CN116472498A - 多物镜量测系统、光刻设备及其方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种量测或检查系统、光刻设备以及方法。所述系统包括照射系统、光学系统、第一光学装置、第二光学装置、检测器和处理器。所述光学系统被配置成将照射束分成第一子束和第二子束。所述第一光学装置被配置成接收所述第一子束，并朝向衬底上的第一点引导所述第一子束。所述衬底包括一个或更多个目标结构。所述第二光学装置被配置成接收所述第二子束，并朝向衬底上的第二点引导所述第二子束。所述第一点是与所述第二点不同的部位。所述检测器被配置成接收衍射束并产生检测信号。所述处理器被配置成确定所述一个或更多个目标结构的特性。

Description

多物镜量测系统、光刻设备及其方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年11月24日提交的美国临时专利申请号63/117,742的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及光刻设备中的光刻系统，例如具有多个物镜的检查系统。

背景技术

光刻设备是将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(图案形成装置替代地称为掩模或掩模版)可以用以产生待形成在IC的单独的层上的电路图案。这种图案可以转印至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。图案的转印通常经由成像至被设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行。通常，单个衬底将包含被连续地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，在步进器中，通过将整个图案一次性曝光到目标位置来辐照每个目标位置；以及所谓的扫描器，在扫描器中，通过在使辐射束以给定方向(“扫描”方向)扫描图案的同时，与所述扫描方向平行或反平行地同步地扫描目标位置来辐照每个目标位置。还可以通过将图案印制到衬底上来将图案从图案形成装置转印至衬底。

在光刻操作期间，不同的处理步骤可能需要将要被顺序地形成在衬底上的不同层。因此，可能需要相对于形成在衬底上的先前图案以高准确度或精度来定位衬底。通常，对准标记被放置在待对准的衬底上并且相对于第二物体定位。光刻设备可以使用检查设备(例如，对准设备)来检测对准标记的位置，并且使用对准标记来对准衬底以确保来自掩模的准确曝光。两个不同层处的对准标记之间的未对准被测量为重叠误差。检查设备使用单个物镜照射衬底上的点以进行单次测量。

发明内容

需要提供具有多物镜系统的系统，例如量测系统、检查系统等。

在一些实施例中，一种系统，包括照射系统、光学系统、第一光学装置、第二光学装置、检测器和处理器。所述照射系统被配置成产生照射束。所述光学系统被配置成将所述照射束分成第一子束和第二子束。所述第一光学装置被配置成接收所述第一子束，并朝向衬底上的第一点引导所述第一子束。所述衬底包括一个或更多个目标结构。所述第二光学装置被配置成接收所述第二子束，并朝向衬底上的第二点引导所述第二子束。所述第一点是与所述第二点不同的部位。所述检测器被配置成接收来自所述第一点和所述第二点的衍射束并产生检测信号。所述处理器被配置成分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。

在一些实施例中，一种方法，包括将照射束分成第一子束和第二子束，经由第一光学装置将所述第一子束引导到衬底上的第一点，并经由第二光学装置将所述第二子束引导到衬底上的第二点。所述第一点是与所述第二点不同的部位。所述衬底包括一个或更多个目标结构。所述方法还包括：基于在检测器处接收的来自所述第一点和所述第二点的衍射束产生检测信号，并分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。

在一些实施例中，一种光刻设备，包括照射设备、投影系统和检查/量测系统。所述系统包括照射系统、光学系统、遮挡件系统、物镜系统和检测器。所述照射系统被配置成产生照射束。所述光学系统被配置成将所述照射束分成第一子束和第二子束。所述第一光学装置被配置成接收所述第一子束，并朝向衬底上的第一点引导所述第一子束。所述衬底包括一个或更多个目标结构。所述第二光学装置被配置成接收所述第二子束，并朝向衬底上的第二点引导所述第二子束。所述第一点是与所述第二点不同的部位。所述检测器被配置成接收来自所述第一点和所述第二点的衍射束并产生检测信号。所述处理器被配置成分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。

下面参考附图详细描述本公开的其它特征，以及各个实施例的结构和操作。应注意，本公开不限于本文描述的特定实施例。在本文中呈现这些实施例仅是出于说明性目的。基于本文中包含的教导，相关领域技术人员将明白额外的实施例。

附图说明

并入本文中并且形成说明书的一部分的随附附图与描述一起图示出本公开，随附附图还用于解释本公开的原理并且使相关领域的技术人员能够实施和使用本文中描述的实施例。

图1A示出了根据一些实施例的反射型光刻设备的示意图。

图1B示出了根据一些实施例的透射型光刻设备的示意图。

图2示出了根据一些实施例的反射型光刻设备的更详细的示意图。

图3示出了根据一些实施例的光刻单元的示意图。

图4A和图4B示出了根据一些实施例的检查设备的示意图。

图5A示出了根据一些实施例的系统的示意图。

图5B示出了根据一些实施例的光学元件的示意图。

图6示出了根据一些实施例的示出量测系统中的光路的示意图。

图7示出了根据一些实施例的系统的示意图。

图8示出了根据一些实施例的系统的示意图。

图9A示出了根据一些实施例的系统的示意图。

图9B示出了根据一些实施例的在系统的检测器处的示例性图像。

图9C示出了根据一些实施例的在系统的检测器处的示例性图像。

图10示出了根据一些实施例的系统的示意图。

图11A至图11D示出了根据一些实施例的系统的俯视图的示意图。

图12示出了根据一些实施例的用于系统的连杆的示意图。

图13示出了根据一些实施例的用于系统的台配置的示意图。

图14示出了根据一些实施例的由系统执行的操作的流程图。

根据以下结合附图阐述的详细描述，本公开的特征将变得更加显而易见，其中相似的附图标记始终标识相应的元件。在附图中，相似的附图标记通常表示相同的、功能类似的和/或结构类似的元件。此外，附图标记的最左侧数字通常标识首次出现所述附图标记的附图。除非另有说明，否则在整个公开中提供的附图不应被解释为按比例绘制的附图。

具体实施方式

本说明书公开了包括本公开的特征的一个或更多个实施例。所公开的实施例仅被提供用于例示本公开。本公开的范围不限于所公开的实施例。所要求保护的特征由本公开所附的权利要求来限定。

在说明书中所描述的(多个)实施例以及对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的参考表示所描述的(多个)实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括所述特定特征、结构或特性。而且，这些措辞或短语不一定指的是相同的实施例。另外，当与实施例结合来描述特定特征、结构或特性时，应当理解，无论结合其它实施例来实现这样的特征、结构或特性是否被明确地描述，结合其它实施例来实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。

为便于描述，可以在本文中使用诸如“在...之下”、“下方”、“下面”、“在...之上”、“上方”、“上面”之类的空间相对术语来描述附图中所图示的一个元件或特征与其它(多个)元件或(多个)特征的关系。空间相对术语旨在涵盖装置或器件在使用或操作中的除了附图中描绘的定向之外的不同定向。可以以其它方式来定向设备(旋转90度或以其它方向定向)，并且本文中使用的空间相对描述符也可以被相应地解释。

如本文中使用的术语“大约或约”表示给定量的值，所述值可以基于特定技术而变化。基于特定技术，术语“大约或约”可以表示在例如所述值的10％至30％(例如，所述值的±10％、±20％、或±30％)内变化的给定量的值。

本公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实施。本公开的实施例也可以被实施为存储在机器可读介质上的指令，所述指令可以被一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如计算装置)可读的形式来存储或传递信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存装置；电传播信号、光传播信号、声传播信号或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)，等等。此外，在本文中可以将固件、软件、例程、和/或指令描述为执行特定动作。然而，应当理解，这些描述仅是为了方便，并且这些动作实际上是从执行固件、软件、例程、指令等的计算装置、处理器、控制器或其它装置产生的。术语“非暂时性”可以在本文中用于表征用于存储数据、信息、指令等的计算机可读介质，但唯一不同之处在于是暂时性传播信号。

然而，在更详细地描述这些实施例之前，呈现可以实施本公开的实施例的示例环境是有益的。

示例性光刻系统

图1A和图1B分别示出光刻设备100和光刻设备100’的示意性示图，可以在光刻设备100和光刻设备100’中实施本公开的实施例。光刻设备100和光刻设备100'分别包括以下各项：照射系统(照射器)IL，所述照射系统被配置成调整辐射束B(例如，深紫外辐射或极紫外辐射)；支撑结构(例如，掩模台)MT，所述支撑结构被配置成支撑图案形成装置(例如，掩模、掩模版、或动态图案形成装置)MA，并且连接至被配置成准确地定位图案形成装置MA的第一定位器PM；以及衬底台(例如，晶片台)WT，所述衬底台被配置成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且连接至被配置成准确地定位衬底W的第二定位器PW。光刻设备100和光刻设备100’还具有投影系统PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。在光刻设备100中，图案形成装置MA和投影系统PS是反射型的。在光刻设备100’中，图案形成装置MA和投影系统PS是透射型的。

照射系统IL可以包括用于引导、成形或控制辐射束B的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件，或其任何组合。

支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA相对于参考框架的定向、光刻设备100和100’中的至少一个的设计、和其它条件(诸如图案形成装置MA是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术以保持图案形成装置MA。例如，支撑结构MT可以根据需要是框架或台，所述框架或台可以是固定或可移动的。通过使用传感器，支撑结构MT可以确保图案形成装置MA例如相对于投影系统PS而处于期望位置。

术语“图案形成装置”MA应广义地解释为指可以用以在辐射束B的横截面中向辐射束B赋予图案，以便在衬底W的目标部分C中产生图案的任何装置。赋予至辐射束B的图案可以对应于器件中的被形成在目标部分C中以形成集成电路的特定功能层。

图案形成装置MA可以是透射型的(如图1B的光刻设备100’中那样)或反射型的(如图1A的光刻设备100中那样)。图案形成装置MA的示例包括掩模版、掩模、可编程反射镜阵列，或可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移或衰减式相移之类的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例使用小反射镜的矩阵布置，所述小反射镜中的每个小反射镜可以被单独地倾斜，以便使入射辐射束在不同方向上反射。被倾斜的反射镜在由小反射镜的矩阵所反射的辐射束B中赋予图案。

术语“投影系统”PS可以涵盖适于所使用的曝光辐射或适于其它因素(诸如浸没液体在衬底W上的使用或真空的使用)的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。由于其它气体可能吸收过多的辐射或电子，因此，可以针对EUV或电子束辐射使用真空环境。因此，通过借助于真空壁和真空泵，可以对整个束路径提供真空环境。

光刻设备100和/或光刻设备100’可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台WT(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用额外的衬底台WT，或可以在对一个或更多个台执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它衬底台WT用于曝光。在一些情况下，额外的台可以不是衬底台WT。

光刻设备也可以属于以下类型：其中，衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加至光刻设备中的其它空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中是众所周知的以用于增大投影系统的数值孔径。本文中所使用的术语“浸没”不意味着诸如衬底之类的结构必须浸没在液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统与衬底之间。

参考图1A和图1B，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如，当源SO是准分子激光器时，源SO与光刻设备100、100’可以是分立的物理实体。在这样的情况下，不认为源SO形成光刻设备100和100’的一部分，并且辐射束B借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD(图1B中)而从源SO传递至照射器IL。在其它情况下，例如，当源SO是汞灯时，源SO可以是光刻设备100、100’的一体式部分。源SO和照射器IL连同束传递系统BD(在需要时)可以被称为辐射系统。

照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD(在图1B中)。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为“σ-外部”和“σ-内部”)。另外，照射器IL可以包括各个其它部件(在图1B中)，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器IL可以被用于调整辐射束B，以在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。

参考图1A，辐射束B入射到被保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过图案形成装置MA而被图案化。在光刻设备100中，辐射束B被从图案形成装置(例如，掩模)MA反射。在被从图案形成装置(例如，掩模)MA反射之后，辐射束B穿过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束B聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF2(例如，干涉量测装置、线性编码器、或电容性传感器)，可以准确地移动衬底台WT(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，可以使用第一定位器PM和另一位置传感器IF1来相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(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来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。

参考图1B，辐射束B入射在保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且被图案形成装置图案化。在穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。投影系统具有与照射系统光瞳IPU共轭的光瞳共轭件PPU。辐射的部分从照射系统光瞳IPU处的强度分布发出，并且穿过掩模图案而不受掩模图案处的衍射的影响，并且在照射系统光瞳IPU处产生强度分布的图像。

投影系统PS将掩模图案MP的图像MP’投影到涂覆在衬底W上的光致抗蚀剂层上，其中图像MP’是由衍射束形成的，所述衍射束通过来自强度分布的辐射而从掩模图案MP产生。例如，掩模图案MP可以包括线和间隔的阵列。阵列处的且不同于零阶衍射的辐射的衍射产生被转向的衍射束，所述被转向的衍射束具有沿垂直于线的方向的方向改变。未衍射的束(即，所谓的零阶衍射束)在传播方向没有任何改变的情况下穿过图案。零阶衍射束穿过投影系统PS的位于投影系统PS的光瞳共轭件或共轭光瞳PPU的上游的上透镜或上透镜组，以到达光瞳共轭件PPU。强度分布中的在光瞳共轭件PPU的平面中且与零阶衍射束相关联的部分是照射系统IL的照射系统光瞳IPU中的强度分布的图像。孔阑装置PD例如设置在或大致设置在包括投影系统PS的光瞳共轭件PPU的平面处。

投影系统PS被布置成通过透镜或透镜组L，不仅捕获零阶衍射束，而且还捕获一阶衍射束或者一阶和更高阶衍射束(未示出)。在一些实施例中，用于对在垂直于线的方向上延伸的线图案进行成像的偶极照射可以被用于利用偶极照射的分辨率增强效应。例如，在晶片W的水平处，一阶衍射束与相应的零阶衍射束发生干涉，以用可能的最高分辨率并在过程窗口(即，可用焦深与可容许的曝光剂量的偏差相结合)处产生线图案MP的图像。在一些实施例中，可以通过在照射系统光瞳IPU的相对象限中提供辐射极(未示出)来减少像散像差。另外，在一些实施例中，可以通过阻挡投影系统的光瞳共轭件PPU中的与相对象限中的辐射极相关联的零阶束来减少像散像差。这在2009年3月31日发布的US 7,511,799 B2中进行了更详细地描述，US 7,511，799B2的全部内容通过引用整体并入本文。

借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉量测装置、线性编码器、或电容性传感器)，可以准确地移动衬底台WT(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，(例如，在从掩模库进行机械获取之后或在扫描期间)可以使用第一定位器PM和另一位置传感器(图1B中未示出)来相对于辐射束B的路径准确地定位掩模MA。

通常，可以借助于形成第一定位器PM的部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现掩模台MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位器PW的部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WT的移动。在步进器(相对于扫描器)的情况下，掩模台MT可以仅连接至短行程致动器，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA与衬底W。虽然衬底对准标记(如图示的)占据专用目标部分，但这些标记(称为划线对准标记)可以位于目标部分之间的空间中。类似地，在多于一个管芯被设置在掩模MA上的情形中，掩模对准标记可以位于管芯之间。

掩模台MT和图案形成装置MA可以处于真空室V中，可以使用真空内机器人IVR来将图案形成装置(诸如掩模)移动到真空室之中和之外。可选地，当掩模台MT和图案形成装置MA在真空室之外时，可以使用真空外机器人来进行各种运输操作，这类似于真空内机器人IVR。为了将任何负载(例如，掩模)平稳传递到转移站的固定运动支架，真空内机器人和真空外机器人都需要被校准。

光刻设备100和100'可以用于以下模式中的至少一种模式中：

1.在步进模式中，在赋予至辐射束B的整个图案被一次性投影至目标部分C上时，使支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT保持基本上静止(即，单次静态曝光)。接着使衬底台WT在X方向和/或Y方向上移位，使得可以曝光不同的目标部分C。

2.在扫描模式中，在将赋予至辐射束B的图案投影至目标部分C上时，同步地扫描支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构(例如，掩模台)MT的速度和方向。

3.在另一模式中，在将赋予至辐射束B的图案投影至目标部分C上时，使支撑结构(例如，掩模台)MT保持基本上静止，从而保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台WT。可以使用脉冲辐射源SO，并且在衬底台WT的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要来更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以易于应用于利用可编程图案形成装置(诸如可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术。

也可以采用所描述的使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变体。

在一些实施例中，光刻设备可以产生DUV和/或EUV辐射。例如，光刻设备100'可以被配置成使用DUV源操作。在另外的实施例中，光刻设备100包括极紫外(EUV)源，所述EUV源被配置成产生用于EUV光刻的EUV辐射束。通常，EUV源被配置在辐射系统中，并且相应的照射系统被配置成调整EUV源的EUV辐射束。

图2更详细地示出了光刻设备100，包括源收集器设备SO、照射系统IL和投影系统PS。源收集器设备SO被构造和布置成使得可以在源收集器设备SO的封闭结构20中维持真空环境。EUV辐射发射等离子体210可以由放电产生等离子体源形成。EUV辐射可以由气体或蒸气(例如，Xe气、Li蒸气、或Sn蒸气)产生，其中产生非常热的等离子体210以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。例如，通过放电产生非常热的等离子体210，从而产生至少部分电离的等离子体。可能需要例如10Pa分压的Xe、Li、Sn蒸气或任何其它合适气体或蒸气来有效地产生辐射。在一些实施例中，提供被激发的锡(Sn)的等离子体来产生EUV辐射。

由热的等离子体210发射的辐射从源室211经由可选的气体屏障或污染物陷阱30(在一些情况下也称为污染物屏障或翼片阱)而进入收集器室212，所述气体屏障或污染物陷阱30被定位在源室211中的开口中或后面。污染物陷阱30可以包括通道结构。污染物陷阱30还可以包括气体屏障或者气体屏障与通道结构的组合。在本文中，污染物陷阱或污染物屏障230另外被指示为至少包括通道结构。

收集器室212可以包括辐射收集器CO，辐射收集器CO可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。穿过收集器CO的辐射可以被反射离开光栅光谱滤光器240以聚焦在虚拟源点IF处。虚拟源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器设备被布置成使得中间焦点IF被定位在封闭结构220中的开口219处或附近。虚拟源点IF是辐射发射等离子体210的像。光栅光谱滤光器240尤其用于抑制红外(IR)辐射。

随后，辐射穿过照射系统IL，照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224，琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224被布置成在图案形成装置MA处提供辐射束221的期望角度分布以及在图案形成装置MA处提供辐射强度的期望的均一性。当辐射束221在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处反射时，形成图案化束226，并且通过投影系统PS经由反射元件228、229将图案化束226成像在由晶片台或衬底台WT保持的衬底W上。

通常可以在照射光学单元IL和投影系统PS中存在比所示出的元件更多的元件。光栅光谱滤光器240可以依赖于光刻设备的类型而可选地存在。此外，可以存在比图2中所示的反射镜更多的反射镜，例如相比于图2中所示的，可以在投影系统PS中存在一个至六个额外的反射元件。

如图2中图示的收集器光学器件CO被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的巢状收集器，这仅仅是收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255被设置为围绕光轴O轴向对称，并且这种类型的收集器光学器件CO优选地与放电产生等离子体源(通常被称为DPP源)结合使用。

示例性光刻单元

图3示出了根据一些实施例的光刻单元300，光刻单元300有时也被称为光刻元或簇。光刻设备100或100’可以形成光刻单元300的部分。光刻单元300还可以包括在衬底上执行曝光前过程和曝光后过程的一个或更多个设备。常规地，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以显影曝光后的抗蚀剂的显影器DE、激冷板CH、以及焙烤板BK。衬底输送装置或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同过程设备之间移动衬底且将衬底传递至光刻设备100或100’的进料台LB。常常共同地称为轨道的这些装置处于轨道控制单元TCU的控制下，所述轨道控制单元TCU自身受到管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备。因此，可以操作不同设备以使生产量和处理效率最大化。

示例性量测装置

图4A示出了根据一些实施例的可以被实现为光刻设备100或100’的一部分的检查设备400的截面图的示意图。在一些实施例中，检查设备400可以被配置成相对于图案形成装置(例如，图案形成装置MΔ)对准衬底(例如，衬底W)。检查设备400还可以被配置成检测对准标记在衬底上的位置，并使用对准标记的检测到的位置相对于光刻设备100或100’的图案形成装置或其他部件对准衬底。衬底的这种对准可以确保衬底上的一个或更多个图案的准确曝光。

在一些实施例中，检查设备400可以包括照射系统412、分束器414、干涉仪426、检测器428、束分析器430和重叠计算处理器432。照射系统412可以被配置成提供具有一个或更多个通带的电磁窄带辐射束413。在一个示例中，一个或更多个通带可以在约500nm至约900nm之间的波长光谱内。在另一示例中，一个或更多个通带可以是在约500nm至约900nm之间的波长光谱内的离散窄通带。照射系统412还可以被配置成在长时间段内(例如，在照射系统412的寿命内)提供具有基本恒定的中心波长(CWL)值的一个或更多个通带。照射系统412的这种配置可以帮助防止出现在当前的对准系统中的如上所述的实际CWL值与期望CWL值的偏移。因此，与当前的对准设备相比，使用恒定的CWL值可以提高对准系统(例如，检查设备400)的长期稳定性和准确性。

在一些实施例中，分束器414可以被配置成接收辐射束413并将辐射束413分成至少两个辐射子束。例如，辐射束413可以被分成辐射子束415和417，如图4A所示。分束器414还可以被配置成将辐射子束415引导到放置在台422上的衬底420上。在一个示例中，台422可沿着方向424移动。辐射子束415可以被配置成照射位于衬底420上的对准标记或目标418。对准标记或目标418可以用辐射敏感膜涂覆。在一些实施例中，对准标记或目标418可以具有一百八十度(即180°)的对称性。即，当对准标记或目标418绕垂直于对准标记或目标418的平面的对称轴旋转180°时，经旋转的对准标记或目标418可以与未旋转的对准标记或目标418基本相同。衬底420上的目标418可以是(a)包括由固体抗蚀剂线形成的条的抗蚀剂层光栅、或(b)产品层光栅、或(c)包括重叠或交错在产品层光栅上的抗蚀剂光栅的重叠目标结构中的复合光栅堆叠。替代地，条可以被蚀刻到衬底中。该图案对光刻投影设备(特别是投影系统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制光栅的变化中将自身表现出来。在器件制造中用于测量线宽、节距和临界尺寸的一种在线方法使用了一种名为“散射测量术”的技术。雷蒙德等人在“使用光学散射测量的多参数光栅量测(Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry)”，J.Vac.Sci.Tech.B，第15卷第2期第361-368页(1997)中，以及Niu等人在“DUV光刻中的镜面光谱散射法(Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography)”，SPIE，第3677卷(1999)中描述了散射测量术的方法，这两篇文献均通过引用整体并入本文。在散射测量术中，光被目标中的周期性结构反射，并以给定角度检测所产生的反射光谱。通过例如使用严格耦合波分析(RCWA)或通过与凭借模拟导出的图案库进行比较，重构产生反射光谱的结构。因此，印制光栅的散射测量数据被用于重构光栅。光栅的参数(诸如线宽和形状)可以根据印制步骤和/或其他散射测量过程的知识而被输入到由处理单元PU执行的重构过程。

在一些实施例中，根据实施例，分束器414还可以被配置成接收衍射辐射束419，并将衍射辐射束418分成至少两个辐射子束。衍射辐射束419可以被分成衍射辐射子束429和439，如图4A所示。

应该注意的是，即使分束器414被示出为朝向对准标记或目标418引导辐射子束415并且朝向干涉仪426引导衍射辐射子束429，但是本公开不限于此。对于相关领域的技术人员来说将显而易见的是，可以使用其他光学布置来获得照射衬底420上的对准标记或目标418以及检测对准标记或目标418的图像的类似结果。

如图4A所示，干涉仪426可以被配置成接收通过分束器414的辐射子束417和衍射辐射子束429。在示例性实施例中，衍射辐射子束429可以是辐射子束415的可以从对准标记或目标418反射的至少一部分。在该实施例的示例中，干涉仪426包括任何合适的光学元件集合，例如棱镜的组合，所述棱镜可以被配置成基于所接收的衍射辐射子束429形成对准标记或目标418的两个图像。应当理解的是，不需要形成高质量图像，但是应当分辨对准标记418的特征。干涉仪426还可以被配置成使两个图像中的一个图像相对于两个图像中的另一图像旋转180°，并以干涉测量方式重组经旋转的图像和未旋转的图像。

在一些实施例中，检测器428可以被配置成当检查设备400的对准轴421穿过对准标记或目标418的对称中心(未示出)时，经由干涉仪信号427接收重组图像，并将干涉检测为重组图像的结果。根据示例性实施例，这种干涉可以是由于对准标记或目标418为180°对称的而导致的，因此重组图像相长地干涉或相消地干涉。基于检测到的干涉，检测器428还可以被配置成确定对准标记或目标418的对称中心的位置，并因此检测衬底420的位置。根据示例，对准轴421可以与垂直于衬底420并穿过图像旋转干涉仪426的中心的光束对准。检测器428还可以被配置成通过实现传感器特性以及与晶片标记过程变化相互作用来估计对准标记或目标418的位置。

在其他实施例中，检测器428通过执行以下测量中的一个或更多个来确定对准标记或目标418的对称中心的位置：

1.测量在各种波长下的位置变化(颜色之间的位置偏移)；

2.测量在各种阶下的位置变化(衍射阶之间的位置偏移)；和

3.测量在各种偏振下的位置变化(偏振之间的位置偏移)。

例如，该数据可以用任何类型的对准传感器获得，例如如美国专利No.6,961,116中描述的采用具有单个检测器和四个不同波长的自参考干涉仪并在软件中提取对准信号的SMASH(混合式智能对准传感器)传感器，或如美国专利No.6,297,876中描述的将七个衍射阶中的每一个引导到专用检测器的Athena(使用高阶增强对准的先进技术)，No.6,961,116和No.6,297,876两者均通过引用整体并入本文。

在一些实施例中，束分析器430可以被配置成接收并确定衍射辐射子束439的光学状态。光学状态可以是束波长、偏振或束轮廓的测量结果。束分析器430还可以被配置成确定台422的位置，并将台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关联。由此，对准标记或目标418的位置，以及因此衬底420的位置可以参考台422而准确地知道。替代地，束分析器430可以被配置成确定检查设备400或任何其他参考元件的位置，使得可以参考检查设备400或者任何其他参考元件而知道对准标记或目标418的对称中心。束分析器430可以是选择性地具有某种形式的波长带的点偏振仪或成像偏振仪。在一些实施例中，束分析器430可以直接集成到检查设备400中，或根据其他实施例，经由几种类型的光纤连接到检查设备400：偏振保持单模、多模或成像。

在一些实施例中，束分析器430还可以被配置成确定衬底420上的两个图案之间的重叠数据。这些图案中的一个可以是参考层上的参考图案。另一图案可以是曝光层上的曝光图案。参考层可以是已经存在于衬底420上的蚀刻层。参考层可以通过由光刻设备100和/或100’曝光在衬底上的参考图案产生。曝光层可以是与参考层相邻曝光的抗蚀剂层。曝光层可以通过由光刻设备100或100’在衬底420上曝光的曝光图案产生。衬底420上的曝光图案可以对应于衬底420通过台422的移动。在一些实施例中，所测量的重叠数据还可以指示参考图案与曝光图案之间的偏移。所测量的重叠数据可以用作校准数据，以校准由光刻设备100或100’曝光的曝光图案，使得在校准之后，曝光层与参考层之间的偏移可以最小化。

在一些实施例中，束分析器430还可以被配置成确定衬底420的产品堆叠轮廓的模型，并且可以被配置成在单次测量中测量目标418的重叠、临界尺寸和焦点。产品堆叠轮廓包含关于所堆叠的产品(诸如对准标记、目标418或衬底420)的信息，并且可以包括标记过程变化引起的光学特征量测，光学特征量测是照射变化的函数。产品堆叠轮廓还可以包括产品光栅轮廓、标记堆叠轮廓和标记不对称性信息。束分析器430的示例是由荷兰费尔德霍芬的ASML制造的Yieldstar^TM，如美国专利No.8,706,442中描述的，No.8,706,442通过引用整体并入本文。束分析器430还可以被配置成处理与该层中的曝光图案的特定性质相关的信息。例如，束分析器430可以处理所述层中的所描绘的图像的重叠参数(所述层相对于衬底上的前一层的定位准确性或第一层相对于衬底上的标记的定位准确性的指示)、聚焦参数和/或临界尺寸参数(例如，线宽及其变型)。其他参数是与曝光图案的所描绘的图像的质量相关的图像参数。

在一些实施例中，检测器阵列(未示出)可以连接到束分析器430，并且允许如下所述的准确的堆叠轮廓检测的可能性。例如，检测器428可以是检测器阵列。对于探测器阵列，可以有多个选项：多模光纤束、每个通道的离散引脚探测器、或者CCD或CMOS(线性)阵列。多模光纤束的使用使得任何耗散元件能够由于稳定性的原因而被远程定位。离散PIN检测器提供了大的动态范围，但每个离散PIN检测器都需要单独的前置放大器。因此，元件的数量是有限的。CCD线性阵列提供了许多可以高速读出的元件，并且如果使用相位步进检测，则CCD线性阵列尤其令人感兴趣。

在一些实施例中，第二束分析器430’可以被配置成接收并确定衍射辐射子束429的光学状态，如图4B所示。光学状态可以是束波长、偏振或束轮廓的测量结果。第二束分析器430'可以与束分析器430相同。替代地，第二束分析器430'可以被配置成执行束分析器430的至少所有功能，诸如确定台422的位置，以及将台421的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关联。由此，对准标记或目标418的位置，以及因此衬底420的位置，可以参考台422而准确地知道。第二束分析器430’也可以被配置成确定检查设备400或任何其他参考元件的位置，使得可以参考检查设备400或任何其他参考元件知道对准标记或目标418的对称中心。第二束分析器430'还可以被配置成确定两个图案之间的重叠数据和衬底420的产品堆叠轮廓的模型。第二束分析器430’也可以被配置成在单次测量中测量目标418的重叠、临界尺寸和焦点。

在一些实施例中，第二束分析器430'可以直接集成到检查设备400中，或根据其他实施例，第二束分析器430’经由几种类型的光纤连接到检查设备400：偏振保持单模、多模或成像。替代地，第二束分析器430'和束分析器430可以被组合以形成单个分析器(未示出)，所述单个分析器被配置成接收和确定衍射辐射子束429和439两者的光学状态。

在一些实施例中，处理器432从检测器428和束分析器430接收信息。例如，处理器432可以是重叠计算处理器。信息可以包括由束分析器430重构的产品堆叠轮廓的模型。替代地，处理器432可以使用所接收的关于产品标记的信息重构产品标记轮廓的模型。在任一情况下，处理器432使用或结合产品标记轮廓的模型来重构堆叠产品和重叠标记轮廓的模型。然后使用重叠模型来确定重叠偏移，并最小化对重叠偏移测量的光谱影响。处理器432可以基于从检测器428和束分析器430接收的信息创建基本校正算法，所述信息包括但不限于照射束的光学状态、对准信号、相关联的位置估计、以及光瞳、图像和附加平面中的光学状态。光瞳平面是辐射的径向位置在其中定义了入射角并且角位置在其中定义了辐射的方位角的平面。处理器432可以利用基本校正算法，以参照晶片标记和/或对准标记418表征检查设备400。

在一些实施例中，处理器432还可以被配置成基于从检测器428和束分析器430接收的信息，确定相对于每个标记的传感器估计的印制图案位置偏移误差。所述信息包括但不限于产品堆叠轮廓、重叠的测量、临界尺寸、以及衬底420上的每个对准标记或目标418的焦点。处理器432可以利用聚类算法将标记分组为相似的恒定偏移误差的集合，并基于所述信息创建对准误差偏移校正表。聚类算法可以基于重叠测量、位置估计、以及与每个偏移误差集合相关联的附加的光学堆叠过程信息。针对多个不同的标记(例如，具有围绕预设(programmed)重叠偏移的正偏置和负偏置的重叠目标)计算重叠。将测量到最小重叠的目标视为参考(由于测量到最小重叠的目标是以最佳准确度进行测量的)。根据该测量的小重叠和其相对应目标的已知的预设重叠，可以推导出重叠误差。表1图示了如何执行此过程。示例中示出了所测量的最小重叠为-1nm。然而，这与预设重叠为-30nm的目标相关。因此，所述过程必须引入29nm的重叠误差。

最小值可以被视为参考点，并且相对于此，可以计算测量重叠与由于预设重叠而预期的重叠之间的偏移。该偏移确定每个标记的重叠误差或具有相似偏移的标记的集合。因此，在表1的示例中，在预设重叠为30nm的目标位置处，所测量的最小重叠为-1nm。将其他目标处的预期重叠与测量重叠之间的差与该参考进行比较。还可以在不同的照射设置下从标记和目标418获得诸如表1的表，可以确定并选择产生最小重叠误差的照射设置及其相应的校准因子。此后，处理器432可以将标记分组为相似的重叠误差的集合。可以基于不同的过程控制来调整对标记分组的标准，例如不同过程的不同误差容限。

在一些实施例中，处理器432可以基于其附加的光学堆叠量测，确认所述组的所有或大多数项具有相似的偏移误差，并将来自聚类算法的各个偏移校正应用于每个标记。处理器432可以确定用于每个标记的校正，并例如通过将校正反馈到检查设备400而将校正反馈到光刻设备100或100’，从而校正重叠中的误差。

示例性量测系统

在一些方面，检查设备400可以包括两个或更多个束分析器430，所述束分析器430被配置成一次进行两个或更多个测量。例如，本文中描述的量测传感器可以被配置成使用单个检测器和单个光源，在两个或更多个单独的物镜下对两个或更多个单独的目标进行基于微衍射的重叠(μDBO)测量。在一些方面，光被引导到第二物镜系统，而不是传统系统中的能量传感器。

在一些方面，本文描述的方法可以提供与两个单独的量测系统相比更低的成本，同时提供相同的性能优势。

图5A示出了根据一些实施例的系统500(此处，系统可以被标记为量测系统，但可以是包括所示元件和/或执行所示操作的任何系统、量测系统、检查系统等)。在一个实施例中，量测系统500可以包括第一物镜502(即，光学装置)和第二物镜504。第一物镜502和第二物镜504可以朝向衬底508上的相应的第一位置(或点)和相应的第二位置引导第一子束528和第二子束530。在一些方面，第一位置是与第二位置不同的部位。在一些实施例中，衬底508可以包括第一目标532和第二目标534。

在一些实施例中，第一目标532和第二目标534可以包括衍射结构。第一目标532和第二目标534可以对辐射进行反射、折射、衍射、散射等。为了便于讨论，并且不受限制地，与目标相互作用的辐射将始终被称为衍射辐射。在一个方面，第一目标532可以衍射入射的第一子束528，并且第二目标534可以衍射入射的第二子束530。

在一些方面，光瞳共轭件聚焦在第一物镜502和第二物镜504的各自的入射光瞳处。

在一些实施例中，系统500可以包括产生照射束524的光源526。在一些方面，系统500可以包括具有预定形状的孔(未示出)。在一些方面，孔可以包括允许光穿过的两个相对象限和阻挡光的两个相对象限。照射束524可以穿过所述孔。

在一些实施例中，系统500可以包括非偏振分束器(NPBS)520。照射束524(在穿过孔之后)反射离开分束器520的斜边，以产生第一子束528和第二子束530。在一些方面中，第一子束528被引导到第一物镜502。在反射离开衬底508并通过第一物镜502返回之后，光通过分束器520传递到检测器522。在一些方面中，在穿过分束器520之后，束可以穿过透镜538、反射镜548b、透镜540和反射镜548a。反射镜548a可以朝向光学元件516引导束，以与来自第二物镜504的返回光重组，如下面进一步描述的。

在一些方面中，第二子束530经由光学元件506被引导到第二物镜504。在一个示例中，光学元件506可以是方形反射镜。光学元件506可以包括两个反射象限和两个透射象限。在一些方面中，光学元件506可以被放置得足够靠近光瞳共轭件，使得照射光(即，第二子束530)可以到达衬底508。在一些方面中，衍射光由第二物镜504收集。衍射光由光学元件506经由与如图5A所示的照射路径不同的路径引导到检测器522。

在一些实施例中，从第二物镜504返回的光穿过一对二重的透镜510、512以及五棱镜514，以相对于从第一物镜502返回的光反转图像。在一些方面中，光束530可以在穿过透镜512之后被引导到光学元件516。在一些方面中，光学元件516可以是第二方形反射镜。光学元件516被定位成靠近光学元件518所在的光瞳共轭件。在一个示例中，光学元件518可以是四向光楔。

在一些实施例中，由于来自第二物镜504的图像相对于来自第一物镜502的图像是反转的，因此光学元件516(例如，方形反射镜)可以用于在没有损失的情况下使用在相对的两个象限中的来自第一物镜502的+1/-1衍射阶与来自第二物镜504的+1/1衍射阶来重组两个束路径。在被重组之后，束然后被发送通过光学元件518，所述光学元件518将来自四个象限的光引导到检测器522上的不同部位。例如，经重组的束可以穿过透镜542，并且可以使用反射镜546b和反射镜546a被引导到检测器522。透镜544可以用于将束聚焦在检测器522上。在一些方面中，来自第一子束528和第二子束530的第一非零正衍射阶(+1)和第一非零负衍射阶(-1)不重叠。在一些方面，光学元件516可以用作衍射光的零阶光阑。在一些方面，这种成像模式可以被称为暗场成像。

在一些实施例中，来自第一物镜502的+1衍射阶、来自第一物镜502的-1衍射阶、来自第二物镜504的+1衍射阶和来自第二物镜504的-1衍射阶可以分别被引导到检测器522上的不同部位，从而允许使用来自第一物镜502和第二物镜504的光来同时执行基于微衍射的重叠测量。

在一些实施例中，检测器522可以基于所接收的由第一物镜502和第二物镜504收集的衍射束来产生检测信号。检测器522可以是成像检测器(例如，CCD、CMOS等)。检测信号可以被发送到处理器532。

在一些实施例中，处理器536可以分析检测信号以确定第一目标532和第二目标534的特性。应当理解，测量过程可以根据所确定的第一目标532和第二目标534的特定特性而是不同的。

图5B示出了光学元件516和光学元件518。在一些方面中，光学元件516可以是方形反射镜。如本文中先前所描述的，光学元件516可以包括四个象限：第一透射象限Q1、第二透射象限Q2、第一反射象限Q3和第二反射象限Q4。光学元件518可以是偏转元件，诸如四向楔。四向楔的所有楔可以具有不同的楔角，使得束以不同的角度偏转。因此，由不同的阶形成的图像可以到达检测器522上的不同位置。

图6示出了根据一些实施例的示出了量测系统500中的光路的示意图600。在一些方面中，照射束524可以穿过孔610。然后，照射束524可以穿过非偏振分束器520以产生第一子束528和第二子束530。第一子束528可以穿过第一物镜502以照射衬底508。第二子束530可以穿过光学元件506并穿过第二物镜504以照射衬底508。在一些方面中，光学元件506可以是方形反射镜。光学元件506可以将光反射到第二物镜504。来自第一物镜502的+1/-1衍射阶束可以在相对的象限中，如示意图602所示。

在一些实施例中，由第二物镜504收集的衍射光穿过光学元件506。来自第二物镜504的+1/-1阶衍射束在相对的象限中，如示意图604所示。来自第二物镜504的+1/-1阶衍射束与来自第一物镜502的+1/-1阶衍射束在相同的象限中。在一些方面中，光学元件506朝向光学元件514(例如，五棱镜)传递散射光。在穿过光学元件514之后，来自第二物镜504的+1/-1阶衍射束可以在相对的象限中，如示意图606所示。此外，来自第二物镜504的+1/-1接衍射束与来自第一物镜502的+1/-1阶衍射束在不同的象限中。

在一些实施例中，来自第一物镜502和第二物镜504的衍射光穿过光学元件516(例如，方形反射镜)。在一个示例中，+1/-1阶在不同的象限中，如示意图608所示。光穿过楔518。如图6所示，不同的衍射束在检测器522的不同点处成像。换言之，来自第一物镜502的+1阶衍射束和-1阶衍射束以及来自第一物镜504的+1阶衍射束和-1阶衍射束在检测器522上的不同点处成像。

在一些方面中，每个阶和/或衍射束可以在不同的检测器上成像。

图7示出了根据一些实施例的量测系统700。图7的元件可以具有与图5A和图5B中编号相似的元件(例如，共享最右侧的两个数字的元件)相似的结构和功能。应当理解，为了提高清楚性，已经从图7中省略了某些结构。因此，除非另有说明，否则应当理解，参考图7的实施例也可以包括与例如图5A和图5B中所示的元件相似的元件。

在一些实施例中，系统700可以包括第一物镜702和第二物镜704。第一物镜702和第二物镜704可以朝向衬底708上的第一目标732和第二目标734引导第一子束728和第二子束730。

在一些实施例中，如本领域普通技术人员所理解的，猫眼中继系统可以用于将第一物镜702和第二物镜704保持在合适的焦点。在一些方面中，猫眼中继系统可以包括平面反射镜750和透镜752。在一个示例中，透镜752可以是相对于系统700中的其他透镜的大透镜(例如，直径为约10mm)。在一些方面中，透镜752的位置可以经由X/Y机械电子系统来调整。在一些方面中，可以通过调整透镜752的位置来控制第二子束730的位置。

在一些实施例中，可以在不影响任一物镜的相对于各自的正确焦点位置的位置的情况下，相对于第一物镜702调整第二物镜704的位置。在一个示例中，通过在X和Y方向上调整第二物镜704，并在X和Y方向上以1/2的距离准确地调整透镜752来实现位置调整。这允许第二物镜704的输入(第二子束730)移动与第二物镜704相同的距离。这具有对具有位于对准标记之间的不同节距的目标进行测量的优点。

在一些方面中，透镜752的机械电子运动用于保持输入束居中于第二物镜704上。

在一些实施例中，系统700可以包括光源726和产生照射束724的照射系统762。照射系统762可以包括光纤768a和768b、透镜766a和766b、偏振分束器(PBS)764、光学光瞳对称器(OPS)754和透镜756。在一些方面中，光学光瞳对称器754可以包括从照射束724中去除奇对称性的棱镜。

在一些实施例中，可以使用分束器760将照射束724引导到分束器720。透镜758可以被定位在透镜756与分束器760之间。在一些方面中，分束器720可以产生第一子束728和第二子束730。第一子束728可以被引导到第一物镜702。在从衬底708反射并返回通过第一物镜702之后，光可以通过分束器720被传递到检测器722。在一些方面中，在穿过分束器720之后，第一子束728可以穿过透镜738和740。然后，第一子束728可以穿过光学元件716，以与来自第二物镜704的返回光重组，如下面进一步描述的。

在一些实施例中，第二子束730穿过光学元件706。在一个示例中，光学元件706可以是方形反射镜。光学元件706可以包括两个反射象限和两个透射象限。在一个示例中，光学元件706可以基本上类似于图5中的光学元件506。在一些方面中，反射镜770可以用于朝向猫眼中继系统(即，透镜752和反射镜750)引导第二子束730。在一些方面中，第二子束730可以从反射镜770朝向反射镜750反射。第二子束730可以穿过透镜752朝向第二物镜704。

在一些实施例中，从第二物镜704返回的光可以穿过猫眼中继系统(即，透镜752和反射镜750)，并且可以经由反射镜770被朝向光学元件706引导。

在一些实施例中，来自光学元件706的光穿过一对二重的透镜710、712以及五棱镜714，以相对于从第一物镜702返回的光反转图像。在一个示例中，光束730在穿过透镜712之后被引导到光学元件716。在一些方面中，光学元件716可以是第二方形反射镜。光学元件716被定位成靠近光学元件718所在的光瞳共轭件。在一个示例中，光学元件718可以是四向光楔。在一个示例中，光学元件716和718可以基本上类似于图5中的光学元件516和518。

在一些实施例中，光学元件716(例如，方形反射镜)可以用于在没有损失的情况下使用在相对的两个象限中的来自第一物镜702的+1/-1衍射阶与来自第二物镜704的+1/1衍射阶来重组两个束。在被重组之后，经重组的束可以被发送通过光学元件718，所述光学元件718将来自四个象限的光引导到检测器722上的不同部位。例如，透镜742、744可以将束聚焦在检测器722上。在一个方面，来自第一子束728和第二子束730的+1衍射阶光和-1衍射阶不重叠。在一个方面中，光学元件716可以用作衍射光的零阶光阑。

在一些实施例中，检测器722可以基于已经接收到的由第一物镜702和第二物镜704收集的散射辐射束来产生检测信号。检测器722可以是成像检测器(例如，CCD、CMOS等)。检测信号可以被发送到处理器736。

在一些实施例中，处理器736可以分析检测信号以确定第一目标732和第二目标734的特性。应当理解，测量过程可以根据所确定的第一目标732和第二目标734的特定特性而是不同的。

图8示出了根据一些实施例的量测系统800。图8的元件可以具有与图5A、图5B和图7中的编号相似的元件(例如，共享最右侧的两个数字的元件)相似的结构和功能。应当理解，为了增强清楚性，已经从图8中省略了某些结构。因此，除非另有说明，否则应当理解，参考图8的实施例也可以包括与例如图5A、图5B和图7中所示的元件类似的元件。

在一些实施例中，可以使用所有象限来照射衬底808。换言之，可以省略图5的非偏振分束器(NPBS)520。在一些方面中，光学元件816(例如，方形反射镜)可以用于将照射束824分成第一子束828和第二子束830。因为第一子束828和第二子束830使用无损失光学元件(例如，方形反射镜816)被分离和重组，而不需要两次通过分束器，所以这可以在量测系统800中提供改进的传递或透射。

在一些实施例中，使用照射系统862来产生照射束824。在一个示例中，照射系统862可以基本上类似于图7中的照射系统762。照射路径还可以包括透镜858。在一些方面中，透镜858可以被定位在照射系统862与光学元件816之间。

在一些实施例中，第一子束828和第二子束830经由第一中继系统872a和第二中继系统872b被引导到第一物镜802和第二物镜804。在一些实施例中，衬底808可以包括第一目标832和第二目标834。在一些方面中，第一物镜802可以照射第一目标832，第二物镜804可以照射第二目标834。在一些方面中，第一中继系统872a和第二中继系统872b可以是猫眼中继系统。例如，第一中继系统872a可以包括平面反射镜850a和透镜852a。第二中继系统872b可以包括平面反射镜850b和透镜852b。在一些方面中，第一子束828可以经由反射镜846、848被引导到第一中继系统872a。在一些方面中，第二子束830可以经由反射镜870被引导到第二中继系统872b。

在一些实施例中，使用第一中继系统872a和第二中继系统872b将从第一物镜802和第二物镜804返回的束引导到光学元件816。

在一些实施例中，光学元件816(例如，方形反射镜)可以用于在没有损失的情况下重组两个束。在被重组之后，束然后被发送通过光学元件818，所述光学元件818将来自四个象限的光引导到检测器822上的不同部位。例如，可以使用反射镜874将经重组的束引导到检测器822。系统800可以包括位于检测器822与反射镜874之间的透镜842、844。

图9A示出了根据一些实施例的量测系统900。图9A的元件可以具有与图5A、图5B、图7和图8中的编号相似的元件(例如，共享最右侧的两个数字的元件)相似的结构和功能。应当理解，为了增强清楚性，已经从图9A中省略了某些结构。因此，除非另有说明，否则应当理解，参考图9A的实施例也可以包括与例如图5A、图5B、图7和图8中所示的元件类似的元件。

在一些实施例中，对准分支、聚焦分支和/或光瞳分支可以被包括在量测系统900中。在一些方面中，通过暗场分支的整体传递可能会减少，但由于来自方形反射镜的增益，仍会优于现有的传感器。

在一些实施例中，使用照射系统962产生照射束924。在一个示例中，照射系统962可以基本上类似于图7中的照射系统762。

在一些实施例中，光学元件916可以将照射束924分成第一子束928和第二子束930。在一些方面中，第一子束928和第二子束930经由中继系统(例如，猫眼中继系统)被引导到第一物镜902和第二物镜904。例如，可以使用平面反射镜950a和透镜952a将第一子束928引导到第一物镜902。并且，例如，可以使用平面反射镜950b和透镜952b将第二子束930引导到第二物镜904。在一些方面中，第一子束928可以经由反射镜946、948被引导到第一中继系统(即，反射镜950a、透镜952a)。在一些方面中，第二子束930可以经由反射镜970被引导到第二中继系统(即，反射镜950b、透镜952b)。

在一些实施例中，分别使用平面反射镜950a、透镜952a、平面反射镜950b和透镜952b将从第一物镜902和第二物镜904返回的光束引导到光学元件916和光学元件918。在一个示例中，光学元件918可以是四向光楔。在一个示例中，光学元件918可以基本上类似于图5中的光学元件518。

在一些实施例中，量测系统900可以包括聚焦分支。聚焦分支可以在第一物镜902和第二物镜904之间共享。在一个示例中，聚焦分支可以用于聚焦第一物镜902和第二物镜904。

在一些实施例中，聚焦照射束被沿着具有主照射分支(即，照射束924)的公共照射路径发送。例如，光源988可以产生聚焦照射束988a。聚焦照射束988a可以由反射镜990c朝向分束器986c和分束器994c反射。然后，可以使用分束器994a将聚焦照射束988a耦合到照射束924。因此，类似于照射束924，可以(例如，使用光学元件916)在第一物镜902和第二物镜904之间划分聚焦照射束988a。在一些方面中，聚焦照射束988a可以经由猫眼中继系统(即，反射镜950a、950b、透镜952a、952b)而依赖于第一物镜902和第二物镜904。

在一些实施例中，在聚焦分支中，使用光学元件982(例如，方形反射镜)将象限发送到第一组检测器和第二组检测器。在一些方面中，光学元件982可以定位在光瞳平面处。第一组检测器可以包括第一检测器984a和第二检测器984b。第二组检测器可以包括第三检测器984c和第四检测器984d。在一些方面中，可以使用分束器986a和反射镜990a将返回的聚焦束进行分束并引导到第一检测器984a和第二检测器984b。来自光学元件982的另外两个象限可以经由分束器986b和反射镜990b被引导到第三检测器984c和第四检测器984d。

在一些实施例中，量测系统900可以包括光瞳分支。光瞳分支可以通过获取照射束924的一部分而启用。例如，分束器994a可以对照射束924进行分束。照射束的第一部分可以耦合到暗场检测路径。分束器994a位于光学元件916之前，从而在光瞳分支中保持全光瞳形状，而不是基于光瞳象限在第一物镜902和第二物镜904之间被划分。照射束924的第二部分(即，光瞳分支)可以沿着穿过分束器994b的路径传播并经由反射镜990d反射。在一些方面中，使用分束器976将光耦合到猫眼中继系统。

在一些实施例中，从物镜(例如，第一物镜902、第二物镜904)返回的光可以经由分束器994e被引导到检测器978，在分束器994e中，光瞳平面处于焦点并且可以被成像。特别是在速度损失被暗场分支的增加的效率所抵消的情况下，光瞳分支可以用于周期性校准，因此可能使用较长的积分时间。

在一些实施例中，遮挡件可以用于独立地控制光瞳分支照射路径和暗场照射路径，反之亦然。例如，遮挡件(未示出)可以被定位在分束器994a与分束器994b之间。

在一些实施例中，来自暗场照射的零阶光可以由检测器922检测。在一些方面中，使用高透射率/低反射率的分束器994d，将从衬底908的返回通道上的分束器994a反射的光与行进通过暗场分支的+1/-1衍射阶光重组。由于光学元件916(即，方形反射镜)的特性，光包括来自第一物镜902和第二物镜904的零阶光。在一些方面中，光可以绕过使暗场分支中的衍射阶分离的光学元件918(即，楔或楔形件)。因此，零阶光可以在检测器922的中心处成像。

图9B示出了在检测器922处的示例性图像。在一些方面中，零衍射阶被成像在检测器922的在由来自第一物镜902和第二物镜904的+1/-1衍射阶产生的图像之间的中心处。在一些方面中，零衍射阶在位置C处成像。来自第二物镜904的+1/-1衍射阶可以分别在位置Q1和Q4处成像。在一些方面中，来自第一物镜902的+1/-1衍射阶可以分别在位置Q2和Q3处成像。在一些方面中，使用反射镜974将衍射束引导到检测器922。

在一些实施例中，光学元件992(例如，楔组件)可以位于分束器994c和分束器994d之间，以将零阶束偏转到检测器922上的不同位置。例如，零阶衍射束可以在检测器922上的点Z1、Z2、Z3和Z4处成像，如图9C所示。如图9B中所描述的，零衍射阶彼此不重叠。

在一些实施例中，量测系统900可以包括对准分支。在一个示例中，对准分支可以包括光源996和检测器980。光源996可以产生对准束。使用分束器998a将对准束耦合到第一物镜902。在其他实施例中，对准束可以耦合到第二物镜904。在一些方面中，来自第一物镜902的返回束可以经由分束器998b被引导到检测器980。

在一些方面中，为了清楚起见，未示出一些光学元件，例如可以在分束器998a和分束器998之间使用的透镜系统。

在一些实施例中，量测系统900可以被修改以减少分支之间的泄漏的光。例如，可以添加额外的分束器以最小化光泄漏。在一个方面中，可以同时使用两个或更多个分支。

在一些实施例中，可以实现紧凑型系统。例如，紧凑型系统可以不包括所有分支(例如，对准分支、光瞳分支、和/或没有零阶捕获能力)。两个或更多个紧凑型系统可以安装在单个量测工具(诸如Yieldstar^TM)中，以用于进一步的生产率增益。

在一些实施例中，量测系统900可以不包括光瞳分支和/或对准分支。在一些方面中，本文所描述的系统的暗场感测分支可以具有是传统的传感器(诸如Yieldstar^TM的暗场感测分支)的传递率或透射率4倍以上的传递率或透射率。因此，在一些方面，每个物镜的测量积分时间可以减少75％以上，从而产生可能的8倍的净积分时间改进(即，在2个物镜同时测量的情况下，4倍乘以2)。

图10示出了根据一些实施例的量测系统1000。图10的元件可以具有与图5A、图5B、图7、图8和图9A中的编号相似的元件(例如，共享最右侧的两个数字的元件)相似的结构和功能。应当理解，为了增强清楚性，已经从图10中省略了某些结构。因此，除非另有说明，否则应当理解，参考图10的实施例也可以包括与例如图5A、图5B、图7、图8和图9A中所示的元件类似的元件。

在一些实施例中，量测系统1000可以包括第一物镜1002a、第二物镜1004a、第三物镜1002b和第四物镜1004b。在一些方面中，四个物镜(即，第一物镜1002a、第二物镜1004a、第三物镜1002b和第四物镜1004b)可以同时收集基于微衍射的重叠(μDBO)测量结果。

在一些实施例中，量测系统1000可以包括光纤1068a和1068b、透镜1066a和1066b、偏振分束器(PBS)1064、第一光瞳对称器(OPS)1054a和第二光瞳对称器1054b。在一些方面中，偏振分束器1064可以将照射束的偏振设置为H或V。在一些方面中，偏振分束器1064可以将照射束分成照射束1024a和1024b。

在一些实施例中，照射束1024a可以穿过第一光瞳对称器1054a，并且照射束1024b可以穿过第二光瞳对称器1054b。

在一些实施例中，照射束1024a可以被传递到第一物镜1002a和第二物镜1004a。照射束1024b可以被传递到第三物镜1002b和第四物镜1004b。

在一些实施例中，光学元件1016a可以将照射束1024a分成第一子束1028a和第二子束1030a。光学元件1016b可以将照射束1024b分成第三子束1028b和第四子束1030b。

在一些实施例中，第一子束1028a、第二子束1030a、第三子束1028b和第四子束1030b经由中继系统(例如，猫眼中继系统)被引导到第一物镜1002a、第二物镜1004a、第三物镜1002b和第四物镜1004b。例如，可以使用平面反射镜1050a和透镜1052a将第一子束1028a引导到第一物镜1002a。并且，例如，可以使用平面反射镜1050b和透镜1052b将第二子束1030a引导到第二物镜1004a。在一些方面中，可以使用平面反射镜1050c和透镜1052c将第三子束1028b引导到第三物镜1002b。并且，例如，可以使用平面反射镜1050d和透镜1052d将第四子束1030b引导到第四物镜1004b。

在一些实施例中，第一子束1028a可以经由反射镜1046a、1048a被引导到第一中继系统(即，反射镜1050a、透镜1052a)。在一些方面中，第二子束1030a可以经由反射镜1070a被引导到第二中继系统(即，反射镜1050b、透镜1052b)。在一些方面中，第三子束1028b可以经由反射镜1070b被引导到第三中继系统(即，反射镜1050c、透镜1052c)。在一些方面中，第四子束1030b可以经由反射镜1 046b、1048b被引导到第四中继系统(即，反射镜1050d、透镜1052d)。

在一些实施例中，返回光的路径基本上类似于图9中描述的路径。例如，返回光可以经由中继系统被引导到光学元件1016a和1016b以及光学元件1018a和1018b。在一个示例中，光学元件1018a和1018b可以是四向光楔。在一个示例中，光学元件101 8a和1018b可以基本上类似于图5中的光学元件518。如本文中先前所描述的，光学元件1 016a和1016b可以是方形反射镜。在一个示例中，光学元件1016a和1016b可以基本上类似于图5中的光学元件516。

在一些实施例中，量测系统1000可以包括两个聚焦分支。第一聚焦分支可以在第一物镜1002a和第二物镜1002b之间共享。第二聚焦分支可以在第三物镜1002b和第四物镜1004b之间共享。

在一些实施例中，聚焦分支中的光的路径基本上类似于图9中描述的聚焦分支。例如，第一光源1088a可以产生用于第一聚焦分支的聚焦照射束。并且，例如，第二光源1088b可以产生第二聚焦分支中的聚焦照射束。

在一些实施例中，可以使用反射镜1090c、分束器1086c和分束器1094c将聚焦照射束引导到第一物镜1002a和第二物镜1004a。然后，可以使用分束器1094a将聚焦照射束耦合到照射束1024a。因此，类似于照射束1024a，(例如，使用光学元件1016a)在第一物镜1002a和第二物镜1004a之间划分聚焦照射束。

在一些实施例中，可以使用反射镜1090g、分束器1086f和分束器1094h将聚焦照射束引导到第三物镜1002b和第四物镜1004b。然后，可以使用分束器1094f将聚焦照射束耦合到照射束1024b。因此，可以(例如，使用光学元件1016b)在第三物镜1002b和第四物镜1004b之间划分聚焦照射束。

在一些实施例中，可以使用检测器1084a、1084b、1084c和1084d来检测聚焦分支中的来自第一物镜1002a和第二物镜1004a的返回光。可以使用检测器1084h、1084g、1084f和1084e来检测来自第三物镜1002b和第四物镜1004b的返回光。使用光学元件1082a、分束器1086a、反射镜1090a、分束器1086b和反射镜1090将返回光引导到检测器1084a、1084b、1084c和1084d。在一些方面中，来自第三物镜1002b和第四物镜1004b的返回光可以经由使用光学元件1082b、分束器1086d、反射镜1090e、分束器1086e和反射镜1090f被引导到检测器。

在一些方面中，量测系统1000可以包括两个光瞳分支。光瞳分支通过重定向照射束1024a和1024b的一部分而启用。在一些方面中，分束器1094a、1094f可以分别用于对照射束1024a、1024b进行分束或分解。光瞳分支还可以包括分束器1094b、1094g、反射镜1090d、1090h和分束器1076a、1076b。

在一些实施例中，从第一物镜1002a和第二物镜1004a返回的光可以经由分束器1094e被引导到检测器1078a，在分束器1094e中光瞳平面处于焦点并且可以被成像。在一些实施例中，从第三物镜1002b和第四物镜1004a返回的光可以经由分束器1094j被引导到检测器1078b。

在一些实施例中，遮挡件可以用于独立地控制光瞳分支照射路径和暗场照射路径，反之亦然。例如，第一遮挡件(未示出)可以被定位在分束器1094a和分束器1094b之间。并且，第二遮挡件(未示出)可以被定位在分束器1094f和分束器1094g之间。

在一些实施例中，来自暗场照射的零阶衍射光可以由检测器1022a、1022b检测。在一些方面中，使用高透射率/低反射率的分束器1094d、1094i，将从衬底(未示出)的返回通道上的分束器1094c、1094h反射的光与行进通过暗场分支的+1/-1衍射阶重组。在一些方面中，光绕过使暗场分支中的衍射阶分离的光学元件1018a、1018b(即，楔或楔形件)。因此，零阶衍射束可以分别在检测器1022a、1022b的中心处成像。

在一些实施例中，光学元件1092a和1092b(例如，楔组件)可以分别定位在分束器1094c和1094d之间和在分束器1094h和1094i之间，以将零阶衍射束分别偏转到检测器1022a和1022b上的不同位置。

在一些实施例中，来自第一物镜1002a和第二物镜1004b的+1/-1衍射阶在检测器1022a的不同点处成像。使用反射镜1074a将+1/-1衍射阶引导到检测器1022a。在一些方面中，来自第三物镜1002b和第四物镜1004b的+1/-1衍射阶在检测器1022b的不同点处成像。使用反射镜1074b将+1/-1衍射阶引导到检测器1022b。

在一些实施例中，量测系统1000可以包括对准分支。在一个示例中，对准分支可以包括光源1096和检测器1080。光源1096可以产生对准束。在一些方面中，可以使用分束器1098a将对准束耦合到第一物镜1002a。在其他实施例中，对准束可以耦合到第二物镜1004a、第三物镜1002b或第四物镜1004b。在一些方面中，来自第一物镜1002a的返回束可以经由分束器1098b被引导到检测器1080。

在一些实施例中，可以实现紧凑型系统。例如，紧凑型系统可以不包括所有分支(例如，对准分支、光瞳分支、和/或没有零阶捕获能力)。两个或更多个紧凑型系统可以安装在单个量测工具(诸如Yieldstar^TM)中，以用于进一步的生产率增益。

图11 A、图11B、图11C和图11D是示出根据一些实施例的用于四个物镜位置的量测系统1100的俯视图的示意图。

图11A、图11B、图11C和图11D的元件可以具有与图5A、图5B、图7、图8、图9A和图10中的编号相似的元件(例如，共享最右侧的两个数字的元件)相似的结构和功能。应当理解，为了增强清楚性，已经从图11A、图11B、图11C和图11D中省略了某些结构。因此，除非另有说明，否则应当理解，参考图11的实施例也可以包括与例如图10中所示的元件类似的元件。

在一些实施例中，量测系统1100可以包括物镜1102a、1102b、1104a和1104b，反射镜1150a、1150b、1150c和1150d，以及透镜1152a、1152b、1152c和1152d。

在一些方面中，为物镜1102a、1102b、1104a和1104b以及透镜1152a、1152b、1152c和1152d提供台。每个物镜可以行进到图11A、图11B、图11C和图11D中的标记为B1、B2、B3、B4的其各自的阴影区域中的任何点。图11A、图11B、图11C和图11D中的每一个示出了在各自的物镜移动范围的极限位置处的物镜1102a、1102b、1104a和1104b。在一些方面中，透镜1152a、1152b、1152c和1152d(例如，猫眼透镜)具有分别由A1、A2、A3、A4标记的阴影矩形区域所示的移动范围。在一些方面中，猫眼透镜1152a、1152b、11 52c和1152d可以是大透镜(例如，直径为约10mm)。

在一些实施例中，区域B1、B2、B3、B4被设计/定位成使得如果衬底1108被扫描通过与衬底的半径相等的距离，则每个区域B1、B2、B3、B4可以完全跨过衬底的表面的四分之一，从而使得完全覆盖整个衬底。

在一些实施例中，四个物镜1102a、1102b、1104a和1104b以及透镜1152a、1152b、1152c和1152d中的每一个都可以独立地移动，从而能够同时测量区域B1、B2、B3和B4中的每个区域中的目标。例如，物镜1102a、1102b、1104a和1104b可以独立地移动，以测量区域B1、B2、B3和B4中的任何相关标记。在一些方面中，衬底1108可以被步进，使得区域B1、B2、B3和B4可以完全移位。在一些方面中，区域B1、B2、B3和B4可以与其先前部位边对边，而不与其先前部位重叠。可以重复使衬底步进的过程。在一些方面中，四个物镜可以同时测量甚至不在量测系统1100被设计成所支持的分离距离的特定范围内的标记。

在一些实施例中，本文所描述的量测系统(例如，图10的量测系统1000、图9A的量测系统900)可以对衬底1108上的标记的子集执行密集采样。即，存在衬底1108的如下区域，与衬底1108的其他区域相比，在每个所述区域中可以测量更多的标记。在一些方面中，在密集采样区域涵盖在由物镜最小分离距离分离的管芯之间重复的标记的情况下，量测系统1100可以执行密集采样。在一些方面中，量测系统1100可以在衬底1108的外部区域处执行密集采样。

在一些实施例中，可以基于被测量的目标(标记)(例如，图8的目标832、834)的布局来控制每个物镜1102a、1102b、1104a或1104b。每个物镜1102a、1102b、1104a或1104b可以被控制成在B1、B2、B3、B4中的任何位置开始。在一些方面中，物镜1104b可以在区域B4的内角处开始，物镜1102b可以在区域B3的外角处开始。

在一些实施例中，当衬底1108步进通过其测量区域时，台可以允许每个物镜沿着衬底1108的四个四分之一部分中的一个四分之一部分的边缘独立地测量标记。在一些方面中，只要在四个象限中的每一个象限中待测量的标记的量大致相等，就会保持来自具有四个物镜的吞吐量增益。

在一些方面中，即使在密集采样的管芯位于衬底1108上的任意部位的情况下(相对于被限制成以等于管芯节距的特定倍数的间隔)，台也可以允许通过四个物镜(例如，1102a、1102b、1104a或1104b)进行同时测量。

在一些方面，使用弯曲连杆，以将猫眼中继透镜约束成移动物镜所移动距离的1/2的方式，将猫眼中继透镜的位置与物镜的位置相关联。

图12示出了根据一些实施例的用于量测系统(例如，图10的量测系统1000)的中继系统。在一些方面中，量测系统可以包括四个中继系统(例如，图10的量测系统1000)。在一些方面中，照射束经由反射镜1246朝向中继系统的透镜1252反射。

在一些实施例中，可以使用台来控制物镜1202的位置。例如，可以使用台(未示出)来控制物镜1202的物镜托架1238的位置。在一些方面中，中继系统的透镜1252(即，猫眼透镜)的位置可以由连杆1200控制。透镜1252可以移动物镜1202的一半距离。例如，用于控制物镜和透镜的台的数量可以减半。在一些方面中，这降低了整个系统的复杂性和成本。

在一些实施例中，连杆1200可以包括柔性轴承或枢轴(例如，Bendix枢轴)，以连接透镜、反射镜和其他光学元件。例如，连杆1200可以将反射镜1250和透镜1252连接到物镜1202的物镜托架1238。在一些方面中，物镜托架1238能够在两个方向上移动。在一些方面中，连杆1200的柔性轴承可以在连杆1200所在的平面内具有一定的自由度。在一些方面中，可以使用微调台(未示出)来调整透镜1252的位置。

图13示出了根据一些实施例的量测系统的示例性台。在一些方面中，量测系统(例如，图10的量测系统1000)可以包括使透镜(例如，图10的1052a)在X和Y方向上自由移动的一组滑动件或非驱动台1342。在一些方面中，连杆1300可以用于控制透镜托架1344的位置。因此，通过物镜托架1338的运动经由连杆1300来控制透镜托架1344的运动。在一些方面中，使用台1340来控制物镜托架1338的运动。

在一些实施例中，透镜托架1344和透镜台1342可以增加透镜支架的刚度，以确保在物镜/透镜运动之后、在测量之前的用于量测系统(例如，图9A的量测系统900)的短稳定时间。

在一些实施例中，图13所示的台配置可以用于本文中所述的任何量测系统中。例如，所述台配置可以用于图8中的中继系统872a和872b。

图14图示了根据实施例的描绘示例性操作的流程图1400。仅为了说明的目的，将参考图5A和图7所示的示例操作环境来描述图14所示的步骤。然而，流程图1400并不限于这些实施例。应理解的是，步骤可以根据具体应用以不同的顺序执行或不执行。

在步骤1402中，将照射束分为第一子束和第二子束。如上所述，可以通过图5的分束器520来实现分束。

在步骤1404中，第一子束经由第一光学装置(例如，图5A的第一物镜502)被引导到衬底上的第一点。在一些方面中，衬底可以包括一个或更多个目标结构。

在步骤1406中，第二子束经由第二光学装置(例如，图5A的第二物镜504)被引导到衬底上的第二点。在一些方面中，衬底上的第一点是与第二点不同的部位。

在步骤1408中，可以基于在检测器处接收的来自第一点和第二点的衍射束来产生检测信号。

在步骤1410中，可以分析检测信号，以至少基于检测信号来确定一个或更多个目标结构的特性。

可以使用以下方面进一步描述实施例：

1.一种系统，包括：

照射系统，所述照射系统被配置成产生照射束；

光学系统，所述光学系统被配置成将所述照射束分成第一子束和第二子束；

第一光学装置，所述第一光学装置被配置成接收所述第一子束，并朝向衬底上的第一点引导所述第一子束，所述衬底包括一个或更多个目标结构；

第二光学装置，所述第二光学装置被配置成接收所述第二子束，并朝向衬底上的第二点引导所述第二子束，其中，所述第一点是与所述第二点不同的部位；

检测器，所述检测器被配置成接收来自所述第一点和所述第二点的衍射束并产生检测信号；和

处理器，所述处理器被配置成分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。

2.根据方面1所述的系统，其中，所述衍射束包括非零衍射阶。

3.根据方面1所述的系统，其中，经由所述第一光学装置和所述第二光学装置收集所述衍射束，并且所述量测系统还包括：

光学元件，所述光学元件被配置成接收来自所述第一光学装置和所述第二光学装置的衍射束，并重组所述衍射束。

4.根据方面3所述的系统，其中，所述光学元件包括反射镜，所述反射镜包括两个反射象限和两个透射象限。

5.根据方面1所述的系统，还包括：

偏转元件，所述偏转元件被配置成将所述衍射束中的每个衍射束引导到所述检测器的对应的区域。

6.根据方面1所述的系统，还包括：

光学中继系统，所述光学中继系统被配置成将所述第二子束引导到第二物镜。

7.根据方面6所述的系统，其中，所述光学中继系统包括透镜和反射镜。

8.根据方面7所述的系统，还包括：

连杆，所述连杆被配置成使所述透镜和所述第二光学装置相对于彼此保持预定距离。

9.根据方面8所述的系统，其中，所述连杆将所述透镜和所述反射镜连接到所述第二光学装置的台。

10.根据方面7所述的系统，其中，所述台包括驱动台，并且所述量测系统还包括非驱动台，所述非驱动台被配置成经由连杆控制所述透镜的运动。

11.根据方面6所述的系统，还包括第二中继系统，所述第二中继系统被配置成将所述第一子束引导到所述第一光学装置。

12.根据方面1所述的系统，其中，所述第二光学装置的相对于所述第一光学装置的位置是能够调整的。

13.根据方面1所述的系统，还包括：

第二光学系统，所述第二光学系统被配置成将所述衍射束中的每个衍射束的零衍射阶引导到所述检测器。

14.根据方面13所述的系统，其中，在所述检测器的中心处检测所述衍射束中的每个衍射束的零衍射阶。

15.根据方面13所述的系统，其中：

所述第二光学系统包括偏转元件；和

所述偏转元件被配置成将每个衍射束的零衍射阶引导到所述检测器的对应的区域。

16.根据方面15所述的系统，其中，所述偏转元件包括光楔。

17.根据方面1所述的系统，其中，所述一个或更多个目标结构包括两个不同的标记。

18.根据方面1所述的系统，还包括：

第三光学装置，所述第三光学装置被配置成接收第三子束，并朝向所述衬底上的第三点引导所述第三子束；和

第四光学装置，所述第四光学装置被配置成接收第四子束，并朝向所述衬底上的第四点引导所述第四子束，

其中，所述第一点、所述第二点、所述第三点和所述第四点是彼此不同的。

19.根据方面18所述的系统，其中，所述第一光学装置、所述第二光学装置、第三光学装置和所述第四光学装置能够彼此独立地移动。

20.一种方法，包括：

将照射束分成第一子束和第二子束；

经由第一光学装置将所述第一子束引导到衬底上的第一点，其中，所述衬底包括一个或更多个目标结构；

经由第二光学装置将所述第二子束引导到衬底上的第二点，其中，所述第一点是与所述第二点不同的部位；

基于在检测器处接收的来自所述第一点和所述第二点的衍射束产生检测信号；和

分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。

21.一种光刻设备，包括：

照射设备，所述照射设备被配置成照射图案形成装置的图案；

投影系统，所述投影系统被配置成将所述图案的图像投影到衬底上；和

量测系统或检查系统，包括：

照射系统，所述照射系统被配置成产生照射束；

光学系统，所述光学系统被配置成将所述照射束分成第一子束和第二子束；

第一光学装置，所述第一光学装置被配置成接收所述第一子束，并朝向衬底上的第一点引导所述第一子束，所述衬底具有一个或更多个目标结构；

第二光学装置，所述第二光学装置被配置成接收所述第二子束，并朝向衬底上的第二点引导所述第二子束，其中，所述第一点是与所述第二点不同的部位；

检测器，所述检测器被配置成接收来自所述第一点和所述第二点的衍射束并产生检测信号；和

处理器，所述处理器被配置成分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。

在一些实施例中，本文中描述的量测系统可以被实现在更大的系统中，例如实现在光刻设备内。

尽管在本文中可以具体地参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、LCD、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在此类替代应用的情境下，术语“晶片”或“管芯”在本文中的任何使用可以认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在曝光之前或之后在例如轨道单元(通常将抗蚀剂层施加到衬底并使曝光后的抗蚀剂显影的工具)、量测单元和/或检查单元中处理本文中提及的衬底。在适用的情况下，可以将本文的公开内容应用于这些和其它衬底处理工具。另外，可以将衬底处理一次以上，例如以便形成多层IC，使得本文中使用的术语“衬底”也可以指已经包含多个处理后的层的衬底。

尽管上面可能已经在光学光刻的上下文中具体参考了本公开的实施例的使用，但是应当理解，本公开不限于光学光刻，并且在上下文允许的情况下，本公开可以在例如压印光刻的其他应用中使用。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌定义了在衬底上形成的图案。图案形成装置的形貌可以被压制到被提供到衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。

应当理解，本文中的措辞或术语是为了描述而非限制的目的，使得本公开的术语或措辞将由相关领域技术人员根据本文中的教导进行解释。

如本文所使用的术语“衬底”描述了其上添加有材料层的材料。在一些实施例中，衬底本身可以被图案化，并且添加在衬底的顶部上的材料也可以被图案化，或者可以被保持而不进行图案化。

尽管在本文中可以具体地参考根据本公开的设备和/或系统在IC的制造中的使用，但应当明确理解，这种设备和/或系统具有许多其它可能的应用。例如，这种设备和/或系统可用于制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、LCD面板、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在此类替代应用的情境下，术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”在本文中的任何使用应当认为可以分别被更上位的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”替代。

虽然上面已经描述了本公开的特定实施例，但是应当理解，本公开可以以与所描述的方式不同的方式来实践。所述描述并非旨在限制本公开。

应当理解，具体实施方式部分(而不是发明内容和摘要部分)旨在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述(多个)发明人所设想的本公开的一个或更多个示例性实施例，但不是全部示例性实施例，因此发明内容和摘要部分不旨在以任何方式限制本公开和所附权利要求。

上面已经借助于功能构建块描述了本公开，所述功能构建块图示了特定功能的实现及其关系。为了便于描述，已经在本文中任意地定义了这些功能构建块的边界。只要合适地执行特定功能及其关系，就可以定义替代边界。

具体实施例的上述描述将充分地揭示本公开的一般性质，使得其他人可以在无需过度实验并且不会偏离本公开的一般概念的情况下通过应用本技术领域内的知识而容易地修改和/或调整这些具体实施例的各种应用。因此，基于本文所呈现的教导和指导，这种修改和调整旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。

所保护的主题的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而应仅根据随附权利要求及其等同物来限定。

Claims (21)

1.一种系统，包括：

照射系统，所述照射系统被配置成产生照射束；

光学系统，所述光学系统被配置成将所述照射束分成第一子束和第二子束；

第一光学装置，所述第一光学装置被配置成接收所述第一子束，并朝向衬底上的第一点引导所述第一子束，所述衬底包括一个或更多个目标结构；

第二光学装置，所述第二光学装置被配置成接收所述第二子束，并朝向衬底上的第二点引导所述第二子束，其中，所述第一点是与所述第二点不同的部位；

检测器，所述检测器被配置成接收来自所述第一点和所述第二点的衍射束并产生检测信号；和

处理器，所述处理器被配置成分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衍射束包括非零衍射阶。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，经由所述第一光学装置和所述第二光学装置收集所述衍射束，并且所述量测系统还包括：

光学元件，所述光学元件被配置成接收来自所述第一光学装置和所述第二光学装置的衍射束，并重组所述衍射束。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述光学元件包括反射镜，所述反射镜包括两个反射象限和两个透射象限。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括：

偏转元件，所述偏转元件被配置成将所述衍射束中的每个衍射束引导到所述检测器的对应的区域。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括：

光学中继系统，所述光学中继系统被配置成将所述第二子束引导到第二物镜。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述光学中继系统包括透镜和反射镜。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括：

连杆，所述连杆被配置成使所述透镜和所述第二光学装置相对于彼此保持预定距离。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述连杆将所述透镜和所述反射镜连接到所述第二光学装置的台。

10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述台包括驱动台，并且所述量测系统还包括非驱动台，所述非驱动台被配置成经由连杆控制所述透镜的运动。

11.根据权利要求6所述的系统，还包括第二中继系统，所述第二中继系统被配置成将所述第一子束引导到所述第一光学装置。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二光学装置的相对于所述第一光学装置的位置是能够调整的。

13.根据权利要求1所述的系统，还包括：

第二光学系统，所述第二光学系统被配置成将所述衍射束中的每个衍射束的零衍射阶引导到所述检测器。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，在所述检测器的中心处检测所述衍射束中的每个衍射束的零衍射阶。

15.根据权利要求13所述的系统，其中：

所述第二光学系统包括偏转元件；以及

所述偏转元件被配置成将每个衍射束的零衍射阶引导到所述检测器的对应的区域。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述偏转元件包括光楔。

17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个目标结构包括两个不同的标记。

18.根据权利要求1所述的系统，还包括：

第三光学装置，所述第三光学装置被配置成接收第三子束，并朝向所述衬底上的第三点引导所述第三子束；和

第四光学装置，所述第四光学装置被配置成接收第四子束，并朝向所述衬底上的第四点引导所述第四子束，

其中，所述第一点、所述第二点、所述第三点和所述第四点是彼此不同的。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第一光学装置、所述第二光学装置、第三光学装置和所述第四光学装置能够彼此独立地移动。

20.一种方法，包括：

将照射束分成第一子束和第二子束；

经由第一光学装置将所述第一子束引导到衬底上的第一点，其中，所述衬底包括一个或更多个目标结构；

经由第二光学装置将所述第二子束引导到衬底上的第二点，其中，所述第一点是与所述第二点不同的部位；

基于在检测器处接收的来自所述第一点和所述第二点的衍射束产生检测信号；以及

分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。

21.一种光刻设备，包括：

照射设备，所述照射设备被配置成照射图案形成装置的图案；

投影系统，所述投影系统被配置成将所述图案的图像投影到衬底上；和

量测系统或检查系统，包括：

照射系统，所述照射系统被配置成产生照射束；

光学系统，所述光学系统被配置成将所述照射束分成第一子束和第二子束；

第一光学装置，所述第一光学装置被配置成接收所述第一子束，并朝向衬底上的第一点引导所述第一子束，所述衬底包括一个或更多个目标结构；

第二光学装置，所述第二光学装置被配置成接收所述第二子束，并朝向衬底上的第二点引导所述第二子束，其中，所述第一点是与所述第二点不同的部位；

检测器，所述检测器被配置成接收来自所述第一点和所述第二点的衍射束并产生检测信号；和

处理器，所述处理器被配置成分析所述检测信号，以至少基于所述检测信号确定所述一个或更多个目标结构的特性。