CN116783556A - 用于在光刻对准设备中测量强度的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种量测系统，包括辐射源、可调整的衍射元件、光学系统、光学元件、和处理器。辐射源产生辐射。可调整的衍射元件使辐射衍射以产生第一辐射束和第二辐射束。第一束和第二束分别具有不同的第一非零衍射阶和第二非零衍射阶。光学系统将第一束和第二束朝向目标结构引导，使得分别基于第一束和第二束产生辐射的第一散射束和第二散射束。量测系统调整第一散射束与第二散射束的相位差。光学元件使第一散射束和第二散射束在产生检测信号的成像检测器处干涉。处理器接收并分析检测信号以基于经调整的相位差确定目标结构的性质。

Description

用于在光刻对准设备中测量强度的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月19日递交的美国临时专利申请第63/138,844号的优先权，该美国临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种量测系统，例如一种用于测量光刻系统中的衬底上的特征的位置的对准设备。
背景技术
光刻设备是将期望的图案施加到衬底上(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，图案形成装置(该图案形成装置可替代地被称为掩模或掩模版)可以用于产生待形成于IC的单独的层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个或若干管芯)上。通常经由成像到提供于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转移。一般而言，单个衬底将包含经连续地图案化的相邻的目标部分的网络。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曝光到目标部分上来照射每个目标部分；以及所谓的扫描仪，在扫描仪中，在通过在给定方向(“扫描”方向)上由辐射束扫描图案的同时，平行或反向平行于该扫描方向而同步地扫描目标部分来照射每个目标部分。还可能通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转移到衬底。
另一种光刻系统是干涉型光刻系统，在干涉型光刻系统中，不存在图案形成装置，而是光束被分成两个束，并且通过使用反射系统来使所述两个束在衬底的目标部分处进行干涉。该干涉使得在衬底的目标部分处形成线。
在光刻操作期间，不同的处理步骤可能要求不同的层依次形成于衬底上。因此，可能有必要以高准确度相对于形成于衬底上的先前图案来定位衬底。通常，将对准标记放置于待对准的衬底上并且参考第二物体来定位对准标记。光刻设备可以使用对准设备以用于检测对准标记的位置并且用于使用对准标记来对准衬底以确保来自掩模的准确曝光。两个不同的层处的对准标记之间的对准不良被测量为重叠误差。
为了监测光刻过程，测量经图案化的衬底的参数。参数可以包括：例如，形成于经图案化的衬底中或上的连续层之间的重叠误差，以及经显影的光敏抗蚀剂的临界线宽。可以对产品衬底和/或对专用量测目标执行该测量。存在用于对在光刻过程中形成的显微结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜及各种专用工具。专用检查工具的快速且非侵入性形式是散射仪，在所述散射仪中，辐射束被引导到衬底的表面上的目标上，并且测量散射或反射束的性质。通过将束的在所述束已经由衬底反射或散射之前的性质与束的在所述束已经由衬底反射或散射之后的性质进行比较，可以确定衬底的性质。例如，这可以通过比较反射束与存储于与已知的衬底性质相关联的已知的测量值的库中的数据来完成。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量散射到特定窄的角度范围中的辐射的光谱(依据波长而变化的强度)。相比之下，角度分辨散射仪使用单色辐射束并且测量依据角度而变化的散射辐射的强度。
光刻设备中的晶片的对准误差引起品质降低、性能不可靠以及所制造的器件的良率降低，这继而增加了器件制造的时间及成本。
发明内容
因此，需要改善允许光刻结构在晶片上更准确地放置的量测技术。
在一些实施例中，一种量测系统包括：辐射源，所述辐射源被配置为产生辐射束；光学系统，所述光学系统被配置为将所述辐射束朝向目标结构引导，以及接收来自所述目标结构的辐射的第一散射束和第二散射束，其中，所述第一散射束包括第一非零衍射阶并且所述第二散射束包括不同于所述第一非零衍射阶的第二非零衍射阶。所述系统还包括光学元件。所述光学元件被配置为将所述第一散射束朝向成像检测器引导并且阻挡所述第二散射束。所述光学元件还被配置为将所述第二散射束朝向所述成像检测器引导并且阻挡所述第一散射束。然后，所述成像检测器被配置为：确定所述第一散射束的第一强度信号，确定所述第二散射束的第二强度信号，以及产生对应于所述第一强度信号与所述第二强度信号之间的差的检测信号。所述量测系统还包括处理器，所述处理器被配置为至少基于所述检测信号确定所述目标结构的性质。
下文中参考随附的说明书附图来详细地描述本发明的另外的特征以及各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文中描述的特定实施例。本文中仅出于说明性目的而呈现此类实施例。基于本文中包含的教导，额外的实施例对于相关领域的技术人员而言将是显而易见的。
附图说明
并入本文中并且形成本说明书的一部分的说明书附图说明了本发明，并且连同说明书一起进一步用于解释本发明的原理并且使相关领域的技术人员能够制作和使用本文中描述的实施例。
图1A示出根据一些实施例的反射型光刻设备的示意图。
图1B示出根据一些实施例的透射型光刻设备的示意图。
图2示出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示出根据一些实施例的光刻单元的示意图。
图4A和图4B示出根据一些实施例的检查设备的示意图。
图5是根据一些实施例的对准传感器设备的示意性说明。
图6示出根据一些实施例的使用半波片及可切换的半波片的偏振状态的布局。
图7示出根据一些实施例的被配置为同时检测强度及相位通道信号的偏振光学器件组件。
图8示出根据一些实施例的被配置为同时检测强度及相位通道信号的偏振光学器件组件。
图9示出根据一些方面的用于执行与检测强度及相位通道信号相关的功能的方法步骤。
根据下文结合说明书附图所阐述的“具体实施方式”，本发明的特征将变得更显而易见，在附图中，相似的附图标记始终识别对应的元件。在附图中，相同的附图标记通常指示相同的、功能上相似的和/或结构上相似的元件。另外，通常，附图标记的最左侧的(多个)数字识别首次出现该附图标记的附图。除非另外指明，否则贯穿本发明提供的附图不应该被解释为按比例绘制的附图。
具体实施方式
本说明书披露了包含本发明的特征的一个或更多个实施例。所披露的(多个)实施例被提供为示例。本发明的范围不限于所披露的(多个)实施例。所主张的特征是由随附的权利要求限定的。
虽然所描述的(多个)实施例及本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的参考指示所描述的(多个)实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，此类词组不一定指同一个实施例。另外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，应当理解的是，无论是否予以明确地描述，结合其他实施例来实现该特征、结构或特性都在本领域技术人员的认识范围内。
为了易于描述，本文中可以使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下部”、“在……上方”、“在……之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如附图中说明的一个元件或特征与另一个(多个)元件或(多个)特征的关系。除了附图中描绘的定向以外，空间相对术语还意图涵盖器件在使用或操作中的不同定向。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或处于其他定向)并且本文中使用的空间相对描述符号可以同样相应地被进行解释。
如本文中使用的术语“约”指示可以基于特定技术而变化的给定数量的值。基于特定技术，术语“约”可以指示例如在值的10％至30％内(例如，值的±10％、±20％或±30％)变化的给定数量的值。
本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或它们的任何组合来实施。本发明的实施例也可以被实施为存储于机器可读介质上的指令，该指令可以通过一个或更多个处理器而被读取和执行。机器可读介质可以包括用于存储或传输呈可以由机器(例如，计算装置)读取的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括：只读存储器(ROM)；随机存取内存(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存装置；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。另外，固件、软件、进程和/或指令可以在本文中被描述为执行某些动作。然而，应该明白的是，此类描述只是为了方便起见，并且此类动作事实上是由计算装置、处理器、控制器或执行固件、软件、进程、指令等的其他装置引起的。
然而，在更详细地描述此类实施例之前，呈现可供实施本发明的实施例的示例性环境是有指导性的。
示例性光刻系统
图1A和图1B分别示出可供实施本发明的实施例的光刻设备100和光刻设备100’的示意性说明。光刻设备100和光刻设备100’各自包括以下各项：照射系统(照射器)IL，所述照射系统被配置为调节辐射束B(例如，深紫外或极紫外辐射)；支撑结构(例如，掩模台)MT，所述支撑结构被配置为支撑图案形成装置(例如，掩模、掩模版或动态图案形成装置)MA并且连接到被配置为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，所述衬底台被配置为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到被配置为准确地定位衬底W的第二定位器PW。光刻设备100和100’还具有投影系统PS，该投影系统被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分(例如，包括一个或更多个管芯)C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的各种类型的光学元件，诸如折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学元件，或它们的任何组合。
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及其他条件(诸如，图案形成装置MA是否被保持于真空环境中)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、静电或其他夹持技术以保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以是例如可以根据需要而是固定的或可移动的框架或台。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处于期望的位置。
术语“图案形成装置”MA应该被广义地解释为指可以用于在辐射束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。赋予辐射束B的图案可以对应于为了形成集成电路而在目标部分C中产生的器件中的特定功能层。
术语“检查设备”、“量测设备”等可以在本文中用于指例如用于测量结构的性质(例如，重叠误差、临界尺寸参数)或用于光刻设备中以检查晶片的对准的装置或系统(例如，对准设备)。
图案形成装置MA可以是透射型的(如在图1B的光刻设备100’中)或反射型的(如在图1A的光刻设备100中)。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。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元型、交变相移型和衰减相移型等掩模类型，以及各种混合型掩模类型。可编程反射镜阵列的示例使用较小反射镜的矩阵布置，这些较小反射镜中的每一个均可以单独地倾斜，以便在不同方向上反射入射的辐射束。倾斜的反射镜在由较小反射镜的矩阵反射的辐射束B中赋予图案。
术语“投影系统”PS可以涵盖如适于所使用的曝光辐射或适于诸如衬底W上的浸没液体的使用或真空的使用的其他因素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、电磁型及静电型光学系统，或它们的任何组合。可以将真空环境用于EUV或电子束辐射，这是由于其他气体可能吸收过多的辐射或电子。因此，可以借助于真空壁和真空泵将真空环境提供到整个束路径。
光刻设备100和/或光刻设备100’可以属于具有两个(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。在此类“多平台”机器中，可以并行地使用额外的衬底台WT，或者可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其他衬底台WT用于曝光。在一些情形下，额外的台可以不是衬底台WT。
光刻设备也可以属以下类型：其中，衬底的至少一部分可以由具有相对较高折射率的液体(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到光刻设备中的其他空间，例如，掩模与投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中被熟知用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”不意味着诸如衬底的结构必须浸没于液体中，而是仅意味着液体在曝光期间位于投影系统与衬底之间。
参考图1A和图1B，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源SO是准分子激光器时，源SO和光刻设备100、100’可以是分立的物理实体。在这种情况下，不认为源SO形成光刻设备100或100’的一部分，并且辐射束B借助于包括例如合适的引导反射镜和/或扩束器的束传递系统BD(在图1 B中)而从源SO传递到照射器IL的。在其他情况下，例如，当源SO为汞灯时，源SO可以是光刻设备100、100’的整体部件。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可以包括各种其他部件(在图1B中)，诸如积光器IN和聚光器CO。照射器IL可以用于调节辐射束B以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
参考图1A，辐射束B入射于被保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且由图案形成装置MA图案化。在光刻设备100中，从图案形成装置(例如，掩模)MA反射辐射束B。在从图案形成装置(例如，掩模)MA反射之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将辐射束B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IF2(例如，干涉装置、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定位于辐射束B的路径中)。类似地，第一定位器PM和另一个位置传感器IF1可以用于相对于辐射束B的路径来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入射于被保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且由该图案形成装置图案化。在已经横穿掩模MA的情况下，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将该束聚焦到衬底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PPU。辐射的多个部分从照射系统光瞳IPU处的强度分布发出并且横穿掩模图案而不受掩模图案处的衍射影响，并且产生照射系统光瞳IPU处的强度分布的图像。
投影系统PS将掩模图案MP的图像投影到涂覆于衬底W上的光致抗蚀剂层上，其中，所述图像是由衍射束形成的，所述衍射束是通过标记图案MP由来自强度分布的辐射而产生的。例如，掩模图案MP可以包括线和空间的阵列。在该阵列处且不同于零阶衍射的辐射的衍射产生转向衍射束，该转向衍射束在垂直于线的方向上发生方向改变。非衍射束(即，所谓的零阶衍射束)横穿图案，而不发生传播方向的任何改变。零阶衍射束横穿投影系统PS的在投影系统PS的共轭光瞳PPU上游的上部透镜或上部透镜组，以到达共轭光瞳PPU。在共轭光瞳PPU的平面中且与零阶衍射束相关联的强度分布的一部分是照射系统IL的照射系统光瞳IPU中的强度分布的图像。孔径装置PD例如被设置在或基本上位于包括投影系统PS的共轭光瞳PPU的平面处。
投影系统PS被布置为借助于透镜或透镜组L不仅捕获零阶衍射束，而且还捕获一阶或者一阶及更高阶衍射束(未示出)。在一些实施例中，可以使用用于使在垂直于线的方向上延伸的线图案成像的偶极照射，以利用偶极照射的分辨率增强效应。例如，一阶衍射束在晶片W的水平处干涉对应的零阶衍射束，以便以最高可能的分辨率及过程窗口(即，与可容许的曝光剂量偏差结合的可用焦深)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的相反象限中提供辐射极(未示出)来减小散光像差。另外，在一些实施例中，可以通过阻挡投影系统的共轭光瞳PPU中的与相反象限中的辐射极相关联的零阶束来减小散光像差。在2009年3月31日公布的US 7,511,799B2中对此进行了更详细的描述，该文献的全部内容以引用的方式并入本文中。
借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉装置、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，以便使不同的目标部分C定位于辐射束B的路径中)。类似地，第一定位器PM和另一个位置传感器(未在图1B中示出)可以(例如，在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间)用于相对于辐射束B的路径来准确地定位掩模MA。
一般而言，可以借助于形成第一定位器PM的一部分的长行程模块(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的一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(相对于扫描仪)的情况下，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。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和衬底W。尽管衬底对准标记(如所说明的)占据了专用目标部分，但是衬底对准标记可以位于目标部分(被称为划线对准标记)之间的空间中。类似地，在多于一个的管芯被提供于掩模MA上的情形中，掩模对准标记可以位于所述多于一个的管芯之间。
掩模台MT和图案形成装置MA可以处于真空室V中，在真空室V中，真空内机器人IVR可以用于将诸如掩模的图案形成装置移入及移出真空室。可替代地，当掩模台MT和图案形成装置MA在真空室外部时，类似于真空内机器人IVR，真空外机器人可以用于各种输送操作。真空内机器人和真空外机器人都需要被校准以用于将任何有效负载(例如，掩模)平滑转移到转移站的固定的运动安装台。
光刻设备100和100’可以用于以下模式中的至少一个中：
1.在步进模式中，在将赋予辐射束B的整个图案一次投影到目标部分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)。然后，使衬底台WT在X和/或Y方向上移位，从而可以曝光不同的目标部分C。
2.在扫描模式中，在将赋予辐射束B的图案投影到目标部分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.在另一种模式中，在将赋予辐射束B的图案投影到目标部分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。可以使用脉冲式辐射源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更新可编程图案形成装置。该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。
也可以使用所描述的使用模式的组合和/或变型，或完全不同的使用模式。
在另外的实施例中，光刻设备100包括极紫外(EUV)源，该极紫外源被配置为产生用于EUV光刻的EUV辐射束。一般而言，EUV源被配置于辐射系统中，并且对应的照射系统被配置为调节EUV源的EUV辐射束。
图2更详细地示出光刻设备100，该光刻设备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被构造和配置为使得真空环境可以被维持于源收集器设备SO的围封结构220中。可以由放电产生等离子体源形成EUV辐射发射等离子体210。可以通过气体或蒸气(例如，Xe气体、Li蒸气或Sn蒸气)产生EUV辐射，在所述气体或蒸气中，产生极热等离子体210以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。例如，通过造成至少部分地离子化的等离子体的放电来产生极热等离子体210。为了高效地产生辐射，可能需要例如10Pa的分压的Xe、Li、Sn蒸气，或任何其他合适的气体或蒸气。在一些实施例中，提供受激发的锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。
由热等离子体210发射的辐射经由定位于源腔室211中的开口中或后方的可选的气体阻挡件或污染物阱230(在一些情况下，也被称为污染物阻挡件或箔片阱)而从源腔室211传递到收集器腔室212中。污染物阱230可以包括通道结构。污染阱230也可以包括气体阻挡件，或气体阻挡件与通道结构的组合。本文中进一步指示的污染物阱或污染物阻挡件230至少包括通道结构。
收集器腔室212可以包括可以是所谓的掠入射收集器的辐射收集器CO。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。横穿收集器CO的辐射可以从光栅光谱滤波器240反射，以聚焦于虚源点IF中。虚源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器设备被布置为使得中间焦点IF位于围封结构220中的开口219处或附近。虚源点IF是辐射发射等离子体210的图像。光栅光谱滤波器240特别地用于抑制红外(IR)辐射。
随后，辐射横穿照射系统IL，该照射系统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，该琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224被布置为提供辐射束221在图案形成装置MA处的期望的角度分布，以及辐射强度在图案形成装置MA处的期望的均匀性。在辐射束221于由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处发生反射后，就形成经图案化的束226，并且由投影系统PS将经图案化的束226经由反射元件228、229成像到由晶片平台或衬底台WT保持的衬底W上。
比所示出的元件多的元件通常可以存在于照射光学器件单元IL和投影系统PS中。依赖于光刻设备的类型，可选地存在光栅光谱滤波器240。另外，可以存在比图2所示出的反射镜多的反射镜，例如，在投影系统PS中可以存在比图2所示出的反射元件多一个至六个的额外的反射元件。
如图2中说明的收集器光学器件CO被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的巢状收集器，所述巢状收集器仅作为收集器(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轴向地对称，并且该类型的收集器光学器件CO优选地结合放电产生等离子体源(经常被称为DPP源)来使用。
示例性光刻单元
图3示出根据一些实施例的光刻单元300，该光刻单元有时也被称为光刻元(1ithocell)或簇。光刻设备100或100’可以形成光刻单元300的一部分。光刻单元300还可以包括用于对衬底执行曝光前过程和曝光后过程的一个或更多个设备。通常，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影经曝光的抗蚀剂的显影器DE、激冷板CH、以及烘烤板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、在不同的过程设备之间移动衬底，并且将所述衬底传递到光刻设备100或100’的进料台LB。经常被统称为轨道的这些装置是在轨道控制单元TCU的控制下，轨道控制单元TCU自身受到管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS还经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作以使产出量和处理效率最大化。
示例性检查设备
为了控制用于将器件特征准确地放置于衬底上的光刻过程，通常在衬底上提供对准标记，并且光刻设备包括用于必须准确地测量衬底上的标记的位置的一个或更多个对准设备和/或系统。这些对准设备实际上是位置测量设备。从不同的时间及不同的制造商那里获知不同类型的标记及不同类型的对准设备和/或系统。广泛地用于当前的光刻设备中的系统的类型基于如美国专利第6,961，116号(den Boef等人)中描述的自参考干涉计。通常，分开地测量标记以获得X位置和Y位置。然而，可以使用美国公开文件第2009/195768A号(Bijnen等人)中描述的技术来执行组合的X测量和Y测量。这两个公开文件的全部内容以引用的方式并入本文中。
图4A示出根据一些实施例的可以被实施为光刻设备100或100’的一部分的检查设备400的横截面图的示意图。在一些实施例中，检查设备400可以被配置为相对于图案形成装置(例如，图案形成装置MA)对准衬底(例如，衬底W)。检查设备400可以进一步被配置为检测衬底上的对准标记的位置，并且使用对准标记的所检测到的位置相对于图案形成装置或光刻设备100或100’的其他部件对准衬底。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、干涉计426、检测器428、束分析器430和重叠计算处理器432。照射系统412可以被配置为提供具有一个或更多个通带的电磁窄带辐射束413。在示例中，一个或更多个通带可以在约500nm至约900nm之间的波长的光谱内。在另一个示例中，一个或更多个通带可以是在约500nm至约900nm之间的波长的光谱内的离散的窄通带。照射系统412可以进一步被配置为提供在长时段期间(例如，在照射系统412的寿命期间)具有基本上恒定的中心波长(CWL)值的一个或更多个通带。照射系统412的这种配置可以有助于防止在当前的对准系统中实际的CWL值从期望的CWL值移位，如上文所论述的。并且，结果，相比于当前的对准设备，恒定的CWL值的使用可以改善对准系统(例如，检查设备400)的长期稳定性和准确度。
在一些实施例中，分束器414可以被配置为接收辐射束413，并且将辐射束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中所示。分束器414可以进一步被配置为将辐射子束415引导到放置于平台422上的衬底420上。在一个示例中，平台422能够沿着方向424移动。辐射子束415可以被配置为照射位于衬底420上的对准标记或目标418。对准标记或目标418可以涂覆有辐射敏感膜。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，当使对准标记或目标418围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可以与未经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栅条的抗蚀剂层光栅，或(b)产品层光栅，或(c)包括重叠或交错于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叠层。栅条可替代地被蚀刻到衬底中。该图案对光刻投影设备(特别是投影系统PL)中的色像差敏感，并且照射对称性和这种像差的存在将使所述照射对称性和这种像差自身表现为所印刷的光栅的变化。用于器件制造中以用于测量线宽、节距和临界尺寸的一种在线方法利用被称为“散射测量”的技术。散射测量的方法被描述于Raymond等人的“使用光学散射测量的多参数光栅量测(MultiparameterGrating Metrology Using Optical Scatterometry)”(J.Vac.Sci.Tech.B，第15卷，第2期，第361至368页(1997年))和Niu等人的“DUV光刻中的光谱分光散射测量(SpecularSpectroscopic Scatterometry in DUV Lithography)”(SPIE，第3677卷(1999年))中，这两篇文献的全部内容均以引用的方式并入本文中。在散射测量中，光由目标中的周期性结构反射，并且检测处于给定角度的所得到的反射光谱。例如，使用严格耦合波分析(RCWA)或通过与经仿真导出的图案库进行比较来重新构造产生反射光谱的结构。因此，所印刷的光栅的散射测量数据用于重新构造光栅。根据对印刷步骤和/或其他散射测量过程的知识，可以将光栅的参数(诸如线宽和形状)输入到由处理单元PU执行的重新构造过程。
在一些实施例中，根据实施例，分束器414可以进一步被配置为接收衍射辐射束419并且将衍射辐射束419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中所示。
应该注意的是，尽管分束器414被示出为将辐射子束415朝向对准标记或目标418引导并且将衍射辐射子束429朝向干涉计426引导，但是本发明不限于此。对于相关领域的技术人员将显而易见的是，可以使用其他光学配置来获得照射衬底420上的对准标记或目标418以及检测对准标记或目标418的图像的相似结果。
如图4A中说明的，干涉计426可以被配置为经由分束器414接收辐射子束417和衍射辐射子束429。在示例性实施例中，衍射辐射子束429可以是可以从对准标记或目标418反射的辐射子束415的至少一部分。在该实施例的示例中，干涉计426包括任何适当的一组光学元件，例如，可以被配置为基于所接收的衍射辐射子束429形成对准标记或目标418的两个图像的棱镜的组合。应该明白的是，虽然无需形成良好品质的图像，但是应该分辨对准标记418的特征。干涉计426可以进一步被配置为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°并且以干涉方式重组经旋转的图像和未经旋转的图像。
在一些实施例中，检测器428可以被配置为经由干涉计信号427接收经重组的图像，并且当检查设备400的对准轴线421穿过对准标记或目标418的对称中心(未示出)时，检测由经重组的图像引起的干涉。根据示例性实施例，这种干涉可以归因于对准标记或目标418成180°对称，并且经重组的图像建设性地或破坏性地进行干涉。基于所检测到的干涉，检测器428可以进一步被配置为确定对准标记或目标418的对称中心的位置并且因此检测衬底420的位置。根据示例，对准轴线421可以与垂直于衬底420的光束对准并且穿过图像旋转干涉计426的中心。检测器428可以进一步被配置为通过实施传感器特性并且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。
在另一个实施例中，检测器428通过执行以下测量中的一项或更多项来确定对准标记或目标418的对称中心的位置：
1.测量针对多个波长的位置变化(多个颜色之间的位置移位)；
2.测量针对多个阶的位置变化(多个衍射阶之间的位置移位)；以及
3.测量针对多个偏振的位置变化(多个偏振之间的位置移位)。
可以例如通过任何类型的对准传感器来获得该数据，例如，如美国专利第6,961，116号中描述的SMASH(混合型智能对准传感器)传感器或者如美国专利第6,297,876号中描述的Athena(使用对准的高阶增强的先进技术)，所述对准传感器采用具有单个检测器和四个不同波长的自参考干涉计并且在软件中提取对准信号，Athena将七个衍射阶中的每一个均引导到专用检测器，上述两项美国专利的全部内容都以引用的方式并入本文中。
在一些实施例中，束分析器430可以被配置为接收衍射辐射子束439，并且确定衍射辐射子束439的光学状态。光学状态可以是束波长、偏振或束轮廓的量度。束分析器430可以进一步被配置为确定平台422的位置并且使平台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关。因而，可以参考平台422来准确地知晓对准标记或目标418的位置和因此衬底420的位置。可替代地，束分析器430可以被配置为确定检查设备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来知晓对准标记或目标418的对称中心。束分析器430可以是具有某种形式的波长——频带选择性——的点偏振计或成像偏振计。在一些实施例中，根据其他实施例，束分析器430可以直接被集成到检查设备400中，或经由以下若干类型的光纤来连接：偏振保持单模、多模或成像。
在一些实施例中，束分析器430可以进一步被配置为确定衬底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。另一个图案可以是经曝光的层上的经曝光的图案。参考层可以是已经存在于衬底420上的经蚀刻的层。参考层可以由通过光刻设备100和/或100’在衬底上曝光的参考图案产生。经曝光的层可以是邻近于参考层曝光的抗蚀剂层。经曝光的层可以由通过光刻设备100或100’在衬底420上曝光的曝光图案产生。衬底420上的经曝光的图案可以对应于由平台422进行的衬底420的移动。在实施例中，所测量的重叠数据也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通过光刻设备100或100’曝光的曝光图案，使得在校准之后，经曝光的层与参考层之间的偏移可以被最小化。
在一些实施例中，束分析器430可以进一步被配置为确定衬底420的产品叠层轮廓的模型，并且可以被配置为在单次测量中测量目标418的重叠、临界尺寸和焦点。产品叠层轮廓包含关于诸如对准标记、目标418或衬底420的叠层产品的信息，并且可以包括依据照射变化而变化的标记过程变化诱发的光学识别标志量测。产品叠层轮廓还可以包括产品光栅轮廓、标记叠层轮廓及标记不对称性信息。束分析器430的示例是如美国专利第8,706,442号中描述的由荷兰的维德霍温的ASML公司制造的YieldstarTM，该美国专利的全部内容以引用的方式并入本文中。束分析器430可以进一步被配置为处理与该层中的经曝光的图案的特定性质相关的信息。例如，束分析器430可以处理层中的描绘的图像的重叠参数(该层相对于衬底上的前一层的定位准确度或第一层相对于衬底上的标记的定位准确度的指示)、焦点参数和/或临界尺寸参数(例如，线宽及其变化)。其他参数是与经曝光的图案的所描绘的图像的品质相关的图像参数。
在一些实施例中，检测器(未示出)阵列可以连接到束分析器430，并且允许存在准确的叠层轮廓检测的可能性，如下文所论述的。例如，检测器428可以是检测器阵列。对于检测器阵列，以下多个选项是可能的：多模光纤束；每通道的离散的引脚检测器；或者CCD或CMOS(线性)阵列。多模光纤束的使用能够出于稳定性原因而远程地定位任何耗散元件。虽然离散的引脚检测器提供较大的动态范围，但是离散的引脚检测器分别需要单独的前放置大器。元件的数目因此受到限制。CCD线性阵列提供可以被高速地读出并且在使用相位步进检测的情况下尤其感兴趣的许多元件。
在一些实施例中，第二束分析器430’可以被配置为接收衍射辐射子束429并且确定衍射辐射子束429的光学状态，如图4B中所示。光学状态可以是束波长、偏振或束轮廓的量度。第二束分析器430’可以与束分析器430相同。可替代地，第二束分析器430’可以被配置为至少执行束分析器430的所有功能，诸如确定平台422的位置，以及使平台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关。因而，可以参考平台422准确地知晓对准标记或目标418的位置以及因此知晓衬底420的位置。第二束分析器430’也可以被配置为确定检查设备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晓对准标记或目标418的对称中心。第二束分析器430'可以进一步被配置为确定两个图案之间的重叠数据及衬底420的产品叠层轮廓的模型。第二束分析器430’也可以被配置为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，根据其他实施例，第二束分析器430’可以直接集成到检查设备400中，或第二束分析器430’经由如下若干类型的光纤连接：偏振保持单模、多模或成像。可替代地，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)，该单个分析器被配置为接收衍射辐射子束429和439两者，并且确定衍射辐射子束429和439的光学状态。
在一些实施例中，处理器432接收来自检测器428和束分析器430的信息。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构造的产品叠层轮廓的模型。可替代地，处理器432可以使用关于产品标记的所接收的信息来构造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构造叠层产品和重叠标记轮廓的模型。然后，叠层模型用于确定重叠偏移并且使对重叠偏移测量的光谱效应最小化。处理器432可以基于从检测器428和束分析器430接收到的信息产生基本校正算法，该信息包括但不限于照射束的光学状态、对准信号、关联的位置估计值以及光瞳平面、图像平面及额外平面中的光学状态。光瞳平面为辐射的径向位置定义入射角并且角度位置定义辐射的方位角所在的平面。处理器432可以利用基本校正算法以参考晶片标记和/或对准标记418来表征检查设备400。
在一些实施例中，处理器432可以进一步被配置为基于从检测器428和束分析器430接收到的信息确定相对于每个标记的传感器估计值的所印刷的图案位置偏移误差。该信息包括但不限于产品叠层轮廓、衬底420上的每个对准标记或目标418的重叠、临界尺寸和焦点的测量值。处理器432可以利用分簇算法以将标记分组成相似的恒定偏移误差的集合，并且基于该信息产生对准误差偏移校正表。分簇算法可以基于重叠测量值、位置估计值以及与偏移误差的每个集合相关联的额外的光学叠层过程信息。针对多个不同的标记来计算重叠，所述标记例如是围绕经预设的重叠偏移具有正偏差及负偏差的重叠目标。测量最小重叠的目标被视为参考物(这是因为测量最小重叠的目标以最佳准确度被测量)。根据该测量的较小重叠及其对应的目标的已知的经预设的重叠，可以推导出重叠误差。表1说明可以如何执行该推导。所示出的示例中的最小的所测量的重叠为-1nm。然而，这与具有-30nm的经预设的重叠的目标相关。因此，过程必须已经引入29nm的重叠误差。
最小值可以被视为参考点，并且相对于该最小值，可以计算所测量的重叠与归因于经预设的重叠而预期的重叠之间的偏移。该偏移确定关于每个标记或具有相似偏移的标记集合的重叠误差。因此，在表1的示例中，在具有30nm的经预设的重叠的目标位置处，最小的所测量的重叠为-1nm。将其他目标处的预期重叠与所测量的重叠之间的差与该参考值进行比较。也可以在不同照射设定下从标记和目标418获得诸如表1的表，可以确定及选择导致最小的重叠误差的照射设定及其对应的校准因子。在此之后，处理器432可以将标记分组成具有相似的重叠误差的集合。可以基于不同的过程控制，例如针对不同的过程的不同的误差容许度调整用于将标记分组的准则。
在一些实施例中，处理器432可以确认群组的所有或大部分成员具有相似的偏移误差，并且基于每个标记的额外的光学叠层量测将来自分簇算法的单独的偏移校正应用于每个标记。处理器432可以确定对每个标记的校正，并且例如通过将校正馈送到检查设备400中而将校正回馈到光刻设备100或100’以用于校正重叠的误差。
使用阻挡光学元件的示例性.对准传感器设备
如上文所论述的，过程上准确度误差(OPAE)是由变化的叠层厚度、材料和/或每个晶片上的过程(即，过程变化)和归因于对准传感器之间的相互作用所引起的重叠误差而导致的。过程变化改变从衬底上的对准标记反射的光的导致OPAE的光学性质。尽管存在各种技术，诸如校正对准标记中的不对称性的标记不对称性重新构造(MAR)、改善的传感器(例如，SMASH)和预测性模型化，但是晶片叠层性质变化(即，过程变化)导致OPAE的下限并且无法通过使用当前技术和系统来进一步被减小。过程变化与对准传感器相互作用并且产生无法校准的对准位置误差(APE)。
APE是对准位置从参考对准位置(例如，衬底上的经校准的对准标记)的改变或移位。然而，APE依据各种物理参数而变化，例如，束波长、光谱带宽、数值孔径、束强度、束点尺寸、束形状、束图案、强度不平衡性和/或偏振。例如，APE可以被模型化为一个或更多个物理参数的线性函数。当物理参数在对准和/或光刻设备中变化时，可以测量归因于未知过程变化所引起的参考对准位置的改变或移位，并且可以确定及应用校正以便减小OPAE。
此外，随着重叠规格被推向更小的数目，过程相关的误差(诸如标记不对称性)变得更重要并且需要校正。用于检测标记不对称性的一种方式是测量正衍射阶与负衍射阶之间的强度不平衡性。该测量可以使用例如对应于晶片上的位置的标记相位信息来完成。另一种方式可以是从衍射信号中挑选一小部分并且将衍射信号的所述一小部分引导通过指定的光学路径和检测光学器件。然而，归因于复杂度和校准问题，特别需要针对标记的衍射强度及相位两者使用共同路径的替代方法。例如，将需要使用繁琐且昂贵的功率划分元件和两个完整的检测系统。
在图5中说明用于减小这种系统复杂度的所提议的实施方案，图5在衍射阶前方部署阻挡光学元件(例如，遮光件)以便在一次阻挡一个衍射阶的同时，允许另一个衍射阶通过。这样能够使用相同的检测系统而无需进一步的硬件修改，进一步的硬件修改可能增加对准系统的重量、复杂度和尺寸。
图5说明根据示例性实施例的对准传感器设备500。对准传感器设备500被配置为通过允许单独地测量标记的相位和强度来改善例如光刻设备100或100’中的重叠。对准传感器设备500可以包括照射系统502、光点反射镜516、聚焦透镜518、偏振分束器A、检测器控制器584、一个或更多个光学滤波器506、508、510、512、514、538、548、560、576、以及处理器590。尽管对准传感器设备500在图5中被示出为单独的设备，但是本发明的实施例不限于该示例，并且本发明的对准传感器设备500的实施例可以与其他光学系统一起使用，诸如但不限于光刻设备100和/或100’、光刻单元300、对准设备400、和/或其他光学系统。
照射系统502可以被配置为沿着朝向光点反射镜516的照射路径传输照射束504。根据一些方面，照射系统502可以类似于图4A和图4B中描述的照射系统412。例如，照射系统502可以包括被配置为产生EUV(极紫外)辐射束的极紫外源。照射系统502可以包括辐射系统中的EUV源以及被配置为调节EUV源的EUV辐射束的对应的调节系统。
照射系统502可以被配置为提供具有一个或更多个通带的电磁窄带照射束504。在示例中，一个或更多个通带可以在约500nm至约900nm之间的波长的光谱内。在示例中，一个或更多个通带可以在约10nm至约500nm之间的波长的光谱内。在另一个示例中，一个或更多个通带可以是在约500nm至约900nm之间的波长的光谱内的离散的窄通带。在另一个示例中，一个或更多个通带可以是在约10nm至约500nm之间的波长的光谱内的离散的窄通带。照射系统502可以进一步被配置为提供在长时间段期间(例如，在照射系统502的寿命期间)具有基本上恒定的中心的波长(CWL)值的一个或更多个通带。照射系统502的这种配置可以有助于防止在当前的对准系统中实际的CWL值从期望的CWL值移位，如上文所论述的。并且，结果，相比于当前的对准设备，恒定的CWL值的使用可以改善对准系统(例如，对准传感器设备500)的长期稳定性和准确度。
在一些实施例中，照射系统502可以使用用于辐射源的宽带光源(即，具有较宽范围的光频率或波长——并且因此具有较宽范围的颜色的光源)，该辐射源可以给出较大的光学扩展量(即，光的散布，例如，源的面积(A)与如从源看到的系统的入射光瞳对向的立体角(Ω)的乘积)，从而允许多种波长混合。在一些实施例中，照射束504可以包括宽带中的多种波长，这些波长可以优选地分别具有Δλ的带宽和至少2Δλ(即，带宽的两倍)的间距。在一些实施例中，照射系统502可以包括用于已经使用光纤束被划分的延伸的辐射源的不同部分的若干辐射“源”。这样，可以并行地在多种波长下测量角度分辨散射光谱。例如，可以测量3-D光谱(波长和两个不同的角度)，该3-D光谱相比于2-D光谱包含更多的信息。这允许测量更多信息，这增加了量测过程的稳健性。这在全文以引用的方式并入本文中的EP1628164 A2中有更详细的描述。
光点反射镜516是具有设置于立方体的中心的反射金属层的透射立方体。如图5中所示，光点反射镜516可以与照射路径形成45°角以便将照射束504朝向衬底522引导。在实施例中，光点反射镜516可以是分束器，该分束器被配置为朝向衬底522反射照射束504的第一部分(例如，50％)并且朝向束分析器536透射照射束504的第二部分(例如，50％)。束分析器536类似于图4A和图4B中描述的束分析器430，并且被配置为分析照射束504的各种性质，例如强度、束形状、对准位置、和/或偏振。
如图5中所示，光点反射镜516可以朝向聚焦透镜518透射照射束504，该聚焦透镜将照射束504聚焦于衬底522上的衍射目标520上。在实施例中，衍射目标520可以是对准标记。在实施例中，衬底522由平台524支撑并且沿着对准轴线526居中。在一些实施例中，衬底522上的衍射目标520可以是1-D光栅，该1-D光栅被印刷以使得在显影之后，栅条由固体抗蚀剂线形成。在一些实施例中，衍射目标520可以是2-D阵列或光栅，该2D阵列或光栅被印刷以使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的固体抗蚀剂导柱或过孔形成。例如，栅条、导柱或过孔可替代地被蚀刻到衬底522中。
衍射目标520上的经聚焦的照射束504沿着信号路径535产生信号束，该信号束包括从衍射目标520反射的衍射阶子束528、530、532。如图5中所示，第一衍射阶子束528、第二衍射阶子束530、和第三衍射阶子束532从衍射目标520朝向聚焦透镜518反射回去并且产生信号路径535。在一些实施例中，聚焦透镜518可以被定位于光瞳平面处。光瞳平面为辐射的径向位置定义入射角并且角度位置定义辐射的方位角所在的平面。
在一些实施例中，第一衍射阶子束528可以是零衍射阶子束，第二衍射阶子束530可以是第一衍射阶子束(例如，-1)，并且第三衍射阶子束532可以是第一衍射阶子束(例如，+1)。如图5中所示，光点反射镜516阻挡和/或反射第一衍射阶子束528并且沿着信号路径535传输第二衍射阶子束530和第三衍射阶子束532。在一些实施例中，光点反射镜516朝向束分析器536反射第一衍射阶子束528，该束分析器被配置为分析第一衍射阶子束528的各种性质，例如强度、束形状、对准位置、和/或偏振。
第二衍射阶子束530和第三衍射阶子束532沿着信号路径535透射到偏振分束器550，该偏振分束器被配置为基于子束530、532的偏振将第二衍射阶子束530和第三衍射阶子束532分离及透射成第一偏振光学分支(例如，“X”方向，s偏振)和第二偏振光学分支(例如，“Y”方向，p偏振)。其电场沿着入射平面的偏振辐射被认为是p偏振(即，横向磁(TM))，而其电场垂直于入射平面的偏振辐射被认为是s偏振(即，横向电(TE))。偏振分束器550将信号路径535分成正交偏振分量(即，第一偏振光学分支和第二偏振光学分支)，并且将s偏振的子束530、532透射成第一偏振光学分支(“X”方向，s偏振)中并且将p偏振的子束530、532透射成第二偏振光学分支(“Y”方向，p偏振)。
第一偏振光学分支被配置为透射s偏振的子束530、532，并且参考对准轴线526测量衍射目标520在水平或“X”方向上的对准位置的任何改变、移位和/或偏差。如图5中所示，第一偏振光学分支可以包括第一偏振滤波器552、“X”方向自参考干涉计(SRI-X)554、第二偏振滤波器556和偏振分束器558。s偏振的子束530、532依次透射通过第一偏振滤波器552、SRI-X 554、和第二偏振滤波器556。在一些实施例中，第一偏振滤波器552和第二偏振滤波器556可以分别是波片，例如处于22.5°(π/8)的半波片。在一些实施例中，第一偏振滤波器552和第二偏振滤波器556可以分别是波片，例如处于45°(π/4)的四分之一波片。
半波片诱发180°(π)的相移并且将形成于偏振向量与快轴向量之间的偏振角度θ旋转到-θ。对于线性偏振光，半波片将θ旋转成2θ，而对于椭圆(例如，圆形)偏振光，半波片将手性反转(例如，从右圆形到左圆形)。四分之一波片诱发90°(π/2)的相移，并且输出依赖于形成于快轴向量与慢轴向量之间的输入偏振角度对于线性偏振光，/>不会产生线性偏振的改变，/>产生圆形偏振，并且/> 产生椭圆偏振。
第一偏振滤波器552、SRI-X 554和第二偏振滤波器556被配置为使s偏振的子束530、532的图像旋转180°并且重组所述两个图像，所述两个图像彼此成180°异相。所述两个经重组的图像被传输到偏振分束器558。偏振分束器558被配置为分离所述两个经重组的图像，并且将所述两个经重组的图像之间的差传输到第一位置检测器566中并且将所述两个经重组的图像的和传输到第二位置检测器564中。如图5中所示，聚焦透镜562可以被包括于第一偏振光学分支中，以便将所述两个经重组的图像的和聚焦到第二位置检测器564上。在一些实施例中，类似于聚焦透镜562的额外的聚焦透镜可以被包括于第一位置检测器566与偏振分束器558之间，以便聚焦所述两个经重组的图像之间的差。
第二偏振光学分支类似于第一偏振光学分支，并且被配置为透射p偏振的子束530、532并且参考对准轴线526测量衍射目标520的对准位置在竖直或“Y”方向上的任何改变、移位和/或偏差。如图5中所示，第一偏振光学分支可以包括第一偏振滤波器568、“Y”方向自参考干涉计(SRI-Y)570、第二偏振滤波器572和偏振分束器574。p偏振的子束530、532依次透射通过第一偏振滤波器568、SRI-Y 570和第二偏振滤波器572。在一些实施例中，第一偏振滤波器568和第二偏振滤波器572可以分别是波片，例如处于22.5°(π/8)的半波片。在一些实施例中，第一偏振滤波器568和第二偏振滤波器572可以分别是波片，例如处于45°(π/4)的四分之一波片。
第一偏振滤波器568、SRI-Y 570和第二偏振滤波器572被配置为使p偏振的子束530、532的图像旋转180°并且重组所述两个图像，所述两个图像彼此成180°异相。所述两个经重组的图像被传输到偏振分束器574。偏振分束器574被配置为分离所述两个经重组的图像，并且将所述两个经重组的图像之间的差传输到第三位置检测器582中并且将所述两个经重组的图像的和传输到第四位置检测器580中。如图5中所示，聚焦透镜578可以被包括于第二偏振光学分支中，以便将所述两个经重组的图像的和聚焦到第四位置检测器580上。在一些实施例中，类似于聚焦透镜578的额外的聚焦透镜可以被包括于第三位置检测器582与偏振分束器574之间，以便聚焦所述两个经重组的图像的差。
如图5中所示，检测器控制器584可以分别经由第一控制信号586、第二控制信号585、第三控制信号588和第四控制信号587连接到第一位置检测器566、第二位置检测器564、第三位置检测器582和第四位置检测器580。检测器控制器584被配置为基于从第一偏振分支和第二偏振分支输出的信号束(例如，差及和)，参考对准轴线526测量及检测衍射目标520的对准位置。在一些实施例中，检测器控制器584被配置为测量衍射目标520的对准位置在水平或“X”方向上和/或在竖直或“Y”方向上的任何改变、移位和/或偏差。在一些实施例中，检测器控制器584可以组合第二衍射阶子束530和第三衍射阶子束532以产生正弦相位。
一个或更多个光学滤波器可以沿着照射束504的照射路径和/或第二衍射阶子束530和第三衍射阶子束532的信号路径535设置。如上文所论述的，当光学滤波器沿着照射路径和/或信号路径535设置时，调整照射束504和/或子束530、532沿着信号路径535的一个或更多个物理参数，并且发生衍射目标520的对准位置从参考对准位置(例如，衬底522上的经校准的衍射目标520)的改变或移位。
如图5中所示，一个或更多个光学滤波器可以包括沿着照射束504的照射路径和/或信号路径535设置的光谱滤波器506、数值孔径(NA)滤波器508、中性密度(ND)滤波器510、经图案化的滤波器512、和/或偏振滤波器514。在一些实施例中，光谱滤波器506可以包括带通滤波器、带通干涉滤波器、陷波滤波器、短通滤波器、长通滤波器、步阶滤波器和/或二向色滤波器。在一些实施例中，NA滤波器508可以包括透镜、物镜、和/或棱镜，所述透镜、物镜、和/或棱镜被配置为改变照射束504和/或子束530、532沿着信号路径535的光功率和/或束形状。在一些实施例中，ND滤波器510可以被配置为改变照射束504和/或子束530、532沿着信号路径535的强度和/或光点尺寸。在一些实施例中，经图案化的滤波器512可以包括沿着信号路径535设置于照射束504和/或子束530、532中的经图案化的掩模版和/或参考图案。在一些实施例中，偏振滤波器514可以包括沿着信号路径535设置于照射束504和/或子束530、532中的波片。例如，偏振滤波器514可以是半波片或四分之一波片。
在一些实施例中，如图5中所示，一个或更多个光学滤波器506、508、510、512、514可以沿着信号路径535在各个位置处设置于照射束504和/或子束530、532中，所述位置包括但不限于光学滤波器538、光学滤波器544、光学滤波器548、光学滤波器560和/或光学滤波器576。例如，光学滤波器538可以是波片。例如，光学滤波器560可以是经图案化的掩模版和/或参考图案。例如，光学滤波器544可以是经图案化的掩模版和/或参考图案。
处理器590经由控制信号592联接到检测器控制器584。处理器590被配置为测量由一个或更多个光学滤波器506、508、510、512、514、538、544、548、560、576引起的衍射目标520的对准位置的改变和/或移位。处理器590接收来自的检测器控制器584的所测量的对准位置值，以计算衍射目标520的参考(即，经校准的)对准位置。当一个或更多个光学滤波器506、508、510、512、514、538、544、548、560、576沿着信号路径535设置于照射束504和/或子束530、532中时，处理器590接收衍射目标520的后续(即，经修改的)对准位置并且计算所述两个所测量的对准位置之间的任何改变。基于该改变，处理器590确定对准传感器设备500的传感器响应函数。处理器590可以被配置为基于传感器响应函数校正对准传感器设备500的APE。在一些实施例中，处理器590可以被配置为通过计算针对一个或更多个物理参数的传感器响应函数的导数和/或最小值来校正APE。在一些实施例中，由处理器590基于线性模型来计算传感器响应函数。在一些实施例中，由处理器590基于非线性模型来计算传感器响应函数。
在实施例中，在检测器控制器584和/或处理器590确定衍射目标520的参考(即，经校准的)对准位置之后，沿着信号路径535将光谱滤波器506设置于照射束504和/或子束530、532中以调整一个或更多个物理参数。处理器590被配置为基于照射束504和/或子束530、532沿着信号路径535的不同波长之间的改变来确定传感器响应函数。例如，照射束504可以具有700nm的初始波长(λ)。在λ0＝700nm处将衍射目标520的第一对准位置(例如，参考对准位置)测量为x0＝0nm。光谱滤波器506(例如，陷波滤波器)将照射束504的波长从700nm调整到710nm，并且在λ1＝710nm处将衍射目标520的第二对准位置测量为x1＝4nm。在假定APE是波长的线性函数的情况下，由处理器590计算基于不同波长之间的改变的传感器响应函数，使得传感器响应函数是Δx/Δλ＝(4nm-0nm)/(710nm-700nm)＝0.4或APE＝(0.4)·Δλ。
在实施例中，在检测器控制器584和/或处理器590确定衍射目标520的参考(即，经校准的)对准位置之后，沿着信号路径535将NA滤波器508设置于照射束504和/或子束530、532中以调整一个或更多个物理参数。处理器590被配置为基于沿着信号路径535的一个或更多个不同的衍射阶子束528、530、532之间的改变来确定传感器响应函数。例如，照射束504可以具有1.35的初始NA。在NA0＝1.35的情况下将例如第三衍射阶子束532的第一对准位置(例如，参考对准位置)测量为x0＝0nm。NA滤波器508将照射束504的NA从1.35调整到1.20，并且在NA1＝1.20的情况下将第三衍射阶子束532的第二对准位置测量为x1＝3nm。在假定APE为衍射阶子束的线性函数的情况下，由处理器590计算基于不同的衍射阶子束之间的改变的传感器响应函数，使得传感器响应函数是Δx/ΔNA＝(3nm-0nm)/(1.35-1.20)＝20或APE＝(20)·ΔNA(nm)。
在实施例中，在检测器控制器584和/或处理器590确定衍射目标520的参考(即，经校准的)对准位置之后，沿着信号路径535将偏振滤波器514设置于照射束504和/或子束530、532中以调整一个或更多个物理参数。处理器590被配置为基于照射束504和/或子束530、532沿着信号路径535的不同偏振之间的改变来确定传感器响应函数。例如，照射束504可以具有30°的初始线性偏振(θ)。在θ0＝30°的情况下将衍射目标520的第一对准位置(例如，参考对准位置)测量为x0＝5nm。偏振滤波器514将照射束504的偏振从30°调整到45°，并且在θ1＝45°的情况下将衍射目标520的第二对准位置测量为x1＝8nm。在假定APE是偏振的线性函数的情况下，由处理器590计算基于不同偏振之间的改变的传感器响应函数，使得传感器响应函数是Δx/Δθ＝(8nm-5nm)/(45°-30°)＝0.2或APE＝(0.2)·Δθ(nm/°)。
在一些实施例中，对准传感器设备500可以包括束分析器536和/或标记不对称性重新构造(MAR)光学分支540。在一些实施例中，如图5中所示，MAR光学分支540可以设置于光点反射镜516与偏振分束器550之间。MAR光学分支540被配置为测量及确定衍射目标520的不对称性。MAR光学分支540可以包括分束器542和MAR检测器546。分束器542沿着信号路径535反射子束530、532的一部分，并且沿着信号路径535朝向偏振分束器550透射子束530、532的剩余部分。在一些实施例中，如图5中所示，MAR光学分支540可以包括光学滤波器544。例如，光学滤波器544可以是经图案化的掩模版和/或参考图案。在一些实施例中，MAR检测器546经由控制信号598联接到束分析器536。例如，MAR检测器546可以接收并结合由束分析器536测量的照射束504、534和/或第一衍射阶子束528的各种参数的参考值，并且基于这些参考值优化针对衍射目标520检测到的不对称性。
在一些实施例中，处理器590经由控制信号596联接到束分析器536。例如，处理器590可以接收并结合由束分析器536测量的照射束504、534和/或第一衍射阶子束528的各种参数的参考值，并且基于这些参考值优化对准位置和/或传感器响应函数。在一些实施例中，处理器590经由控制信号594联接到MAR检测器546。例如，处理器590可以接收并结合由MAR检测器546测量的衍射目标520的不对称性值，并且基于这些不对称性值优化对准位置和/或传感器响应函数。
根据一些实施例，处理器590可以被配置为从对准传感器测量衍射阶的强度及强度不平衡性。为了避免额外检测器、功率划分器等昂贵的实施方案，本发明的实施例提供待在衍射阶之前(例如，在将信号路径535分成正交的偏振分量(即，第一偏振光学分支和第二偏振光学分支)的偏振分束器550之前)放置的光学阻挡元件599。在一个示例中，测量及分析强度不平衡性能够确定标记变形并且校正所述标记变形。
根据一些实施例，阻挡光学元件599可以是旋转遮光件、截光器、可移动的反射镜、MEMS反射镜、MEMS遮光件、数字式微反射镜装置(DMD)等。阻挡光学元件599可以用于依次测量相位和强度，这允许扫描期望的标记三次，其中，一次用于相位，并且两次用于每个通道的强度。可替代地，扫描速度可以减小三倍，以依次测量相位和强度。就此而言，开关可以放置于检测器，即第一位置检测器580和第二位置检测器564，的前方。
根据一些实施例，可以基于自参考概念实施集成式光学器件配置。例如，可以使用电吸收光学调制器或宽带光学开关，所述电吸收光学调制器或宽带光学开关允许一个通道在某个时刻将足够的光传递到芯片上干涉计并且使用电路在通道之间依次交替。
根据一些方面，对准传感器设备500可以从目标结构接收辐射的第一散射束(例如，束530)和第二散射束(例如，束532)，其中，第一散射束包括第一非零衍射阶并且第二散射束包括不同于第一非零衍射阶的第二非零衍射阶。对准传感器设备500还可以包括光学阻挡元件599，该光学阻挡元件将第一散射束朝向成像检测器(例如，检测器564和580)引导并且阻挡第二散射束，然后将第二散射束朝向成像检测器引导并且阻挡第一散射束。另外，成像检测器确定第一散射束的第一强度信号，确定第二散射束的第二强度信号，并且产生对应于第一强度信号与第二强度信号之间的差的检测信号。另外，处理器590可以至少基于检测信号确定目标结构的性质。此类性质可以包括但不限于掩模版的对准和/或转移到掩模版上的图案的对准。
在一些实施例中，阻挡元件599的使用可以导致产生DC信号，AC分量将需要与该DC信号隔离。根据一些方面，对准传感器设备500可以包括调制第一散射束以隔离第一散射束的AC分量的光学调制组件(ME)。ME也可以调制第二散射束以隔离第二散射束的AC分量。因而，成像检测器可以基于第一散射束和第二散射束的AC分量来测量第一强度信号和第二强度信号。
根据一些方面，目标结构的性质可以包括对准标记的对称性及对准位置。根据一些方面，可以部分地基于目标结构的所确定的性质来确定相位调整。
对准传感器设备500的目前配置的实施方案提供在性能及配置两方面的众多益处。例如，与用于实施强度通道的需要使用额外的检测器及光学元件的当前方案相比，该实施方案更简单并且具有成本效益。例如，当前的系统需要在每个通道中使用功率划分器以及具有两个DMUX的两个额外的检测系统，两个额外的检测系统也需要一起被校准以保证三个系统的性能相似，其中，一个系统用于相位并且两个系统用于强度测量。本实施方案不需要这样，这是因为检测器基础设施可以保持相同并且将仅需要校准一次。另外，可以同时以两种偏振(S&P)提供信号，这减少了偏振串扰。额外的益处包括对检测器和解多路复用器的校准的需求减少。
图6至图8描述配置正(SUM)通道输出和负(DIFF)通道输出以在偏振光学器件组件(POA)内分开地检测来自正衍射阶和负衍射阶的强度信号的特征。根据一些方面，可以使正阶和负阶的偏振指定是彼此相反的(例如，用于+阶的s偏振及用于-阶的p偏振)。根据一些方面，半波片可以放置于源之后并且可以被配置为切换一半光瞳的偏振，并且因此针对衍射阶的每个正负号指定不同的s偏振和p偏振。根据一些方面，然后，POA可以分离正交的偏振，从而正衍射阶和负衍射阶将被引导到SUM和DIFF通道输出光纤中。解多路复用器可以稍后分离所有颜色，并且检测器可以检测强度信号。
图6说明使用半波片及可切换的半波片的偏振状态的布局。图6包括偏振光学器件组件，该偏振光学器件组件可以包括源602、半波片(半HWP)604、可切换的HWP 606、产生SUM通道610和DIFF通道612的偏振分束器608。根据一些方面，为了保持相位通道功能性，可切换的HWP 606可以插入到路径中以产生干涉。例如，可切换的HWP 606可以被定向为22.5°，这可以将检测的功能性从相位检测依次切换到强度检测。
根据一些方面，图7说明被配置为同时检测强度及相位通道信号的POA。根据一些方面，强度信号可以首先通过强度调制组件(调制器708)而分成平行于相位路径702的第二路径704。根据一些方面，输出信号可以具有由于强度调制而产生的额外的谐波，并且该独特的频率可以被解调以检测强度的不平衡性。根据一些方面，POA将部署非偏振分束器(包括非偏振分束器710)以划分及重组束。
图9示出根据一些实施例的用于执行本文中描述的功能的方法步骤。可以以任何能够想到的顺序执行图9的方法步骤并且不需要执行所有步骤。此外，下文所描述的图9的方法步骤仅反映步骤的示例并且不是限制性的。即，基于参考图1至图8所描述的实施例，能够想到其他方法步骤及功能。
该方法包括：产生辐射束，如步骤902中说明的。方法900还包括：将辐射束朝向目标结构引导，如步骤904中说明的。方法900还包括：接收来自目标结构的辐射的第一散射束和第二散射束，如步骤906中说明的，其中，第一散射束包括第一非零衍射阶，并且第二散射束包括不同于第一非零衍射阶的第二非零衍射阶。方法900还包括：将第一散射束朝向成像检测器引导并且阻挡第二散射束，如步骤908中说明的。此外，方法900还包括：在成像检测器处确定对应于第一散射束的第一强度信号，如步骤910中说明的。在步骤912处，方法900包括：执行相同的工序以引导第二散射束并且在成像检测器处确定对应于第二散射束的第二强度信号。在成像检测器处，方法900还可以包括：产生对应于第一强度信号与第二强度信号之间的差的检测信号，以及至少基于该检测信号确定目标结构的性质。
可以使用以下方面进一步描述实施例：
1.一种量测检测方法，包括：
产生辐射束；
将所述辐射束朝向目标结构引导；
接收来自所述目标结构的辐射的第一散射束和第二散射束，其中，所述第一散射束包括第一非零衍射阶，并且所述第二散射束包括不同于所述第一非零衍射阶的第二非零衍射阶；
将所述第一散射束朝向成像检测器引导并且阻挡所述第二散射束；
在所述成像检测器处确定对应于所述第一散射束的第一强度信号；
将所述第二散射束朝向所述成像检测器引导并且阻挡所述第一散射束；
在所述成像检测器处确定对应于所述第二散射束的第二强度信号；
在所述成像检测器处产生对应于所述第一强度信号与所述第二强度信号之间的差的检测信号；以及
至少基于所述检测信号确定所述目标结构的性质。
2.如方面1所述的量测检测方法，还包括：
调制所述第一散射束以隔离所述第一散射束的第一AC分量；以及
基于所述第一AC分量测量所述第一强度信号。
3.如方面1所述的量测检测方法，还包括：
调制所述第二散射束以隔离所述第二散射束的第二AC分量；以及
基于所述第二AC分量测量所述第二强度信号。
4.如方面1所述的量测检测方法，还包括：
产生或调整所述第一散射束与所述第二散射束的相位差；以及
使所述第一散射束和所述第二散射束在所述成像检测器处干涉。
5.如方面4所述的量测检测方法，还包括：
基于经调整的相位差产生第二检测信号；以及
基于所述第一检测信号和所述第二检测信号确定所述目标结构的性质。
6.如方面1所述的量测检测方法，其中，确定所述目标结构的性质包括：确定对准标记的对称性。
7.如方面5所述的量测检测方法，其中，确定所述目标结构的性质包括：确定对准位置。
8.如方面4所述的量测检测方法，其中，部分地基于所述目标结构的被确定的性质来执行所述相位差的所述产生或调整。
9.如方面8所述的量测检测方法，其中，所述确定包括：确定对准标记的对称性。
10.如方面1所述的量测检测方法，其中，阻挡所述第一散射束及阻挡所述第二散射束是通过旋转遮光设备来实现的。
11.如方面1所述的量测检测方法，其中，阻挡所述第一散射束及阻挡所述第二散射束是通过使用反射镜阵列来实现的。
12.一种量测系统，包括：
辐射源，所述辐射源被配置为产生辐射束；
光学系统，所述光学系统被配置为
将所述辐射束朝向目标结构引导，以及
接收来自所述目标结构的辐射的第一散射束和第二散射束，其中，所述第一散射束包括第一非零衍射阶，并且所述第二散射束包括不同于所述第一非零衍射阶的第二非零衍射阶；
光学元件，所述光学元件被配置为
将所述第一散射束朝向成像检测器引导并且阻挡所述第二散射束，
将所述第二散射束朝向所述成像检测器引导并且阻挡所述第一散射束；
其中，所述成像检测器被配置为
确定所述第一散射束的第一强度信号，
确定所述第二散射束的第二强度信号，以及
产生对应于所述第一强度信号与所述第二强度信号之间的差的检测信号；以及
处理器，所述处理器被配置为至少基于所述检测信号确定所述目标结构的性质。
13.如方面12所述的量测系统，还包括：
光学调制元件，所述光学调制元件被配置为调制所述第一散射束以隔离所述第一散射束的第一AC分量；并且
其中，所述成像检测器进一步被配置为基于所述第一AC分量测量所述第一强度信号。
14.如方面12所述的量测系统，还包括：
光学调制元件，所述光学调制元件被配置为调制所述第二散射束以隔离所述第一散射束的第二AC分量；并且
其中，所述成像检测器进一步被配置为基于所述第二AC分量测量所述第二强度信号。
15.如方面12所述的量测系统，还包括：
第二光学元件，所述第二光学元件被配置为使所述第一散射束和所述第二散射束在成像检测器处干涉。
16.如方面15所述的量测系统，其中，所述成像检测器进一步被配置为
基于经调整的相位差产生第二检测信号；以及
基于所述第一检测信号和所述第二检测信号确定所述目标结构的性质。
17.如方面12所述的量测系统，其中，所述目标结构的所述性质包括对准标记的对称性。
18.如方面16所述的量测系统，其中，所述目标结构的所述性质包括对准位置。
19.如方面16所述的量测系统，其中，所述成像检测器进一步被配置为部分地基于所述目标结构的被确定的性质来确定所述相位调整。
20.如方面19所述的量测系统，其中，所确定的性质是对准标记的对称性。
21.如方面12所述的量测系统，其中，所述光学元件是旋转遮光件。
22.如方面12所述的量测系统，其中，所述光学元件是MEMS反射镜。
23.如方面14所述的量测系统，其中，所述光学调制组件是截光器。
24.一种光刻设备，包括：
照射系统，所述照射系统被配置为照射图案形成装置的图案；
投影系统，所述投影系统被配置为将所述图案的图像投影到衬底上；以及
量测系统，所述量测系统包括：
辐射源，所述辐射源被配置为产生辐射束；
光学系统，所述光学系统被配置为
将所述辐射束朝向目标结构引导，以及
接收来自所述目标结构的辐射的第一散射束和第二散射束，其中，所述第一散射束包括第一非零衍射阶，并且所述第二散射束包括不同于所述第一非零衍射阶的第二非零衍射阶；
光学元件，所述光学元件被配置为
将所述第一散射束朝向成像检测器引导并且阻挡所述第二散射束，
将所述第二散射束朝向所述成像检测器引导并且阻挡所述第一散射束；
成像检测器，所述成像检测器被配置为
确定所述第一散射束的第一强度信号，
确定所述第二散射束的第二强度信号，以及
产生对应于所述第一强度信号与所述第二强度信号之间的差的检测信号；以及
处理器，所述处理器被配置为至少基于所述检测信号确定所述目标结构的性质。
尽管在本文中可以特定地参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应该理解的是，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用，诸如制造集成式光学系统、用于磁畴存储器的引导及检测图案、平板显示器、LCD、薄膜磁头等。本领域技术人员将明白的是，在这些替代性应用的内容背景中，可以认为本文中对术语“晶片”或“管芯”的任何使用分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”是同义的。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且显影经曝光的抗蚀剂的工具)、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，可以将本文中的披露内容应用于这些及其他衬底处理工具。另外，可以将衬底处理多于一次，例如，以便产生多层IC，使得本文中使用的术语“衬底”也可以指已经包含多个经处理的层的衬底。
尽管上文可以特定地参考在光学光刻的内容背景中对本发明的实施例的使用，但是将明白的是，本发明可以用于其他应用(例如，压印光刻)中，并且在内容背景允许时不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定产生于衬底上的图案。可以将图案形成装置的形貌压入被供应到衬底的抗蚀剂层中，接着在衬底上，通过施加电磁辐射、热、压力或其组合使抗蚀剂固化。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。
应当理解的是，本文中的措词或术语是出于描述而非限制的目的，使得本文中的术语或措词待由相关领域的技术人员按照本文中的教导予以解释。
如本文中使用的术语“辐射”、“束”、“光”、“照射”等可以涵盖所有类型的电磁辐射，例如紫外(UV)辐射(例如，具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长λ)、极紫外(EUV或软X射线)辐射(例如，具有在5nm至20nm的范围内(例如13.5nm)的波长)，或在小于5nm的波长下工作的硬X射线、以及粒子束，诸如离子束或电子束。通常，具有在约400nm至约700nm之间的波长的辐射被认为是可见光辐射；具有在约780nm至3000nm(或更大)之间的波长的辐射被认为是IR辐射。UV是指具有大致100nm至400nm的波长的辐射。在光刻术中，术语“UV”也应用于可以由汞放电灯产生的波长：G线436nm；H线405nm；和/或I线365nm。真空UV或VUV(即，由气体吸收的UV)是指具有大致100nm至200nm的波长的辐射。深UV(DUV)通常是指具有在126nm至428nm的范围内的波长的辐射，并且在一些实施例中，准分子激光器可以产生在光刻设备内使用的DUV辐射。应该明白的是，具有在例如5nm至20nm的范围内的波长的辐射涉及具有某个波长带的辐射，该波长带的至少一部分是在5nm至20nm的范围内。
如本文中使用的术语“衬底”描述材料层所添加到的材料。在一些实施例中，可以将衬底自身图案化，并且也可以将添加于衬底的顶部上的材料图案化，或添加于衬底的顶部上的材料可以保持而不被图案化。
尽管在本文中可以特定地参考根据本发明的设备和/或系统在IC制造中的使用，但是应该明确地理解的是，这种设备和/或系统具有许多其他可能的应用。例如，这种设备和/或系统可以用于制造集成式光学系统、用于磁畴存储器的引导及检测图案、LCD面板、薄膜磁头等。本领域技术人员将明白的是，在此类替代性应用的内容背景中，本文中的术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用均应该被认为分别由更上位的术语“掩模”、“衬底”及“目标部分”替换。
虽然上文已经描述了本发明的特定实施例，但是将明白的是，可以以与所描述的方式不同的其他方式来实践本发明的实施例。所述描述意图是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在不背离下文所阐明的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。
应当明白的是，“具体实施方式”部分而非“发明内容”和“说明书摘要”部分意图用于解释权利要求。“发明内容”和“说明书摘要”部分可以阐述如由(多位)发明人所预期的本发明的一个或更多个而非全部示例性实施例，并且因此，“发明内容”和“说明书摘要”部分不意图以任何方式来限制本发明及随附的权利要求。
上文已经借助于说明特定功能及所述功能的关系的实施方案的功能建置区块来描述本发明。为了便于描述，本文中已经任意地限定这些功能建置区块的边界。只要恰当地执行指定功能及所述功能的关系，就可以限定替代性边界。
对特定实施例的前述描述将如此充分地揭露本发明的一般性质，在不背离本发明的一般概念的情况下，其他人可以通过应用本技术领域内的知识、针对各种应用而容易地修改和/或调适这些特定实施例，而无需进行不当的实验。因此，基于本发明所呈现的教导和指导，此类调适和修改意图在所披露的实施例的等同物的涵义及范围内。
受保护的主题的广度及范围不应该受到上述示例性实施例中的任何一个的限制，而应该仅根据以下权利要求及其等同物来限定。

Claims (20)

1.一种量测检测方法，包括：
产生辐射束；
将所述辐射束朝向目标结构引导；
接收来自所述目标结构的辐射的第一散射束和第二散射束，其中，所述第一散射束包括第一非零衍射阶，并且所述第二散射束包括不同于所述第一非零衍射阶的第二非零衍射阶；
将所述第一散射束朝向成像检测器引导并且阻挡所述第二散射束；
在所述成像检测器处确定对应于所述第一散射束的第一强度信号；
将所述第二散射束朝向所述成像检测器引导并且阻挡所述第一散射束；
在所述成像检测器处确定对应于所述第二散射束的第二强度信号；
在所述成像检测器处产生对应于所述第一强度信号与所述第二强度信号之间的差的检测信号；以及
至少基于所述检测信号确定所述目标结构的性质。
2.如权利要求1所述的量测检测方法，还包括：
调制所述第一散射束以隔离所述第一散射束的第一AC分量；以及
基于所述第一AC分量测量所述第一强度信号。
3.如权利要求1所述的量测检测方法，还包括：
调制所述第二散射束以隔离所述第二散射束的第二AC分量；以及
基于所述第二AC分量测量所述第二强度信号。
4.如权利要求1所述的量测检测方法，还包括：
产生或调整所述第一散射束与所述第二散射束的相位差；以及
使所述第一散射束和所述第二散射束在所述成像检测器处干涉。
5.如权利要求4所述的量测检测方法，还包括：
基于经调整的相位差产生第二检测信号；以及
基于所述第一检测信号和所述第二检测信号确定所述目标结构的性质。
6.如权利要求1所述的量测检测方法，其中，确定所述目标结构的性质包括：确定对准标记的对称性。
7.如权利要求5所述的量测检测方法，其中，确定所述目标结构的性质包括：确定对准位置。
8.如权利要求4所述的量测检测方法，其中，部分地基于所述目标结构的被确定的性质来执行所述相位差的所述产生或调整。
9.如权利要求8所述的量测检测方法，其中，所述确定包括：确定对准标记的对称性。
10.如权利要求1所述的量测检测方法，其中，阻挡所述第一散射束和阻挡所述第二散射束是通过旋转遮光设备来实现的。
11.如权利要求1所述的量测检测方法，其中，阻挡所述第一散射束和阻挡所述第二散射束是通过使用反射镜阵列来实现的。
12.一种量测系统，包括：
辐射源，所述辐射源被配置为产生辐射束；
光学系统，所述光学系统被配置为将所述辐射束朝向目标结构引导，以及
接收来自所述目标结构的辐射的第一散射束和第二散射束，其中，所述第一散射束包括第一非零衍射阶，并且所述第二散射束包括不同于所述第一非零衍射阶的第二非零衍射阶；
光学元件，所述光学元件被配置为将所述第一散射束朝向成像检测器引导并且阻挡所述第二散射束，
将所述第二散射束朝向所述成像检测器引导并且阻挡所述第一散射束；
其中，所述成像检测器被配置为确定所述第一散射束的第一强度信号，
确定所述第二散射束的第二强度信号，以及
产生对应于所述第一强度信号与所述第二强度信号之间的差的检测信号；以及
处理器，所述处理器被配置为至少基于所述检测信号确定所述目标结构的性质。
13.如权利要求12所述的量测系统，还包括：
光学调制元件，所述光学调制元件被配置为调制所述第一散射束以隔离所述第一散射束的第一AC分量；并且
其中，所述成像检测器进一步被配置为基于所述第一AC分量测量所述第一强度信号。
14.如权利要求12所述的量测系统，还包括：
光学调制元件，所述光学调制元件被配置为调制所述第二散射束以隔离所述第一散射束的第二AC分量；并且
其中，所述成像检测器进一步被配置为基于所述第二AC分量测量所述第二强度信号。
15.如权利要求12所述的量测系统，还包括：
第二光学元件，所述第二光学元件被配置为使所述第一散射束和所述第二散射束在成像检测器处干涉。
16.如权利要求15所述的量测系统，其中，所述成像检测器进一步被配置为：
基于经调整的相位差产生第二检测信号；以及
基于所述第一检测信号和所述第二检测信号确定所述目标结构的性质。
17.如权利要求12所述的量测系统，其中，所述目标结构的所述性质包括对准标记的对称性。
18.如权利要求16所述的量测系统，其中，所述目标结构的所述性质包括对准位置。
19.如权利要求16所述的量测系统，其中，所述成像检测器进一步被配置为部分地基于所述目标结构的被确定的性质来确定所述相位调整。
20.一种光刻设备，包括：
照射系统，所述照射系统被配置为照射图案形成装置的图案；
投影系统，所述投影系统被配置为将所述图案的图像投影到衬底上；以及
量测系统，所述量测系统包括：
辐射源，所述辐射源被配置为产生辐射束；
光学系统，所述光学系统被配置为
将所述辐射束朝向目标结构引导，以及
接收来自所述目标结构的辐射的第一散射束和第二散射束，其中，所述第一散射束包括第一非零衍射阶，并且所述第二散射束包括不同于所述第一非零衍射阶的第二非零衍射阶；
光学元件，所述光学元件被配置为
将所述第一散射束朝向成像检测器引导并且阻挡所述第二散射束，
将所述第二散射束朝向所述成像检测器引导并且阻挡所述第一散射束；
成像检测器，所述成像检测器被配置为
确定所述第一散射束的第一强度信号，
确定所述第二散射束的第二强度信号，以及
产生对应于所述第一强度信号与所述第二强度信号之间的差的检测信号；以及
处理器，所述处理器被配置为至少基于所述检测信号确定所述目标结构的性质。
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