构128的某些参数。这允许零阶光谱测量。

如果通过以具体的方式使用上文论述的偏振环122或通过使用修改设计的偏振环测量零衍射阶的强度，则能够实现零阶交叉偏振测量。例如，偏振环122可被制得在在径向上相对的部分处具有正交偏振器。

图5a和图5b显示量测工具200的简化示意图。关于图4所述的量测工具100的特征中的一个或更多个也可以根据需要存在于量测工具200中，这些特征在这里将不再详细描述。

量测工具200在照射光学系统的光学路径中的至少一个中包括遮蔽件(shutter)。在图5a和图5b的示例中，存在两个光学路径，每个光学路径包括遮蔽件202a、202b。在已知的示例性布置中，使用机械式遮蔽件。这种遮蔽件典型地具有毫秒量级的切换速度(即打开或关闭遮蔽件所需的时间)。

量测工具200也包括光学传感器204。光学传感器204定位于检测光学系统中，因此可以称为检测光学传感器。在一些布置中，量测工具200也可以包括与聚焦光学传感器120、144类似或相同的特征。在示例性布置中，光学传感器204可以是具有至少1000帧/秒的高速CMOS摄像机。

如图5a和图5b所示，量测工具200可以通过依序打开和关闭遮蔽件202a、202b来操作以将来自交替方向的照射辐射引导至结构206上，该结构使该照射辐射衍射通过透镜208并到达光学传感器204上。这允许依序测量待捕获的图像，测量图像是形成于检测光学传感器204上的图像。图5a表示捕获第一测量图像的配置，图5b表示一些时间后捕获第二测量图像的配置。在示例性布置中，通过第一遮蔽件202a的照射辐射提供包括+1阶衍射辐射的第一测量图像，通过第二遮蔽件202b的照射辐射提供包括-1阶衍射辐射的第二测量图像。依序图像可以由处理单元(诸如如上文所述的计算成像处理器COMP IM 136)使用以确定结构206的参数。

在理想情形中，为了使用依序图像确定结构206的感兴趣的参数(诸如重叠)，依序测量图像中的每个的积分辐射强度将是相同的。在实际的实施方式中，依序测量图像的积分辐射强度相互之间应在正负0.01％内。然而，遮蔽件202a、202b的操作和通过光学传感器204获取依序测量图像引入呈抖动形状的误差。具体地，获取时间抖动为依序测量图像中的每个的获取时间的开始和结束中的随机变化，其影响每个测量图像的积分辐射强度。获取时间抖动表现为图像的每一像素中所收集光子的数目的随机变化(因为这与获取时间线性成比例)。最后，这导致-1阶与+1阶之间的被测量强度差值的随机误差，其导致结构206的参数(诸如重叠)的测量中的噪声。其它误差源也可以影响每个测量图像的积分辐射强度，诸如每个辐射源210a、210b的不同的亮度。

图6示出了另一示例性量测工具300。根据需要，量测工具300可以包括图5a和图5b的特征中的一个或更多个，这些特征在这里不再论述。

此外，量测工具300包括参考光学传感器350，参考光学传感器350配置成捕获获取时间与如上文关于图5a和图5b所论述的第一依序图像和第二依序图像的获取时间相等的参考图像。也就是，参考图像经受与第一图像和第二图像中的每一个相同的获取时间抖动。参考图像可用于标准化第一测量图像和第二测量图像，由此降低或去除与获取时间抖动和/或辐射源的强度相关联的误差。

量测工具300包括单一辐射源352，该单一辐射源352可以是超连续源。辐射源352配置成朝向源束分离器354以源束的形式发射辐射。源束分离器354配置成将源束分离成两个束，并朝向第一遮蔽件302a引导第一束且朝向第二遮蔽件302b引导第二束。在一具体的布置中，第一束和第二束具有大体上相等的辐射强度。

在图6的示例性布置中，遮蔽件302a、302b包括通过由第一声学信号产生器356a和第二声学信号产生器356b发射的声学信号操作的可声光调谐的滤波器(AOTF)。使用AOTF作为遮蔽件具有遮蔽件302a、302b能够更快速地打开和关闭的优点。如果遮蔽件302a、302b打开，则第一束和第二束分别地朝向第一参考束分离器358a和第二参考束分离器358b传播。参考束分离器358a、358b配置成将第一束和第二束中的每一个分别分离成第一参考束360a、第一测量束362a、第二参考束360b和第二测量束362b。在示例性布置中，第一参考束360a和/或第二参考束360b具有分别小于第一束或第二束的20％、分别小于第一束或第二束的10％、分别小于第一束或第二束的5％的辐射强度，或具体地可以分别是第一束或第二束的5％或1％。

获取控制器364可以是处理单元COMP IM 136的部分或可以是配置成控制参考光学传感器350和检测光学传感器304以捕获参考图像和测量图像的单独的处理单元。获取控制器还可以经由声学信号产生器356a、356b控制遮蔽件302a、302b以确保图像(考虑遮蔽件抖动)的获取在每个遮蔽件的打开时间内。下文参考图7和图8详细论述获取控制器364的操作。

在图6的特定示例中，以1kHz帧率获得测量图像同时以该帧率的一半(即，500Hz)获得参考图像。

参考图7和图8，描述一种操作量测工具(诸如本文公开的量测工具)的方法。

辐射源352产生700具有一波长范围(诸如本文中所述的那些波长)的辐射。源束分离器354将源束分离702成两个束，在一个示例性布置中，所述两个束包括源束的相等比例。第一束由第一遮蔽件302a接收，第二束由第二遮蔽件302b接收。第一遮蔽件302a和第二遮蔽件302b配置成在第一声学信号产生器356a和第二声学信号产生器356b的控制下阻止或允许第一束和第二束通过。

获取控制器364控制704参考光学传感器350以开始参考图像的获取时间400，并控制检测光学传感器304以开始第一测量图像的获取时间402。在这一阶段，关闭遮蔽件302a、302b。在已开始参考图像和第一测量图像的获取时间后，在考虑任一抖动404、406的情况下，控制声学信号产生器356a、356b以依序打开第一遮蔽件302a和第二遮蔽件302b。

在图6的示例性布置中，可以添加控制AOTF 302a、302b的输出的波长测量单元。替代性实施例可以包括一个AOTF用于-1阶光学路径和+1阶光学路径两者。在该情况下，这两个路径之间的波长delta将为可忽略的，其将节约一个AOTF，在该情况下AOTF可以被定位在源束分离器354之前。

另外，AOTF典型地在其输出时具有偏振光，相应地，示例性布置可以在AOTF后包括去偏振器。

考虑到-1阶与+1阶图像之间所需的测量准确性，示例性布置也可以包括用于阻止来自一侧的光经由目标进入至另一侧中的特征，并可以在图像传感器上产生信号。一个选项可以是将两个光学路径故意置放为彼此不一致。替代地，可使用两个图像。

如图7和图8中所示，打开706、408第一遮蔽件302a，同时仍关闭第二遮蔽件302b。这允许第一束传播至参考束分离器358a(其将第一束的部分引导至参考光学传感器350)，并允许将第一束的剩余部分引导至结构306和检测光学传感器304上以测量如上文所论述的结构的参数。稍后，关闭410第一遮蔽件302a。由此捕获第一参考图像和第一测量图像。在捕获第一参考图像和第一测量图像后，获取控制器364可以结束412第一测量图像的获取时间。

由于第一参考图像和第一测量图像的获取由第一遮蔽件302a控制，因此第一参考图像和第一测量图像的每一个的获取时间相同。因此，第一参考图像的积分辐射强度与第一测量图像的积分辐射强度成比例，因此能够用于标准化第一测量图像并去除抖动效应。+1阶图像和-1阶图像被称为I₊₁和I_-1。参考图像被称为I_{_ref_+1}和I_{_ref_-1}。进行参考图像的区域选择以根据该区域选择计算平均参考强度。选择可以具有全帧或特定像素集合。这一区域被称为ROI。平均参考值被计算为选定像素的像素值的平均值，并被称为I_{μ_ref_+1}和I_{μ_ref_-1}。用于重叠计算的标准化强度被计算为I_{+1_norm}＝I₊₁/I_{μ_ref_+1}和I_{-1_norm}＝I_-1/I_{μ_ref_-1}。其中/符号表示+1和-1阶图像的所有像素值除以平均参考值。

针对第二遮蔽件302b重复该过程，其中开始414第二测量图像的获取时间，关闭第一遮蔽件302a，打开708、416且随后关闭418第二遮蔽件302b以捕获第二参考图像和第二测量图像。随后，获取控制器364结束第二测量图像的获取时间420和第二参考图像的获取时间422。

随后标准化710第一测量图像和第二测量图像。如上文所提到的，处理单元COMPIM 136可以配置成基于由参考光学传感器350捕获的第一参考图像和第二参考图像而处理由检测光学传感器304捕获的第一测量图像和第二测量图像。相应地，处理单元COMP IM136可以包括配置成标准化第一图像和第二图像的标准化单元。

在一些布置中，可以通过使用允许使用宽带光(例如，300nm-2000nm)的光学器件提供优点，其降低量测工具的成本，允许高产量(这意味着其具有较高的光子传输效率)和/或允许以例如多个波长(并行或以串联方式极快速地)测量晶片上的部位。

在一些布置中，可能期望增大量测能够被获得的速率以最小化花费在量测上的时间。为了实现这一目的，本文公开了一种能够在多个目标上并行地执行量测的量测工具。

图9a和图9b分别地示出包括检测光学系统的阵列的量测工具布置900的平面图和侧视图。例如，检测光学系统中的每一个都可以包括检测光学传感器910和至少一个透镜，该至少一个透镜用于捕获照射辐射的被结构散射的部分并朝向检测光学传感器910透射所捕获的辐射，例如，如上文关于图4和图6所述。因而，检测光学系统可以构成用于确定制作于衬底上的结构的所感兴趣的参数的量测工具的部分，该量测工具另外包括：用于利用照射辐射照射结构的照射光学系统。因此，图9中所示的阵列元件904中的每一个都表示图4的左手侧上所示、图5a中所示、图5b中所示的系统和/或包括检测传感器而没有照射光学系统。出于以下描述的目的，光学检测系统中的每一个都将被称为阵列的元件或阵列元件904。

阵列元件904中的每一个都包括检测光学传感器910，该光学检测器传感器可以例如类似于关于图4、关于图5a、关于图5b和/或关于图6所示且描述的光学检测器传感器。光学检测器传感器具有在检测光学传感器910与衬底902的平面之间正交延伸的传感器轴线906。

衬底902包括多个管芯908，如由图9a中所示的线指示。可以关于单独的管芯908定位阵列元件904中的每一个并从其取得量测数据。因此，多个管芯908中的每一个可以包括单一元件阵列904。阵列元件904可以相对于管芯908中的每一个位于共同的水平部位中，使得管芯908中的每一个共有且在管芯中具有相应的位置的量测标识可以由检测光学传感器910中的每一个并行地测量。

该阵列可以包括并排或棋盘形布置的光学检测系统。可以将每个光学检测系统设置在具有预定形状的覆盖区域中，其中覆盖区域彼此邻接以提供该阵列。每个覆盖区域可以是相同的并且可以是多边形，例如每个覆盖区域可以是三角形、正方形或六边形。在一个示例中，该阵列可以被设置为六边形覆盖区域的棋盘形排列以提供蜂巢阵列。因此，阵列元件可以布置成蜂巢阵列。光学检测系统的阵列被示出为具有m行和n列的二维阵列。m行可以在第一方向(例如衬底的X方向)上延伸，列可以在第二方向(例如y方向)上延伸。行和列的方向中的任一者或两者可以相对于x或y方向倾斜。一般来说，行和列的数目将每个都大于2。然而，根据期望可以存在尽量多的行或列以用于晶片或量测覆盖区域上的特定场的布局。阵列也可以是任一期望的形状，并不限于正方形或矩形配置。阵列元件904的数目能够变化以适应不同的应用。阵列的大小可以例如在x方向上至多为15，在y方向上至多为100。在一些示例中，可以为相应的管芯908中的每一个提供单一的阵列元件904，以便覆盖整个晶片。在其它应用中，可以提供小于管芯908的数目的离散数目的阵列元件904。阵列元件的每个构件可以与衬底的不同场对准。

如由箭头912a、912b、912c指示，阵列可以是可调整的，以使得阵列元件904(或其部分)可相对于彼此或衬底902移动。如所示，邻接的阵列元件904彼此分离第一距离。邻接的阵列元件之间的第一距离可以对应于管芯或量测目标的节距。第一距离对于所有的阵列元件904的相应的邻接对来说可以是相同的。如通过箭头912a所示，可以移动阵列元件904中的每一个，以使得可以将邻接的阵列元件之间的间隔从第一距离改变为第二距离。可以在x和/或y方向上完成阵列元件904的移动。

间距可以根据管芯908或量测目标的节距为固定节距，所述管芯或量测目标横跨衬底902分布。因而，阵列元件904的间距可以是标准的，并且是对应于标准特征(诸如管芯的节距)的多个预定的离散间距设定中的一个。节距可以例如在x方向上为26mm，在y方向上为33mm，以对应于常规的管芯大小。其他节距可以包括26mm乘以16.5mm。量测工具900可以合并了或进入常规或频繁使用的一个或更多个间距的清单或库。预定的间距可以构成制作选配方案的部分或被包括为装配过程的部分以用于特定的过程。

为了获得良好的量测数据，优选的是对准传感器轴线906以便使其垂直于衬底902表面的平面。经处理的晶片的衬底902表面能够显示数百微弧度量级的局部倾斜变化。为了应对这些局部倾斜变化，阵列元件可以是可倾斜的912b以便改变传感器轴线906与衬底902表面之间的角度。倾斜可被限制于两个正交方向，例如x方向和y方向，其中在x方向上倾斜传感器会使得传感器轴线沿X方向移动，在y方向上倾斜传感器会使得该传感器轴线沿y方向移动。两个倾斜方向的组合可以允许适应任何衬底倾斜。由于表面水平的变化可能是局部的，因此阵列元件中的每一个可以独立于另一阵列元件904移动。典型地，当围绕x轴倾斜时，将发生y方向上的运动(和其它方式围绕)。

为了确定阵列元件904的倾斜，可以将倾斜传感器并入阵列元件中的每一个内。倾斜传感器可以是本领域技术中已知的光学传感器，并可以有利地并入至检测光学传感器910中。因此，阵列元件904中的每一个可以包括组合的重叠和倾斜的传感器。

当正使用量测工具以获得重叠量测数据时，能够校正由传感器不对称性产生的测量误差是有利的。这一误差可被称为工具诱发移位TIS。为了解决TIS(或其它类似问题)，阵列元件904可以每个围绕传感器轴线906旋转。因而，阵列元件904中的每一个都可以从第一旋转位置转动至第二旋转位置，其中第一位置和第二位置是反向平行的，在这种意义上来说或它们需要考虑工具诱发移位。因此，传感器可以转动大约180度。旋转将典型地围绕传感器轴线906，然而，当处理所获得的量测数据时，可以考虑第一旋转位置与第二旋转位置之间相对于衬底的表面的定位差值。也就是，可以通过利用获自相应第一旋转位置和第二旋转位置的对准数据修改重叠数据来适应由于旋转而出现的传感器轴线906的x-y位置中的移位。

可以使用本领域技术中已知的适合的致动器来实现阵列元件904的移动。致动器可以例如是压电马达。因此，阵列元件904中的每一个可以包括用于期望的运动范围中的每一个的一个或更多个致动器。

量测工具可以包括定位控制器914，该定位控制器配置诶控制阵列元件904的移动。因而，定位控制器914将与致动器中的每一个通信以便提供所需的控制信号。定位控制器914也可以布置成接收来自致动器、阵列元件904或某个能够提供阵列元件相对于衬底902的位置指示的其它源中的任一个的定位数据。定位控制器914可以分布于元件阵列当中或设置为中心单元，该中心单元布置成分别地控制所有阵列元件。中心单元可以在量测工具900的本地或远程地定位。定位控制器914可以构成更大的控制系统(诸如上文所描述的计算机系统CL)的部分。

在使用时，在阵列元件904中的每一个移动至恰当的位置之前，定位控制器914将接收或确定邻接阵列元件之间的期望的间距。

一旦阵列元件904已经定位，如上文所描述可获得经证实的位置和已进行的任何调整、量测数据。

阵列元件904可以是可分别控制的。阵列元件904可以具有上述运动范围中的一个或更多个。因此，可能存在阵列元件904被布置以倾斜但不在x-y方向上移动的示例。这在阵列元件的间距能够被固定在x-y方向上的情况下可能是有用的。

阵列元件904可以是类似或相同的阵列元件904。例如，所有阵列元件可以配置成在相同的操作性波长范围中操作。即使阵列元件904是类似或相同的，但这并不排除每个阵列元件可以接收在阵列元件的完整操作性波长范围中的另一波长的照明辐射，例如不同的阵列元件接收200至2000nm的操作性波长范围中的不同波长下的光。

然而，并不必需所有的阵列元件904为彼此类似或相同的。可能存在至少一个与其它阵列元件904不同的阵列元件904。阵列元件904也可以细分于为多个阵列元件904的组，在每个阵列元件904的组内，阵列元件是类似或相同的，但它们可以在阵列元件904的组之间不同。例如，阵列的第一行或列包括第一类型的阵列元件，阵列的第二行或列包括第二类型的阵列元件等。应注意，一个阵列元件包括照射光学系统和检测光学系统的组合。如果阵列元件不同，则其相应的照射光学系统和/或其相应的检测光学系统可以彼此不同。

不同类型的阵列元件之间的不同可以是不同的阵列元件的操作性波长范围不同。例如，第一类型的阵列元件可以配置成在可见光的波长范围(例如400-700nm)中操作。例如，第二类型的阵列元件可以配置成在例如红外波长范围(例如700nm-200nm)中操作。例如，第三类型的阵列元件可以配置成在例如紫外波长范围(例如200-400nm)中操作。每个阵列元件可以被设计成使得每个阵列元件针对其各自的波长范围最佳地操作。照射和/或检测光学器件可以针对各自的波长范围优化，检测器/传感器/像素阵列可以针对各自的波长范围优化等。

与先前论述的实施例一致，每个单独的阵列元件904可以具有用于精定位阵列中的阵列元件904的某些致动器，从而提供相对于量测结构在衬底上的有利定位。

可以将阵列元件904的阵列设置在量测工具中的固定位置处，而该量测工具配置成利用例如可移动的衬底台来移动衬底902。阵列元件904的阵列也可以在量测工具移动中。例如，阵列元件904的阵列可以是可移动的，使得阵列元件904的一个组被定位在作为例如具有衬底902的衬底台的中心位置的部位处。由此居中定位的阵列元件904的组能够用于基于衬底902相对于阵列元件904的阵列的运动而在整个衬底902上进行测量。

在上文关于图6所述的示例中，AOTF可以用作快速遮蔽件以提供被改良的获取时间。除此之外或替代地，多个AOTF可以用于在多个波长下提供波长选择，使得能够由不同的检测光学传感器检测多个波长。通过不同的检测光学传感器进行的检测可以同时进行。提供检测不同色彩的多个检测光学传感器能够减少获取时间，并增大产量。另外，使用多个波长能够提供关于目标的更多信息，在不同的情形下，所述目标对不同的波长可以具有不同水平的敏感度，如本领域技术中已知的。

如上文所述，辐射源可以是宽带光源。并且可能够产生相对宽的波长范围(例如200nm至2000nm)的辐射。在上述示例中的一些中，传感器可以配置成每次仅检测单一波长，通过上文关于图6所述的可声光调谐的滤波器或以其它方式选择波长。然而，这可意味着在任一时间下仅使用由源辐照的所产生的光的极小部分。在一些示例中，并行地使用辐射源的不同波长而非每次选择单一波长可能是有益的。通过并行地使用多个波长，可以有效地增加可用电源功率。这能够导致降低辐射源的需求(所述辐射源典型地是昂贵的)，或能够允许增大产量。

图10示出用于确定制作于衬底上的结构的所感兴趣的参数的量测工具1000的示意图。图10仅提供另一发明构思的示意图，量测工具的方面将类似于本领域技术中已知或上文所描述的那些方面，这里可不进一步详细地描述。

量测工具1000可以包括：用于利用照射辐射照射结构的照射光学系统。照射光学系统可以包括：宽带辐射源1052和多个滤波器1002a-1002c，所述滤波器用于对从宽带辐射源1052发射的宽带辐射进行滤波。每个滤波器1002a-c可以配置成提供包括一个或更多个波长(典型地单一波长)的照射辐射的被滤波的输出，以用于照射该结构。照射系统还可以包括多个光学路径1062a-1062c，以用于将被滤波的输出中的相应一个传输至该结构。

量测工具1000还可以包括检测光学系统，该检测光学系统包括多个检测光学传感器10102a-10102c。多个检测光学传感器10102a-10102c可以布置成检测由多个滤波器1002a-1002c中的相关联的滤波器提供的被该结构(未示出)散射的照射辐射。因此，第一滤波器1002a可以配置成选择被递送至该结构的一个或更多个波长和由检测光学传感器10102a中的第一个检测的散射光。对于第二波长，第二滤波器1002b可以具有与第二传感器10102b类似的关系，等等。

辐射源1052可以为如先前关于例如图4和图6所述的宽带辐射源，可以包括发射照射辐射的相干辐射源，通过该多个滤波器1002a-1002c中的第一个或每一个接收该照射辐射。该相干辐射源包括发射白光的激光器。

如本领域所熟知，滤波器可以是ATOF，然而，可使用其它滤波器。其它滤波器可以包括以下中的一个或更多：滤波器轮、梯度滤波器或棱镜以选择不同的色彩。滤波器1002a-1002c，特别地AOTF滤波器，可以串联或以依序关系布置成使得未被滤波的辐射通过第一滤波器1002a顺序地进入下一滤波器，例如1002b中。因此，AOTF中的每一个可以配置成滤除单一波长(或较窄的波长范围)，并将剩余的光传递至串联的下一个AOTF。

经滤波的波长用于经由光学递送路径1062a照射目标，该光学递送路径可以包括一个或更多个光纤，如所示。光学递送路径可以直接地耦接至滤波器，或可以包括一个或更多个重引导元件(诸如微型反射镜)，以经由传输介质(诸如光纤光学器件)将经滤波的光选择性地重引导至目标。在图10中所示出的示例中，存在串联布置的三个滤波器，然而应了解，其它配置可以是可能的。其它布置可以包括更多或更少滤波器，然而，它们典型地将存在至少两个滤波器以允许选择不同的波长。在一些实施例中，AOTF可以并行地布置。在这种情况下，宽带辐射可以由一个或更多个分束器分离且下行发送平行路径，其中每个平行路径包括单独的滤波器。每个滤波器可以过滤不同的频率。然而，应了解，这可能导致更低的效率。

类似于图4或图6中的任一者示出且描述的光学传感器的光学传感器可以用于该布置中。因此，传感器可以是单一传感器，可以能够检测不同波长的辐射。在其它实施例中，传感器可以包括多个检测器(例如摄像机芯片)，其每个能够测量特定的波长范围。在这一情况下，光学系统可以分离由目标辐照的照射以为每个检测器提供束。

在一些示例中，使用类似于图9a和图9b中所公开的光学检测系统的多个光学检测系统以允许并行量测和相关联的增大产量可能是有利的。因此，图10中所示的每个传感器可以形成多个传感器中的一个，其每个布置成检测从衬底上的多个单独的区域散射的照射辐射，如先前所述。因此，例如每个传感器10102a-10102c可以与单独的管芯对准。

滤波器1002a-1002c中的每个可以将预定波长的辐射提供至单一结构。因此，第一滤波器可以将具有第一波长的照射提供至第一结构，第二滤波器可以将具有第二波长的照射提供至第二结构。第一结构和第二结构可以设置于相应的管芯上。

在一些示例中，滤波器1002a-1002c可以被调整以循环通过不同的波长，使得相应的目标中的每个都由不同的波长轮流照射。因此，在预定的获取时间后，第一滤波器1002a可以被调整以将第二波长λ2提供至第一结构，第二滤波器1002b可以被调整以将第一λ1(或第三λ3或其他)波长提供至第二结构，等等。以此方式，不同的结构轮流暴露于波长中的每一个，散射光可以由传感器检测以提供一波长特定数据的范围。因此，在一些示例中，AOTF可以配置成循环通过多个预定波长，使得由传感器或传感器组检测的波长可以时间间隔的方式接收所有期望的波长。在图10的示例中，存在三个传感器10102a-10102c，其中每一个可用于轮流提供波长λ1、λ2和λ3。应了解，根据需要可能存在2至N个的任意数目的不同波长。滤波器的调整可以利用如上文所述且本领域已知的信号产生器1056a-1056c实现。

关于图9a和图9b，可以以任何布置形式将滤波器1002a-1002c和传感器10102a-10102c设置在阵列内。因此，阵列可以包括多个传感器的组，每组在任一给定时间下测量相同或不同的波长。因此，图10中所示的传感器可以包括多个传感器，其中多个传感器中的每个传感器被设置在相对于晶片的不同部位处。例如，可能存在测量λ1的多个第一传感器、测量λ2的多个第二传感器和测量λ3的多个第三传感器。

如上文所述，辐射源可以是被偏振的或非偏振的。在非偏振的光源的情况下，如果两种线性偏振以类似于上文所述的选择AOTF波长的方式跨时间分布，则可同时使用该两种线性偏振。

可以设想提供上文所述的图10的布置或其变型，和/或阵列元件904的阵列可以连同结合上述示例和实施例所述的特征中的任一个实现。还设想，阵列元件的阵列可以实施于一些系统中，所述系统并不包括上述示例的一些中的所有特征。因此，例如具有用于利用照射辐射照射结构的照射光学系统的量测工具可以或可以不与检测光学系统(所述检测光学系统中存在检测光学元件的阵列)和/或照射光学系统中的任一个共用光学元件。

在后续编号的方面中提供其它实施例：

1.一种量测工具，用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数，所述量测工具包括：

照射光学系统，用于利用照射辐射以一非零入射角照射所述结构；

检测光学系统，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获照射辐射的被所述结构散射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，

其中所述照射光学系统和所述检测光学系统未共用光学元件。

2.根据方面1所述的量测工具，其中所述照射光学系统的光学轴线的至少一部分大体上平行于所述检测光学系统的光学轴线。

3.根据方面1或2所述的量测工具，其中所述照射光学系统的至少一部分从所述检测光学系统的径向范围径向向外地定位。

4.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述照射光学系统包括离散的多个光学路径。

5.根据方面4所述的光学系统，其中多个光学路径中的至少两个光学路径在径向上相反。

6.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述照射光学系统包括用于朝向所述结构反射照射辐射的至少一个反射镜。

7.根据直接或间接引用方面4或5的方面6所述的量测工具，在多个光学路径中的一个或更多个中包括至少一个反射镜。

8.根据方面6或7所述的量测工具，其中所述至少一个反射镜配置成通过所述检测光学系统的至少一个透镜和所述衬底之间的空间将所述照射辐射引导至所述结构上。

9.根据方面6-8中任一项所述的量测工具，其中所述至少一个反射镜配置成将具有在从200nm至2μm的范围内的多个波长的辐射引导至所述衬底上的大体上同一点。

10.根据方面6-9中任一项所述的量测工具，其中所述至少一个反射镜是椭圆反射镜或抛物面反射镜中的一个。

11.根据方面6-10中任一项所述的量测工具，其中所述至少一个反射镜横跨所述照射辐射的波长范围具有大于90％的反射率。

12.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述检测光学系统具有大于90％的总透射率。

13.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述检测光学系统包括5个光学元件或更少的光学元件。

14.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述检测光学系统包括以下中的一个或更多个：平凸透镜；非球面透镜；双球面透镜；双非球面透镜和长工作距离物镜。

15.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述检测光学系统包括多个透镜，并且其中最接近所述衬底定位的所述多个透镜中的一个具有所述衬底和所述透镜的表面之间的工作距离，所述工作距离为以下中的一个：大于300μm；大于500μm；在300μm到1mm的范围中；和在300μm到10mm的范围中。

16.根据方面15所述的量测工具，其中所述透镜具有以下的数值孔径：大于0.4；大于0.7；大于0.9；或0.95或更大。

17.根据前述方面中任一项所述的量测工具，还包括聚焦系统，所述聚焦系统包括：至少一个聚焦光学传感器，配置成接收从所述结构反射的零阶辐射；和计算成像处理器，配置成相应地确定所述检测光学系统的聚焦。

18.根据方面17所述的量测工具，其中所述聚焦光学传感器包括四象限光学传感器，所述四象限光学传感器布置成使得由所述四象限光学传感器中的每个光学传感器感测到的被反射的零阶辐射的一定比例指示所述结构的位置。

19.根据直接或间接引用方面4的方面17或18所述的量测工具，其中离散的所述多个光学路径中的至少一个配置成至少部分接收来自光学路径中的至少一个其它光学路径的被反射的零阶辐射，

并且其中离散的所述多个光学路径中的所述至少一个包括反射光学元件，所述反射光学元件配置成朝向所述至少一个聚焦光学传感器引导所接收的零阶辐射。

20.根据方面19所述的量测工具，其中所述至少一个聚焦光学传感器从所述检测光学系统的径向范围径向向外地定位。

21.根据前述方面中任一项所述的量测工具，还包括偏振元件，所述偏振元件围绕所述检测光学系统的外部布置，并配置成与传播通过所述照射光学系统的辐射相互作用以使该辐射偏振。

22.根据方面21所述的量测工具，其中所述偏振元件配置成在多个幅值下施加s偏振或p偏振中的一个。

23.根据方面22所述的量测工具，其中所述偏振元件是可旋转的以在多个幅值中的一个幅值下施加s偏振或p偏振中的一个。

24.根据直接或间接引用方面4的方面22或23所述的量测工具，配置成在多个幅值中的一个幅值下将s偏振或p偏振中的一个施加至所述多个光学路径中的一个或更多个。

25.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述检测光学传感器配置成基于具有一个阶的被反射的和/或被衍射的辐射获取第一图像，还配置成基于具有另一阶的被反射的和/或被衍射的辐射获取第二图像。

26.根据直接或间接引用方面4的前述方面中任一项所述的量测工具，包括遮蔽系统，所述遮蔽系统定位在所述多个光学路径中的至少一个中，所述遮蔽系统能够在允许照射辐射通过的打开位置和阻挡照射辐射通过的关闭位置之间进行配置。

27.根据方面26所述的量测工具，其中所述遮蔽系统包括一个或更多个可声光调谐的滤波器。

28.根据方面26或27所述的量测工具，还包括参考光学传感器，其中所述多个光学路径中的至少一个包括分束器，所述分束器配置成当所述遮蔽系统处于打开位置时，将所述照射辐射的一定比例引导至所述参考光学传感器。

29.根据方面28所述的量测工具，其中所述照射辐射的该一定比例小于5％。

30.根据方面28或29所述的量测工具，还包括图像标准化单元，所述图像标准化单元配置成基于由所述参考光学传感器获取的参考图像标准化所述第一图像和第二图像。

31.根据方面28-30中任一项所述的量测工具，还包括获取控制器，所述获取控制器配置成控制所述参考光学传感器、检测光学传感器和遮蔽系统，以捕获所述第一图像和第二图像。

32.根据方面31所述的量测工具，其中第一遮蔽系统定位在所述照射光学系统的第一光学路径中，第二遮蔽系统定位在所述照射光学系统的第二光学路径中，并且其中所述第一遮蔽系统能够操作为获取所述第一图像，所述第二遮蔽系统能够操作为获取所述第二图像。

33.根据方面32所述的量测工具，其中所述获取控制器配置成将所述参考光学传感器放置于获取阶段，并且在所述参考光学传感器处于所述获取阶段时依序打开和关闭所述第一遮蔽系统和第二遮蔽系统。

34.根据方面33所述的量测工具，其中所述获取控制器还配置成将所述检测光学传感器放置于第一获取阶段，使得当所述检测光学传感器位于所述第一获取阶段时打开和关闭所述第一遮蔽系统以获取所述第一图像，

和其中所述获取控制器还配置成将所述检测光学传感器放置于第二获取阶段，使得当所述检测光学传感器位于所述第二获取阶段时打开和关闭所述第二遮蔽系统以获取所述第二图像。

35.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述照射光学系统和检测光学系统具有小于衬底的场区域的覆盖区域。

36.根据前述方面中任一项所述的量测工具，其中所述照射光学系统和检测光学系统的组合使x-尺寸和y-尺寸中的至少一个小于26mm。

37.根据前述方面中任一项所述的量测工具，包括呈阵列形式的多个照射光学系统和检测光学系统的组合，其中所述多个照射光学系统和检测光学系统的组合中的每一个包括阵列元件，每个阵列元件具有感测轴线。

38.根据方面37所述的量测工具，其中每个阵列元件与所述衬底的不同的场对准。

39.根据方面37或38所述的量测工具，其中所述阵列元件布置成二维阵列。

40.根据方面39所述的量测工具，其中每个阵列元件在所述衬底上具有阵列元件覆盖区域，所述阵列包括覆盖区域的棋盘形排列。

41.根据方面40所述的量测工具，其中所述阵列内的所述覆盖区域是相同的，并且形状是三角形、正方形、矩形或六边形中的一个。

42.根据方面41所述的量测工具，其中所述覆盖区域布置成蜂巢形式。

43.根据方面39-42中任一项所述的量测工具，其中所述二维包括m行和n列，其中m和n两者都大于2。

44.根据方面37-43中任一项所述的量测工具，其中所述阵列是能够调整的，以使得邻接的阵列元件之间的间隔能够在x方向或y方向中的至少一个上改变。

45.根据方面37-44中任一项所述的量测工具，其中所述阵列传感器中的元件能够相对于所述衬底的平面倾斜，使得每个阵列元件的所述感测轴线能够调整以垂直于衬底。

46.根据方面45所述的量测工具，其中每个阵列元件包括倾斜传感器。

47.根据方面46所述的量测工具，其中所述倾斜传感器位于所述检测光学系统内。

48.根据方面47所述的量测工具，其中所述倾斜传感器是光学传感器。

49.根据方面47或48所述的量测工具，其中所述感测元件位于所述检测光学传感器内。

50.根据方面37-49中任一项所述的量测工具，其中每个阵列元件能够围绕所述感测轴线旋转。

51.根据方面50所述的量测工具，其中所述元件配置成能够围绕所述感测轴线从第一位置旋转至第二位置，其中所述第一位置和第二位置反向平行。

52.根据方面37-51中任一项所述的量测工具，其中每个阵列元件包括一个或更多个致动器，所述一个或更多个致动器配置成使所述阵列元件移动。

53.根据方面52所述的量测工具，其中所述致动器包括压电马达。

54.根据方面37-53中任一项所述的量测工具，还包括控制器，其中所述控制器配置成以预定的节距定位所述阵列元件，其中所述预定的节距对应于衬底上的量测目标的节距。

55.根据方面37-54中任一项所述的量测工具，其中所述阵列元件的节距对应于衬底的管芯节距。

56.根据方面37-55中任一项所述的量测工具，其中在x方向或y方向上的所述阵列元件的节距是以下中的一个或更多个：16.5mm、26mm、33mm。

57.根据方面4-54中任一项所述的量测工具，包括发射照射辐射的相干辐射源，所述照射辐射由所述照射光学系统的多个光学路径接收。

58.根据方面55所述的量测工具，其中所述相干辐射源包括发射白光的激光器。

59.一种量测工具，用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数，所述量测工具包括：

照射光学系统，用于利用照射辐射照射所述结构；

检测光学系统的阵列，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获被所述结构散射的照射辐射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，

其中检测光学系统的阵列中的每个元件是能够调整的，以使得所述阵列中的邻接元件之间的间隔能够在x方向或y方向中的至少一个上改变。

60.一种量测工具，用于确定制作于衬底上的结构的感兴趣的参数，所述量测工具包括：

照射光学系统，用于利用照射辐射照射所述结构；

检测光学系统的阵列，包括检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获照射辐射的被所述结构散射的部分并朝向所述检测光学传感器透射所捕获的辐射，

其中所述阵列是二维阵列，其中阵列元件布置成m行和n列的二维阵列。

60a.根据方面37-55中任一项所述的量测工具，其中形成所述阵列元件的所述照射光学系统和检测光学系统的组合包括至少一个照射光学系统和检测光学系统的组合，所述至少一个照射光学系统和检测光学系统的组合不同于另一照射光学系统和检测光学系统的组合。

60b.根据方面60a所述的量测工具，其中不同于所述另一照射光学系统和检测光学系统的组合的所述至少一个照射光学系统和检测光学系统的组合包括：配置成在第一操作波长范围下操作的照射光学系统和/或检测光学系统，所述第一操作波长范围不同于所述另一照射光学系统和检测光学系统的组合的第二操作波长范围。

60c.根据方面60a和60b中任一项所述的量测工具，其中提供照射光学系统和检测光学系统的组合的多个组，在所述组中的单个组内，所述照射光学系统和检测光学系统的组合彼此相等，同时不同的组具有不同的照射光学系统和检测光学系统的组合。

61.一种量测工具，用于确定制作于衬底上的一个或更多个结构的感兴趣的参数，所述量测工具包括：

照射光学系统，用于利用照射辐射照射一个或更多个结构，其中所述照射光学系统包括宽带辐射源；多个滤波器，用于对从所述宽带辐射源发射的宽带辐射进行滤波，其中所述多个滤波器中的每一个配置成提供包括照射辐射的一个或更多个波长的滤波后的输出以照射所述结构的一个或更多个；和多个光学路径，用于将滤波后的输出中的相应的一个传输至一个或更多个结构；

检测光学系统，包括多个检测光学传感器，其中所述多个检测光学传感器中的每一个布置成检测由所述多个滤波器中的相关联的滤波器提供的被所述结构散射的照射辐射。

62.根据方面61所述的量测工具，其中所述多个滤波器串联布置，其中每个滤波器去除照射辐射的一个或更多个波长并将剩余波长传输至串联的下一滤波器。

63.根据方面62所述的量测工具，其中滤波器是可调谐的，以使得一个或更多个波长(或波长范围)可以选自所述宽带照射辐射。

64.根据方面63所述的量测工具，还包括控制器，所述控制器配置成控制用于所述多个滤波器中的每一个的所述一个或更多个波长的选择。

65.根据方面64所述的量测工具，其中所述控制器配置成周期性地改变所述一个或更多个波长的选择以便循环遍及多个不同的一个或更多个波长，使得所述多个光学检测传感器中的每一个从所述一个或更多个波长中的每一个接收散射光。

66.根据方面61-65中任一项所述的量测工具，其中所述多个光学路径中的每个包括光纤，所述光纤用于将一个或更多个波长的辐射从多个滤波器的相应的每一个传递至所述目标。

67.根据方面61至66中任一项所述的量测工具，其中所述多个滤波器中的每一个是ATOF。

68.根据方面61-67中任一项所述的量测工具，还包括检测光学系统的阵列，所述检测光学系统的阵列每个包括多个检测光学传感器和至少一个透镜，所述至少一个透镜用于捕获照射辐射的被所述结构散射的部分并朝向所述多个检测光学传感器透射所捕获的辐射。

69.一种量测工具，包括：

宽带照射源；

多个ATOF，所述多个ATOF串联布置并配置成选择一个或更多个波长以传输至目标结构；

多个检测光学传感器，每个检测光学传感器配置成检测来自所述多个ATOF中的一个的辐射。

70.根据方面69所述的量测工具，其中所述多个ATOF被循环以选择不同的一个或更多个波长，以使得所述检测光学传感器中的每一个随时间接收不同波长的照射。

71.根据方面69所述的量测工具，其中还包括检测光学传感器的多个组，其中所述一组内的所述检测光学传感器中的每一个配置成检测与所述检测光学传感器的组中的其他检测器相同的波长。

72.根据方面61至71中任一项所述的量测工具，其中所述多个传感器中的每一个与单独的目标和/或所述衬底的管芯对准。

73.根据方面68所述的量测工具，还包括方面37-58(包括或不包括其引用的方面)中任一项提供的特征中的任一个。

应了解，上文方面59和60可以与方面1至58中任一项组合，特别地，方面37-58中所引述的特征可以根据需要引用方面59和/或60。还应了解，方面61至67中的任一项可以与方面1至60中的任一项组合。

尽管在本文中可以对在IC制造中的光刻设备的使用进行了具体的参考，但是应该理解，本文描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括集成光学系统，用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。

尽管可以在本文中在光刻设备的内容背景下对本发明的实施例进行具体的参考，但是本发明的实施例可以用于其它设备。本发明的实施例可以构成掩模检查设备、量测设备或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管上文可以已经在光学光刻术的内容背景下对本发明的实施例的使用进行具体的参考，但是应当了解，在内容背景允许的情况下，本发明不限于光学光刻术，并可以用于其它应用，例如压印光刻术。

本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的情况下设想到其它实施例。

Claims

检测光学系统，包括：

至少一个透镜，所述至少一个透镜被配置成引导照射辐射的被所述结构散射的部分；和

检测光学传感器，所述检测光学传感器被配置成捕获所述照射辐射的受引导的部分并且继而产生所述结构的图像信息；以及

计算成像处理器，所述计算成像处理器被配置成：

接收来自至少一个聚焦光学传感器的聚焦相关信息，和关于所述至少一个透镜的像差的知识以及所产生的图像信息；和

执行计算成像算法，

其中所述照射光学系统和所述检测光学系统未共用光学元件，和

其中所述照射光学系统的光学轴线的至少一部分大体上平行于所述检测光学系统的光学轴线。

2.根据权利要求1所述的量测工具，其中所述照射光学系统的至少一部分从所述检测光学系统的径向范围径向向外地定位。

3.根据权利要求1或2所述的量测工具，其中所述照射光学系统包括离散的多个光学路径。

4.根据权利要求3所述的量测工具，其中，所述多个光学路径中的至少两个光学路径在径向上相反。

5.根据权利要求1或2所述的量测工具，其中所述照射光学系统包括用于朝向所述结构反射照射辐射的至少一个反射镜。

6.根据权利要求3所述的量测工具，其中所述照射光学系统包括用于朝向所述结构反射照射辐射的至少一个反射镜。

7.根据权利要求6所述的量测工具，在所述多个光学路径中的一个或更多个光学路径中包括至少一个反射镜。

8.根据权利要求5所述的量测工具，其中所述至少一个反射镜配置成通过所述检测光学系统的至少一个透镜和所述衬底之间的空间将所述照射辐射引导至所述结构上。

9.根据权利要求5所述的量测工具，其中所述至少一个反射镜配置成将具有在从200nm至2μm的范围内的多个波长的辐射引导至所述衬底上的大体上同一点。

10.根据权利要求5所述的量测工具，其中所述至少一个反射镜是椭圆反射镜或抛物面反射镜中的一个。

11.根据权利要求1或2所述的量测工具，其中所述检测光学系统具有大于90％的总透射率。

12.根据权利要求1或2所述的量测工具，其中所述检测光学系统包括以下中的一个或更多个：平凸透镜；非球面透镜；双球面透镜；双非球面透镜和长工作距离物镜。

13.根据权利要求1或2所述的量测工具，其中，所述至少一个聚焦光学传感器被配置成接收从所述结构反射的零阶辐射；并且所述计算成像处理器被配置成相应地确定所述检测光学系统的聚焦。

14.根据权利要求1或2所述的量测工具，还包括偏振元件，所述偏振元件围绕所述检测光学系统的外部布置，并配置成与传播通过所述照射光学系统的辐射相互作用以使该辐射偏振。

15.根据权利要求3所述的量测工具，包括遮蔽系统，所述遮蔽系统定位在所述多个光学路径中的至少一个中，所述遮蔽系统能够在允许照射辐射通过的打开位置和阻挡照射辐射通过的关闭位置之间进行配置。

16.根据权利要求1或2所述的量测工具，其中所述照射光学系统和检测光学系统具有小于衬底的场区域的覆盖区域。