TWI585546B

TWI585546B - 照明系統、包括此一照明系統之檢測裝置、檢測方法及製造方法

Info

Publication number: TWI585546B
Application number: TW104124293A
Authority: TW
Inventors: 德鄒葛伯德凡; 馬丁賈庫柏斯喬漢賈克; 馬汀艾伯特
Original assignee: Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-06-01
Also published as: US10338401B2; TW201610602A; US9753296B2; WO2016015987A1; US20180088347A1; NL2015160A; US20160025992A1

Description

照明系統、包括此一照明系統之檢測裝置、檢測方法及製造方法

本發明係關於可用以(例如)在藉由微影技術進行器件製造中執行度量衡的檢測裝置及方法。本發明進一步係關於一種用於此檢測裝置中之照明系統，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。

微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。

在微影程序中，需要頻繁地進行所產生結構之量測(例如)以用於程序控制及驗證。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(器件中兩個層之對準準確度)之專門工具。近來，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性--例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏光--以獲得可供判定目標之所關注屬性之繞射「光譜(spectrum)」。

已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述之類型之角度解析散射計。由此等散射計使用之目標為相對大(例如，40微米乘40微米)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。除了藉由重新建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此裝置來量測以繞射為基礎之疊對，如已公佈專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像之以繞射為基礎之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。可在國際專利申請案US20100328655A1及US2011069292A1中找到暗場成像度量衡之實例，該等申請案之文件之全文據此係以引用方式併入。已公佈專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構環繞。可使用一複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。所有此等申請案之內容亦以引用方式併入本文中。

如為吾人所知，每一產品及程序在度量衡目標之設計及藉以將執行疊對量測之適當度量衡「配方」之選擇時需要謹慎。在已知度量衡技術中，在所要照明條件下照明度量衡目標時，捕捉該目標之繞射圖案及/或暗場影像。在度量衡配方中藉由各種照明參數來定義此等照明條件，照明參數諸如，輻射之波長、輻射之角強度分佈(照明輪廓)及輻射之偏光。檢測裝置包括包含一或多個輻射光源的照明系統，及用於運用所要照明參數遞送照明的照明系統。實務上，將需要藉由改變諸量測之間的此等參數而使照明系統可在不同照明模式之間切換。在下文中，出於方便起見，術語「光」將用以係指照明輻射，而不暗示對可見波長之任何限制。

在一個市售裝置中，照明系統首先包括一對遮光片及偏光光束分光器器件，以在輻射之兩個可能的偏光之間進行選擇。此之後為孔徑選擇器件，其定義光之所要角度分佈。在已知照明系統中存在若干移動部件，從而使得該照明系統對振動及磨損敏感。此等移動部件係在偏光選擇及孔徑選擇器件兩者中。另一已公佈專利申請案US20130141730A1提議產生具有定制色彩及/或偏光分佈之照明輪廓。在彼狀況下之定制輪廓係藉由在光纖束之不同光纖之間切換來達成。提供光纖切換系統以使具有所要色彩及偏光光之光纖耦接至將光遞送至照明光瞳中之特定部位之光纖。

作為對移動孔徑選擇器件之替代例，以上公開案中之一些提及：亦可使用可程式化空間光調變器(programmable spatial light modulator,SLM)，諸如，可變形鏡面陣列或液晶(liquid crystal,LC)透射SLM。原則上，此等器件應實現具有較少移動部件之較緊密設計。然而，實務上此等器件尚未被實施用於照明器。此情形之一個原因可為：將諸如DMD之反射可程式化SLM提供於照明路徑中需要回旋式光束路徑且造成佈局困難。關於LC遮光片類型器件之問題為：其通常僅遞送一個偏光光，而度量衡申請案需要控制偏光作為配方中之照明參數之自由度。

US20070279630(KLA)揭示用於半導體製造中之疊對度量衡的「次序選定」顯微鏡。據稱空間光調變器(SLM)器件可提供於照明路徑及成像路徑中之一或兩者中。SLM之實例包括玻璃上鉻圖案，且可提供切趾功能而非選擇。對於成像路徑，提及可使用液晶透射或反射像素化元件或數位微鏡面器件(digital micro-mirror device,DMD)。然而，並未提及將此元件用於照明路徑，且根本未論述作為照明參數之偏光。

本發明旨在提供用於度量衡及其他應用之替代照明系統，其中可由可程式化器件選擇照明輪廓，而不具有將以其他方式引起的一些損害。舉例而言，本發明可維持控制諸如偏光或波長之其他照明參數之較大自由度。舉例而言，在一些實施例中，本發明旨在使能夠使用液晶透射SLM，而不過度地將偏光限定為照明參數。

在一第一態樣中，本發明提供一種用於調節一光學系統之一照明路徑中之一輻射光束的照明系統，該照明系統包含：一光束組合器，其具有一第一輸入路徑、一第二輸入路徑及一輸出路徑；一第一空間光調變器，其用於接收第一輻射且根據一第一可程式化圖案而空間地調變該第一輻射；一第二空間光調變器，其用於接收第二輻射且根據一第二可程式化圖案而空間地調變該第二輻射；及一或多個偏光元件，其中該光束組合器經組態以經由該第一輸入路徑接收該經空間調變之第一輻射、經由該第二輸入路徑接收該經空間調變之第二輻射及經由該輸出路徑輸出經空間調變之組合式輻射；且其中該等偏光元件、該等空間光調變器及該光束組合器經組態成使得該組合式輻射在由該第一可程式化圖案判定的該輸出路徑之部分中具有一第一偏光分量且在由該第二可程式化圖案判定的該輸出路徑之部分中具有一第二偏光分量。

可以多種方式且使用多種組件來實施該照明系統。

在一實例實施例中，該第一空間光調變器經組態以變化由該第一可程式化圖案判定之該第一輸入路徑之部分中的該第一輻射之一偏光狀態，而該第二空間光調變器經組態以變化由該第二可程式化圖案判定之該第二輸入路徑之部分中的該第二輻射之一偏光狀態。該等偏光元件包括預偏光器，該等預偏光器用於在該等空間光調變器之前將偏光應用於該第一輻射及該第二輻射。該光束組合器包含一偏光光束分光器。該偏光光束分光器取決於該經空間調變之第一輻射之該偏光狀態而選擇性地將該經空間調變之第一輻射自該光束組合器之該第一輸入路徑透射至該輸出路徑。該偏光光束分光器取決於該經空間調變之第二輻射之該偏光狀態而選擇性地將該經空間調變之第二輻射自該光束組合器之該第二輸入路徑透射至該輸出路徑。

在一特定實例中，該第一空間光調變器及該第二空間光調變器處於一共同平面中且係由一單一液晶胞之不同部分形成。

在自該第一空間光調變器至該輸出路徑的一光學路徑長度將不同於自該第二空間光調變器至該輸出路徑之光學路徑長度之狀況下，可在該等空間光調變器中之一者與該光束組合器之間提供一路徑長度補償器。

在一第二實例中，該光束組合器包含一偏光光束分光器，該偏光光束分光器取決於該經空間調變之第一輻射之該偏光狀態而選擇性地將該經空間調變之第一輻射自該光束組合器之該第一輸入路徑透射至該輸出路徑。該等偏光元件包括一第一預偏光器，該第一預偏光器用於在該第一空間光調變器之前將偏光應用於該第一輻射。該偏光光束分光器經配置以同時地用作該第一預偏光器及該光束組合器。

此實例中之該偏光光束分光器可經進一步組態以取決於該經空間調變之第二輻射之該偏光狀態而選擇性地將該第二輻射自該光束組合器之該第二輸入路徑遞送至該輸出路徑。該等偏光元件可包括一第二預偏光器，該第二預偏光器用於在該第二空間光調變器之前將偏光應用於該第二輻射。該偏光光束分光器可接著經配置以同時地用作該第一預偏光器、該第二預偏光器及該光束組合器。

在一特定實例中，該偏光光束分光器包括一部分反射表面。該部分反射表面經組態以藉由透射通過該部分反射表面而將該第一輻射預偏光且藉由自該部分反射表面反射而將該經空間調變之第一輻射遞送至該輸出路徑，且同時地藉由自該部分反射表面反射而將該第二輻射預偏光且藉由透射通過該部分反射表面而將該經空間調變之第二輻射遞送至該輸出路徑。

在一第二態樣中，本發明提供一種用於調節(例如)一檢測裝置中之一輻射光束之照明系統，該照明系統至少包含：一第一空間光調變器，其用於向一第一光學路徑中之第一輻射賦予一可程式化第一照明輪廓；及一第二空間光調變器，其用於向一第二光學路徑中之第二輻射賦予一可程式化第二照明輪廓；該照明系統經進一步配置以組合該第一輻射與該第二輻射以便將該第一照明輪廓及該第二照明輪廓疊置於該檢測裝置之一照明路徑中，其中除了照明輪廓中之任何差異以外，自該第一空間光調變器遞送至該照明路徑之該第一輻射亦具有一第一特性且自該第二空間光調變器遞送至該照明路徑之該第二輻射亦具有一第二特性。

本發明又進一步提供一種檢測裝置，其包含：- 用於一基板之一支撐件；- 一照明系統，其用於運用具有所要特性之輻射來照明形成於該基板上之一或多個所關注結構；及- 一偵測系統，其用於偵測由該基板散射之輻射以獲得該基板上之一或多個所關注結構之一屬性的一量測，其中該照明系統包含根據如上文所定義而闡述的本發明任何態樣之一照明系統，且其中該檢測裝置進一步包含一控制器，該控制器用於控制該第一空間光調變器及該第二空間光調變器以針對在一系列不同量測中之每一量測實施一量測特定之第一可程式化圖案及第二可程式化圖案。

該第一空間光調變器及該第二空間光調變器可實際上位於該照明系統之一光瞳平面中。以此方式，自不同入射角入射於一目標上之輻射之量及偏光狀態可受控制。

替代地或另外，第一空間光調變器及第二空間光調變器可實際上位於該照明系統之一場平面中。以此方式，入射於一目標之不同部分上之輻射之量及偏光狀態可受控制。

在該第一態樣中，本發明又進一步提供一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：- 使用如上文所闡述之本發明之任何態樣之一檢測裝置以量測形成於該等基板中之至少一者上的至少一個所關注結構之一屬性；及- 根據該測定屬性針對稍後基板而控制該微影程序。

本發明又進一步提供一種電腦程式產品，其包含機器可讀指令，該等機器可讀指令用於使一處理器控制如上文所闡述之根據本發明之一檢測裝置中的該第一空間光調變器及該第二空間光調變器，藉此以實施複數個照明模式，每一照明模式定義第一可程式化圖案與第二可程式化圖案之一特定組合。

下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。

0‧‧‧零階射線/繞射射線

+1‧‧‧一階射線/繞射射線

-1‧‧‧一階射線/繞射射線

+1(13N)‧‧‧+1繞射射線

-1(13S)‧‧‧-1繞射射線

2‧‧‧寬頻帶輻射投影儀

4‧‧‧光譜儀

6‧‧‧光譜

8‧‧‧結構或輪廓

11‧‧‧輻射光源

12‧‧‧照明系統

12a‧‧‧準直使用透鏡系統

12b‧‧‧彩色濾光器

12c‧‧‧偏光器

13‧‧‧孔徑器件/板/孔徑光闌

13'‧‧‧場光闌

13a‧‧‧環形孔徑

13b‧‧‧孔徑/孔徑光闌

13N‧‧‧孔徑

13S‧‧‧孔徑

14‧‧‧參考鏡面

15‧‧‧部分反射表面

16‧‧‧顯微鏡接物鏡/透鏡/光束分光器

17‧‧‧第二光束分光器

19‧‧‧偵測器/光瞳影像感測器

21‧‧‧孔徑光闌

21a‧‧‧孔徑光闌

21b‧‧‧稜鏡

22‧‧‧成像光學系統

23‧‧‧影像感測器/暗場成像感測器

111‧‧‧輻射光源

112a-P‧‧‧準直透鏡系統

112a-S‧‧‧準直透鏡系統

130-P‧‧‧光纖

130-S‧‧‧光纖

132-P‧‧‧遮光片器件

132-S‧‧‧遮光片器件

134‧‧‧偏光光束分光器及組合器(PBSC)

136-P‧‧‧輸入面

136-S‧‧‧輸入面

138‧‧‧輸出面

140‧‧‧敞開孔徑

150‧‧‧部分反射表面

152‧‧‧部分反射表面

154‧‧‧中性密度(ND)濾光器

156‧‧‧中性密度(ND)濾光器

211‧‧‧光源

234‧‧‧偏光光束分光器及組合器(PBSC)

236-P‧‧‧輸入面

236-S‧‧‧輸入面

250‧‧‧預偏光器

250-P‧‧‧預偏光器

250-S‧‧‧預偏光器

260‧‧‧可程式化空間光調變器(SLM)

262-P‧‧‧作用區域/像素/P陣列

262-S‧‧‧作用區域/像素

270‧‧‧強度及偏光照明輪廓

330-P‧‧‧光纖

330-S‧‧‧光纖

360‧‧‧空間光調變器(SLM)

460‧‧‧空間光調變器(SLM)

462-P‧‧‧作用區域或像素

462-S‧‧‧作用區域或像素

464‧‧‧多彩色濾光器/彩色矩陣濾光器

550‧‧‧預偏光器

560‧‧‧空間光調變器(SLM)

562-P‧‧‧空間光調變器(SLM)像素

562-S‧‧‧空間光調變器(SLM)像素

574-P‧‧‧分析器

574-S‧‧‧分析器

576‧‧‧光束組合器

634‧‧‧偏光光束分光器及組合器(PBSC)

636-P‧‧‧第二輸入面

636-S‧‧‧第一輸入面

660-P‧‧‧第二反射性空間光調變器(SLM)

660-S‧‧‧反射性空間光調變器(SLM)

662-P‧‧‧像素

662-S‧‧‧像素

713a‧‧‧第一部分

713b‧‧‧第二部分

734‧‧‧偏光光束分光器及組合器(PBSC)

740‧‧‧孔徑/器件

760‧‧‧空間光調變器(SLM)/器件

762-P‧‧‧作用區域

762-S‧‧‧作用區域

834‧‧‧偏光光束分光器及組合器(PBSC)

850‧‧‧預偏光器

860‧‧‧空間光調變器(SLM)

1011‧‧‧輻射光源

1012‧‧‧照明系統

1012a‧‧‧準直透鏡系統

1030‧‧‧光纖

1034‧‧‧偏光光束分光器及組合器(PBSC)

1036‧‧‧輸入面

1038‧‧‧輸出面

1040‧‧‧第三面

1042‧‧‧第四面

1050‧‧‧部分反射內部表面

1060-P‧‧‧第一空間光調變器/反射性空間光調變器(SLM)

1060-S‧‧‧第二空間光調變器(SLM)

1062-P‧‧‧作用區域/像素

1062-S‧‧‧作用區域/像素

1111‧‧‧輻射光源

1112‧‧‧照明系統

1150‧‧‧表面

1160-P‧‧‧第一空間光調變器(SLM)/反射性空間光調變器(SLM)

1160-S‧‧‧第二空間光調變器(SLM)/反射性空間光調變器(SLM)

1199-P‧‧‧偏光修改元件

1199-S‧‧‧偏光修改元件

AD‧‧‧調整器

AS‧‧‧對準感測器

B‧‧‧輻射光束

BD‧‧‧光束遞送系統

BK‧‧‧烘烤板

C‧‧‧目標部分

CH‧‧‧冷卻板

CO‧‧‧聚光器

CP‧‧‧收集路徑

DE‧‧‧顯影器

EXP‧‧‧曝光站

F‧‧‧焦距

I‧‧‧照明射線/入射射線

IF‧‧‧位置感測器

IL‧‧‧照明系統/照明器

IN‧‧‧積光器

I/O1‧‧‧輸入/輸出埠

I/O2‧‧‧輸入/輸出埠

IP‧‧‧照明路徑

LA‧‧‧微影裝置

LACU‧‧‧微影控制單元

LB‧‧‧裝載匣

LC‧‧‧微影晶胞

LS‧‧‧位階感測器

M1‧‧‧光罩對準標記

M2‧‧‧光罩對準標記

MA‧‧‧圖案化器件

MEA‧‧‧量測站

MET‧‧‧度量衡系統

MT‧‧‧圖案化器件支撐件或支撐結構

O‧‧‧光軸/軸線

P‧‧‧背向投影式光瞳平面

P'‧‧‧共軛光瞳平面

P"‧‧‧平面

P1‧‧‧基板對準標記

P2‧‧‧基板對準標記

PM‧‧‧第一定位器

PS‧‧‧投影系統

PU‧‧‧處理單元/影像處理器及控制器

PW‧‧‧第二定位器

RF‧‧‧參考框架

RO‧‧‧基板處置器或機器人

RP‧‧‧參考路徑

S‧‧‧經聚焦光點/輻射光點/量測光點

SC‧‧‧旋塗器

SCS‧‧‧監督控制系統

SO‧‧‧輻射光源

T‧‧‧度量衡目標/度量衡目標光柵

TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元

W‧‧‧基板

WTa‧‧‧基板台

WTb‧‧‧基板台

現在將參看隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件，且在該等圖式中：圖1描繪微影裝置；圖2描繪其中可使用根據本發明之檢測裝置的微影晶胞或叢集；圖3說明作為檢測裝置之第一實例的光譜散射計之操作原理；圖4以示意性形式說明作為檢測裝置之另一實例的角度解析散射計；圖5(包含圖5之(a)及圖5之(b))示意性地說明經調適以執行角度解析散射量測及暗場成像檢測方法的檢測裝置；圖6示意性地說明用於已知檢測裝置之照明系統中的孔徑器件；圖7示意性地說明(a)當產生具有第一偏光方向之光時及(b)當產生具有第二偏光方向之光時之已知檢測裝置中之照明系統的形式及操作；圖8示意性地說明根據本發明之第一實施例的具有照明輪廓及偏光之整合式選擇的照明系統；圖9展開地詳細說明圖8之照明系統之操作；圖10(包含圖10之(a)至圖10之(f))說明在(a)至(f)處在使用圖8及圖9之照明系統的情況下不同空間照明輪廓及偏光之產生；圖11展開地詳細說明第二實施例中之照明系統之操作；圖12示意性地說明在本發明之第三實施例中之照明系統；圖13展開地詳細說明在第四實施例中之照明系統之操作；圖14展開地詳細說明在第五實施例中之照明系統之操作；圖15示意性地說明在第六實施例中之照明系統；圖16示意性地說明在第七實施例中之照明系統；圖17示意性地說明在第八實施例中之照明系統；圖18示意性地說明根據第九實施例之照明系統；及圖19示意性地說明根據第十實施例之照明系統。

在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例之實例環境。

圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；兩個基板台(例如，晶圓臺)WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且各自連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且用作用於設定及量測圖案化器件及基板之位置以及圖案化器件及基板上之特徵之位置的參考件。

照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。

圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可採取許多形式。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。

本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。

如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射圖案化器件)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)面板。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化器件」同義。術語「圖案化器件」亦可被解譯為係指以數位形式儲存用於控制此可程式化圖案化器件之圖案資訊的器件。

本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般術語「投影系統」同義。

微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。

在操作中，照明器IL自輻射光源SO接收輻射光束。舉例而言，當光源為準分子雷射時，光源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為光源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自光源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當光源為水銀燈時，光源可為微影裝置之整體部件。光源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。

照明器IL可(例如)包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。

輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件MT上之圖案化器件MA上，且係由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器、2-D編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，(例如)以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。

可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記盡可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文中進一步描述偵測對準標記之對準系統。

可在多種模式中使用所描繪裝置。在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。如在此項技術中為吾人所熟知，其他類型之微影裝置及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式為吾人所知。在所謂「無光罩」微影中，可程式化圖案化器件保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。

亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。

微影裝置LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站--曝光站EXP及量測站MEA--在該兩個站之間可交換基板台。在曝光站處曝光一個基板臺上之一基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板臺上且進行各種預備步驟。此情形實現裝置之產出率之相當大增加。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面高度等高線，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。若位置感測器IF在其處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置為吾人所知且可用。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影裝置為吾人所知。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不銜接。

如圖2所展示，微影裝置LA形成微影晶胞LC(有時亦被稱作叢集)之部件，微影晶胞LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序裝置之間移動基板，且將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。

為了正確且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等之屬性。因此，經定位有微影晶胞LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET收納已在微影晶胞中處理之基板W中的一些或全部。將度量衡結果直接或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在檢測可足夠迅速地且快速地進行而使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重工以改良良率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。

在度量衡系統MET內，檢測裝置係用以判定基板之屬性，且詳言之，判定不同基板或同一基板之不同層之屬性如何在不同層間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影晶胞LC中，或可為單機器件。為了實現最快速量測，需要使檢測裝置在曝光之後立即量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度--在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差--且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後採取量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板進行之第一步驟且增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能進行經顯影抗蝕劑影像之量測--此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除--或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後進行經顯影抗蝕劑影像之量測。後者可能性限制重工有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。

圖3描繪可用作上文所描述的類型之度量衡系統中之檢測裝置的已知光譜散射計。該光譜散射計包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。反射輻射傳遞至光譜儀4，光譜儀4量測鏡面反射輻射之光譜6(依據波長而變化的強度)。自此資料，結構或輪廓8引起經偵測光譜可藉由處理單元PU內之演算重新建構。舉例而言，可藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸抑或與預測定光譜或預計算經模擬光譜庫之比較來執行該重新建構。一般而言，對於重新建構，結構之一般形式為吾人所知，且自供製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之少許參數以自散射量測資料予以判定。此散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。

圖4展示代替光譜散射計或除了光譜散射計以外亦可使用的已知角度解析散射計之基本元件。在此類型之檢測裝置中，由輻射光源11發射之輻射係由照明系統12調節。舉例而言，照明系統12可包括一準直使用透鏡系統12a、一彩色濾光器12b、一偏光器12c及一孔徑器件13。經調節輻射遵循照明路徑IP，在該照明路徑IP中，經調節輻射係由部分反射表面15反射且經由顯微鏡接物鏡16聚焦至基板W上之光點S中。度量衡目標T可形成於基板W上。透鏡16具有高數值孔徑(NA)，較佳為至少0.9且更佳為至少0.95。可視需要使用浸潤流體以獲得大於1的數值孔徑。

如在微影裝置LA中，可在量測操作期間提供一或多個基板台以固持基板W。該等基板台在形式上可與圖1之基板台WTa、WTb類似或相同。(在檢測裝置與微影裝置整合之實例中，該等基板台可甚至為同樣的基板台)。粗略定位器及精細定位器可經組態以相對於量測光學系統來準確地定位基板。提供各種感測器及致動器(例如)以獲取所關注目標之位置，且將所關注目標帶入至接物鏡16下方之位置。通常將對在跨基板W之不同部位處之目標進行許多量測。基板支撐件可在X及Y方向上移動以獲取不同目標，且在Z方向上移動以獲得光學系統在目標上之所要聚焦。當實務上光學系統保持實質上靜止且僅基板移動時，方便地將操作考慮並描述為仿佛接物鏡及光學系統被帶入至基板上之不同部位。倘若基板與光學系統之相對位置正確，原則上彼等基板及光學系統中之一或兩者在真實世界中是否在移動就不重要。

當輻射光束入射於光束分光器16上時，輻射光束之部分透射通過光束分光器且遵循朝向參考鏡面14之參考路徑RP。

由基板反射之輻射(包括由任何度量衡目標T繞射之輻射)係由透鏡16收集且遵循收集路徑CP，在收集路徑CP中，輻射通過部分反射表面15而傳遞至偵測器19中。偵測器可位於處於透鏡16之焦距F的背向投影式光瞳平面P中。實務上，光瞳平面自身可不可接取，且可代替地運用輔助光學件(未圖示)而重新成像至位於所謂共軛光瞳平面P'中的偵測器上。偵測器較佳為二維偵測器，使得可量測度量衡目標T之二維角度散射光譜或繞射光譜。在光瞳平面或共軛光瞳平面中，輻射之徑向位置界定輻射在經聚焦光點S之平面中之入射角/出射角，且圍繞光軸O之角度位置界定輻射之方位角。偵測器19可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。

參考路徑RP中之輻射投影至同一偵測器19之一不同部分上或替代地投影至不同偵測器(未圖示)上。參考光束常用以(例如)量測入射輻射之強度，以允許散射光譜中量測的強度值之正規化。

照明系統12之各種組件可調整以實施同一裝置內之不同度量衡「配方」。彩色濾光器12b可(例如)由干涉濾光器之集合實施以選擇在(比如)405奈米至790奈米或甚至更低(諸如，200奈米至300奈米)之範圍內的不同所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器集合。可使用光柵以代替干涉濾光器。偏光器12c可旋轉或可調換以便在輻射光點S中實施不同偏光狀態。孔徑器件13可經調整以實施不同照明輪廓。孔徑器件13位於與接物鏡16之光瞳平面P及偵測器19之平面共軛的平面P"中。以此方式，由孔徑器件界定之照明輪廓向傳遞通過孔徑器件13上之不同部位之輻射定義入射於基板上之光之角度分佈。

偵測器19可量測在單一波長(或窄波長範圍)下之散射光之強度、分離地在多個波長下之散射光之強度，或遍及一波長範圍而整合之散射光之強度。此外，偵測器可分離地量測橫向磁偏光光及橫向電偏光光之強度，及/或橫向磁偏光光與橫向電偏光光之間的相位差。

在度量衡目標T提供於基板W上的情況下，此度量衡目標T可為1-D光柵，其經印刷使得在顯影之後，條狀物係由固體抗蝕劑線形成。目標可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。條狀物、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中。此圖案對微影投影裝置(特別是投影系統PS)中之色像差敏感。照明對稱性及此等像差之存在將顯露於經印刷光柵中之變化中。因此，經印刷光柵之散射量測資料係用以重新建構光柵。1-D光柵之參數(諸如，線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如，導柱或通孔寬度或長度或形狀)可經輸入至藉由處理單元PU自印刷步驟及/或其他散射量測程序之知識而執行之重新建構程序。

除了藉由重新建構進行參數之量測以外，角度解析散射量測亦有用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性之量測。不對稱性量測之一特定應用係針對疊對之量測，其中目標包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言，在上文所引用之已公佈專利申請案US2006066855A1中描述使用圖3或圖4之器具進行不對稱性量測的概念。簡單地說，雖然目標之繞射光譜中之繞射階之位置係僅由目標之週期性予以判定，但繞射光譜中之強度位準之不對稱性指示構成該目標的個別特徵中之不對稱性。在圖4之器具中(其中偵測器19可為影像感測器)，繞射階之此不對稱性直接呈現為由偵測器19記錄之光瞳影像中之不對稱性。可藉由單元PU中之數位影像處理來量測此不對稱性，且相對於已知疊對值來校準此不對稱性。

圖5之(a)更詳細地展示藉由與圖4之裝置相同的原理來實施角度解析散射量測的檢測裝置，其具有額外調適以用於執行所謂暗場成像。該裝置可為單機器件或併入(例如)量測站處之微影裝置LA中或微影晶胞LC中。貫穿裝置具有若干分支之光軸係由點線O表示。圖5之(b)中更詳細地說明目標光柵T及繞射射線。

針對已經在圖4之裝置中描述的組件，使用相同元件符號。照明路徑被標註為如前所述之IP。為了清楚起見，省略參考路徑RP。相比於彼裝置，第二光束分光器17將收集路徑劃分成兩個分支。在第一量測分支中，偵測器19確切地記錄如上文所描述之目標之散射光譜或繞射光譜。此偵測器19可被稱作光瞳影像偵測器。

在第二量測分支中，成像光學系統22在感測器23(例如，CCD或CMOS感測器)上形成基板W上之目標之影像。孔徑光闌21提供於在收集路徑中在與光瞳平面共軛之平面中的平面中(其亦可被稱為光瞳光闌)。孔徑光闌21可採取不同形式，正如照明孔徑可採取不同形式一樣。下文中將論述實例21a及21b。通常，孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由一階光束形成。此影像為所謂暗場影像，其等效於暗場顯微法。將由感測器19及23捕捉之影像輸出至影像處理器及控制器PU，該影像處理器及控制器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。

在此實例中之照明路徑中，展示額外光學件使得場光闌13'可置放於與目標及影像感測器23之平面共軛之平面中。此平面可被稱作場平面或共軛影像平面，且具有如下屬性：跨場平面之每一空間位置對應於跨目標之一位置。此場光闌可用以(例如)出於特定目的而塑形照明光點，或僅僅用以避免在裝置之視場內但不為所關注目標之部分的照明特徵。以下圖式及論述借助於實例涉及用於孔徑器件13之功能之實施的技術，但本發明亦涵蓋用以實施場光闌13'之功能之相同技術的使用。

圖6展示實例孔徑器件13。此孔徑器件13採取輪之形式，其中可選擇多種孔徑13a、13b、13N、13S且該等孔徑13a、13b、13N、13S可定位於照明系統12之光束路徑中。如已經提及，可藉由在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中界定空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。詳言之，此選擇通常可藉由選擇在來自透鏡12a之經準直輻射之路徑中的合適形式之孔徑來進行。

在使用(例如)孔徑13a的情況下，吾人獲得以照明系統之光軸為中心之環形照明輪廓。量測光點S中之輻射將以錐角(不涵蓋與基板之直角)入射於基板W上。換言之，孔徑13a可用以提供離軸照明輪廓。

如圖5之(b)更詳細所展示，目標光柵T經置放為基板W垂直於接物鏡16之光軸O。在離軸照明輪廓之狀況下，以與軸線O成一角度照射於光柵T上的照明射線I引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用填充過度之小目標光柵的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標光柵T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。因為板13中之環形孔徑13a具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，所以入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將遍及一角度範圍而進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。

藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。舉例而言，孔徑13b提供同軸照明。孔徑13N(「北」)及13S(「南」)各自提供僅自特定窄角度範圍之離軸照明。返回至圖5之(a)，藉由將環形孔徑之直徑上對置部分指明為北(N)及南(S)來說明此情形。來自照明之圓錐之北部分的+1繞射射線(其被標註為+1(13N))進入接物鏡16，且來自圓錐之南部分的-1繞射射線(其被標註為-1(13S))亦如此。如在引言中所提及的先前申請案中所描述，在於此類型之孔徑13N、13S之間切換時使用暗場成像感測器23為自多個小目標獲得不對稱性量測之一種方式。孔徑光闌21a可用以在使用離軸照明時阻擋零階輻射。

雖然展示離軸照明，但可代替地使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌13b以將實質上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。在一實例中，使用稜鏡21b來代替孔徑光闌21，該等稜鏡21b具有使+1階及-1階轉向至感測器23上之不同部位使得其可被偵測且被比較而不會產生兩個影像之效應。上文所提及之已公佈專利申請案US2011102753A1中揭示此技術，該申請案之內容據此以引用方式併入。代替一階光束或除了一階光束以外，亦可將二階、三階及高階光束(圖5中未展示)用於量測中。

照明輪廓可極大地變化，且定制照明之使用在微影及光學度量衡兩者中變得愈來愈重要。照明之定制實現量測品質(TMU、交叉相關性及敏感度)之改良。圖6中僅僅展示照明輪廓之幾個實例。

圖7展示如實施於一個商用裝置中之照明系統12的示意性細節。對應於圖4及圖5中所展示之照明系統之組件的照明系統之組件係由相同元件符號但用首碼「1」表示。在兩個不同操作狀態(a)及(b)中展示該照明系統。照明系統根據需要哪一偏光而具有可分離操作之分支。此等分支中之組件係以字尾「S」或「P」來標註。輻射光源111將此兩個分支饋入通過光纖130-S及130-P。(替代地，每一分支可具有其自有輻射光源111-S、111-P)。提供遮光片器件132-S及132-P以根據控制信號而接納或阻擋輻射進入各別路徑中。舉例而言，遮光片器件可為壓電遮光片。每一分支具有一準直透鏡系統112a-S、112a-P。波長濾光器12b未被展示。熟習此項技術者應瞭解，此濾光器可包括於輻射路徑中之任何合適點處。替代地或另外，輻射光源111自身可具有可切換波長，或可提供不同波長之多個光源。

此實例中之偏光器12c之功能係由偏光光束分光器及組合器(PBSC)134執行，該PBSC 134具有用於每一路徑之輸入面136-S、136-P及單一輸出面138。由輸出面138發射之輻射具有波長及偏光之所要參數。孔徑器件13處於輸出面138之後方以便向輻射賦予所要照明輪廓。在使用孔徑器件之輪形式的情況下，僅僅出於實例起見，將敞開孔徑140展示為處於適當位置。如圖6所展示，可將任何所要孔徑置於此位置，其限制條件為：其在該輪上。

偏光光束分光器之形式及操作通常為吾人所熟知。通常，偏光光束分光器包含具有成45度之分裂平面之立方體。在本實例中，PBSC 134實際上包含一經修改立方體(或並排地置放或接合之一對立方體)，其含有兩個部分反射表面150及152。立方體材料及表面塗層經專門設計以充當有效率偏光器，而非簡單反射器。在本申請案中，提供中性密度濾光器154及156以吸收射出經修改立方體之面的光(其為非想要光)。

現在參看圖7之(a)，在第一操作模式中之照明系統12之操作係如下。假設度量衡配方指定包括至圖式之平面中的偏光方向之照明參數。出於此描述之目的，吾人將把此方向稱作S方向。將值為「1」之控制信號應用於遮光片器件132-S以接納來自光纖130S之光到達「S」路徑，而將值為「0」之控制信號應用於遮光片器件132-P以阻擋光進入「P」路徑。假定光非偏光，但其可視需要而預偏光。在輸入面136-S處進入PBSC 134之非偏光光係由表面150反射以相對於表面150變得S偏光。此實例中之偏光方向係至圖式之平面中，其係由射線上之圓點來說明。P偏光光(其為在圖式之平面中偏光之光)傳遞通過表面150以在ND濾光器154中被吸收。該P偏光光再次由表面152反射且經由輸出面138離開PBSC 134。在傳遞通過孔徑140之後，具有照明參數之所要集合之光進入檢測裝置之照明路徑IP。

參看圖7之(b)，吾人現在假設改變度量衡配方且需要在圖式之平面中偏光之照明(吾人現在將其稱為P方向)。切換遮光片器件132-S及132-P之控制信號，使得來自光纖130-P之光可進入「P」路徑，而阻擋光進入「S」路徑。具有P偏光之光傳遞通過表面152以經由輸出面138離開PBSC 134，而具有S偏光之光係由ND濾光器156反射及吸收。

因此，藉由切換遮光片器件132-S及132-P之控制信號，進入照明路徑IP之輻射之偏光方向可受控制。在第三操作模式中，遮光片器件兩者可敞開，且S偏光光及P偏光光兩者可包括於照明中。在假定光源11為非相干光源的情況下，此第三模式實際上提供非偏光光。

相比於其他類型之偏光器(諸如，偏光膜)，偏光光束分光器器件提供極高偏光效能。舉例而言，在市售器件中，想要偏光方向/非想要偏光方向之間的「消光比」可超過1000：1。作為已知設計之缺點，諸如遮光片器件及孔徑輪之機械組件限制可切換照明參數之速度。又，此等機械器件易受其操作中之振動影響，且可在切換時造成振動。另外，孔徑輪僅提供有限數目個孔徑，且因此，限定可由檢測裝置支援之度量衡配方之範圍。

可注意，通過PBSC 234之光學路徑長度針對「S」路徑比其針對「P」路徑更長。出於多種原因，可需要使路徑長度相等。因此，諸如玻璃板之路徑長度補償器(未圖示)可在SLM 260與輸入面236-P之間包括於「P」路徑中。不論何時每一路徑中之射線不平行，此路徑差皆可重要。此將特別適用於如下實例：應用器件作為場光闌13'而非光瞳光闌。

圖8展示根據本發明之一實施例之經修改照明系統12。具有與已知照明系統中之組件相似的功能的組件係用相似元件符號但用首碼「2」來標註。因此，偏光光束分光器及組合器(PBSC)被標註為234。PBSC 234具有與在圖7之已知照明系統中相同的形式。另一方面，藉由組合PBSC 234與預偏光器250及經組態為空間光調變器(SLM)260之液晶胞來形成整合式偏光器及孔徑器件。各種組件之厚度未按比例。SLM 260包含跨PBSC 234之輸入面236-S而分佈之數個作用區域262-S，及跨輸入面236-P而分佈之另一數目個作用區域262-P。因此，SLM 260可被視為包含或形成供應(例如)「S」路徑之第一空間光調變器及供應「P」路徑之第二空間光調變器。方便地，在單一器件中並排地實施兩個空間光調變器，但此並非基本情形。

SLM 260可程式化使得每一作用區域之光學屬性受到自諸如處理單元PU之控制器接收之信號APT/POL控制。如下文中將更詳細地描述，此實例中之SLM 260並非習知SLM，而是為偏光之空間調變器。亦即，SLM 260可以不同方式修改「S」路徑之不同部分中的透射光之偏光狀態。此等不同部分係藉由經由信號APT/POL程式化予以判定，信號APT/POL定義用於作用區域262-S之第一可程式化圖案及用於作用區域262-P之第二可程式化圖案。

此等作用區域可被最容易地設想為二維陣列中之正方形像素，且在以下論述中出於方便起見將使用術語「像素」。在其他實例中，作用區域可採取不同形式，例如，以光軸為中心之環或環片段。以下實例中之術語「像素」應被理解為係指作用區域，而不管其實際形狀如何。術語「陣列」應被理解為係指遍及照明路徑中之某一平面空間地分佈之作用區域之集合，而不管其是呈正方形陣列抑或矩形陣列抑或一些其他圖案。

圖9為圖8之照明系統中之偏光器250、SLM 260及PBSC 234之頂部部分的展開圖。可分離地形成及裝配此等組件，如圖9之展開圖中所展示。然而，方便的是，該等組件整合至一個或兩個區塊中，如圖8中所展示。裝置之各種部件中之光被展示為具有所指示之偏光方向。預偏光器250在光接近SLM 260之作用區域時向光賦予單一均一偏光方向(在此實例中為P方向)。此實例中之液晶SLM之操作係使得受「0」(「斷開」狀態)值控制之作用區域262-S或262-P將在光透射通過SLM 260時使光之偏光角度扭轉(旋轉)達90度。受「1」值(「接通」狀態)控制之作用區域將不變更偏光。因此，如圖9中所說明，對於處於「0」之像素262-S之子集，具有S偏光之光將進入PBSC 234之輸入面236-S。對於剩餘像素(「1」)，P偏光光進入輸入面236-S。由於PBSC 234之偏光功能，僅S偏光射線(實線)將透射至輸出面238。相似地，對於SLM 260之P側中之處於「1」的像素262-P之子集，具有P偏光之光將進入PBSC 234之輸入面236-P。僅此等P偏光射線將透射至輸出面238。對於處於「0」之像素262-P，射線將未透射至輸出面。

圖10展示用於六個不同照明模式之強度及偏光照明輪廓270。藉由經由控制信號APT/POL將SLM 260中之像素值設定成「0」或「1」來選擇此等模式。在此簡化說明中，SLM 260包含兩個各自為4×4像素之陣列。因此，照明輪廓270具有為4×4像素之空間解析度，該等像素中之每一者可選擇/組合兩個偏光方向。當在照明路徑之光瞳平面中部署SLM 260時，SLM 260執行孔徑器件13之作用。正方形像素陣列可覆蓋檢測裝置之圓形照明光瞳272，如由點線圓圈所展示。

當將SLM部署為場平面(共軛影像平面)中之場光闌13'時，正方形像素陣列可覆蓋在(例如)大小方面對應於感測器23之區域的正方形影像場。在以下實例中，將假定SLM經部署為孔徑光闌。熟習此項技術者可易於設想SLM 260或等效部件經部署為場光闌13'之實例，且此等實例應被視為亦在本文中揭示，儘管未被明確提及。SLM控制在場之每一部分中透射的輻射之偏光以及透射或衰減。另外，實例應被視為被揭示：其中分離SLM經部署為孔徑光闌13及場光闌13'。然而，在此實例之設計中應考量串聯的兩個SLM之偏光行為。

在圖10之(a)中，控制信號APT/POL針對所有像素262-S及262-P具有值「0」。再次參看圖9，結果為：由SLM 260在所有像素262-S及262-P處產生S偏光射線。藉由PBSC 234之偏光操作，使來自像素262-S之S偏光射線透射且阻擋來自像素262-P之S偏光射線。所得照明輪廓270為跨整個光瞳272之S偏光光。

在(b)處，控制信號APT/POL針對所有像素262-S及262-P設定值「1」。再次參看圖9，結果為：由SLM 260在所有像素262-S及262-P處透射P偏光射線。藉由PBSC 234之偏光操作，阻擋來自像素262-S之P偏光射線且使來自像素262-P之P偏光射線透射。所得照明輪廓270為跨整個光瞳之P偏光光。

在(c)處，控制信號APT/POL針對所有像素262-S設定值「0」且針對所有像素262-P設定值「1」。結果為：S偏光射線係由SLM 260在所有像素262-S處透射，且P偏光射線在所有像素262-P處透射。藉由PBSC 234之偏光操作，來自像素262-S之S偏光射線透射，且來自像素262-P之P偏光射線透射。所得照明輪廓270為跨整個光瞳之S偏光光及P偏光光之組合。在假定光源211非相干的情況下，光可被視為非偏光。

在(d)處，吾人看到適合於產生具有暗象限及亮象限之照明輪廓的「0」值及「1」值之組合，在此實例中之該等亮象限僅具有S偏光光。藉由變更用於像素262-S及262-P之每一陣列之值，可運用S偏光光及P偏光光中之任一者或兩者來自由地照明不同象限或其他形狀。在(e)處，吾人看到具有S偏光光的兩個直徑上對置之象限及具有P偏光光的兩個介入象限。如在已知公開案中，在照明光瞳之不同片段中提供光之不同品質為一種在單一操作中獲得多個量測之方式。此可有用於(例如)達成在高體積製造中之常規檢測必需的量測之高產出率。

在圖10之(f)處，吾人看到針對一些像素262-S之介於「0」與「1」之間的中間像素值。僅僅藉由實例，中間值係由「1/2」表示。在此實例中，照明輪廓包含兩個象限中之半強度S偏光光及另外兩個象限中之全強度P偏光光。在其他實例中，可設定較廣範圍之值。

在圖9及圖10中，為了清楚起見，僅展示幾個像素。真實實施中之像素之數目當然為一種設計選擇問題。實務上可存在幾百或成千上萬個像素。舉例而言，可方便的是在每一路徑中提供等於或實質上等於檢測裝置之光瞳影像感測器19中之像素之數目的像素之數目。以此方式，照明輪廓中之空間解析度可與光瞳影像感測器中之空間解析度匹配。舉例而言，在SLM 260之每一部分中可存在500×500個像素，且在光瞳影像感測器19中可存在500×500個像素。

在圖10之(f)處，吾人看到針對一些像素262-S之介於「0」與「1」之間的中間像素值。僅僅藉由實例，中間值係由「1/2」表示。在此實例中，照明輪廓包含兩個象限中之半強度S偏光光及另外兩個象限中之全強度P偏光光。在其他實例中，可取決於SLM 260之動態範圍而設定較廣範圍之值。除了使一個偏光之光相對於另一偏光之光衰減(如圖10之(e)所展示)以外，亦可特定應用中間值以將切趾函數併入至照明系統中。切趾濾光器在成像光學件中為吾人所知，且通常使光朝向收集光瞳之邊緣衰減。可在照明光瞳272中藉由將中間像素值饋入至SLM 260來實施相似功能。

將認識到，可使用圖8及圖9之照明系統來實施此等照明模式及更多照明模式。此系統在單一器件中整合孔徑器件13之功能及諸如偏光之其他照明參數之選擇。可視需要將整合式器件製成緊密的且該整合式器件不含有移動部件。又，可運用比圖7之已知裝置中之孔徑輪廣得多的照明輪廓範圍來程式化可程式化SLM 260。可如在已知裝置中維持檢測裝置之照明路徑中之偏光之品質。詳言之，在使用偏光光束分光器的情況下，可將偏光之方向維持與其在已知器具中一樣高。偏光之純度(每一射線中之非想要偏光之消光比)係取決於液晶SLM 260及預偏光器250之品質。

圖8及圖9中所展示之實施並非唯一一個可能性，且可考慮許多變體。上文已經提及一些變體。

圖11展示圖8及圖9之實例的簡單修改，其中預偏光器250在「S」路徑及「P」路徑中具有不同偏光方向。在回想到SLM 260將扭轉或不扭轉由每一像素透射之光之偏光的情況下，可在此實例中藉由在「P」陣列262-P中顛倒值「0」與「1」而獲得與圖9中之照明輪廓相同的照明輪廓。此情形具有如下效應：「1」及「0」在「S」陣列及「P」陣列兩者中在照明輪廓中具有相同「涵義」。

預偏光器250及250-S/250-P已被展示為運用偏光膜材料來實施。在其他實例中，預偏光功能可運用較複雜偏光元件(包括(例如)每一路徑中之偏光光束分光器)來實施。

圖12展示對應於圖8及圖9之組件的組件係用相似元件符號但用首碼「3」來標註之一實例。在至SLM 360之輸入端處並不存在作為膜的類預偏光器250。實情為，自光纖330-S及330-P發散之光已經偏光，如所展示。在該說明中，使來自光纖兩者之光在圖式之平面中(P方向)偏光。該配置在來自光纖兩者之光偏光至圖式中(S方向)的情況下或在一個S及一個P的情況下將同樣良好地起作用。如已經參看圖11 所解釋，此等替代例之間所需之唯一調適係在向像素262-S及262-P指派「0」狀態及「1」狀態之涵義方面。應注意，偏光保持光纖通常供單色光使用。在寬頻帶光源之狀況下，某一類別之偏光濾光器可提供於光纖末端與SLM 360之間。

圖13展示可選擇每一像素處之輻射之波長或色彩以及偏光的經修改實例。具有對應於圖8、圖9、圖11、圖12及圖13中之經類似編號之組件的功能之組件係用首碼「4」來標註。與先前實例之差異為：提供與SLM 460相關聯的多彩色濾光器464，使得每一作用區域或像素462-S或462-P具有一關聯色彩。在所展示之橫截面中，交替像素具有兩個交替色彩。在二維陣列中，三個、四個或更多色彩可交錯。舉例而言，可提供具有紅色、綠色及藍色濾光器之像素，及/或具有紅外線濾光器之像素。此等濾光器來自攝影機感測器及LCD顯示器為吾人所熟知。雖然彩色矩陣濾光器464在此實例中被展示為在SLM 460之後方，但當然其可定位於前部。此等元件在實務實施例中很可能彼此緊密整合。可在本文所揭示之實例中之任一者中實施彩色矩陣之供應。

為了保持空間解析度，可使個別像素較小。如應瞭解，此實例給出在不具有與移動濾光器部件相關聯之問題的情況下切換色彩及偏光之靈作用。另一方面，每一像素之大小較小且因此，遞送所要數量之光以用於準確量測可更有挑戰性。另一已公佈專利申請案US20130141730A1中揭示定制色彩及偏光輪廓之實例。在彼狀況下之定制輪廓係藉由在一光纖束之不同光纖之間切換光之不同色彩及偏光來達成，該等光纖之末端係跨照明光瞳平面空間地分佈。

圖14展示偏光光束分光器及組合器234係用膜類型偏光器替換之經修改實例，膜類型偏光器用作分析器574-S及574-P以及分離光束組合器576。其他組件具有對應於圖8、圖9、圖11、圖12及圖13中之經類似編號之組件的功能，但用首碼「5」來標註。預偏光器550跨「S」路徑及「P」路徑兩者具有均一偏光方向，但可同樣具有不同偏光，(例如)如圖11中所展示。在「S」路徑中，由分析器574-S使來自像素562-S之射線(其中由SLM 560扭轉偏光)透射，而阻擋來自其他像素之射線。在「P」路徑中，由分析器574-S阻擋來自像素562-P之射線(其中由SLM 560扭轉偏光)，而使來自其他像素之射線透射。光束組合器576無需實施分析器功能，但若其具有偏光選擇性，則進入照明路徑IP之偏光之純度可得以增強。又，可在預偏光器550及分析器574-S、574-P中運用不同偏光方向獲得等效行為，其限制條件為：適當關注用於SLM像素562-S及562-P之「0」控制值及「1」控制值之涵義。預偏光器550可由除了膜以外的材料實施。

圖15展示用作孔徑器件13(或場光闌13')之空間光調變器屬於反射類型之經修改實例。此實例中之元件符號具有首碼「6」。因此，代替液晶或其他透射類型之SLM，反射性SLM 660-S提供於通向PBSC 634之第一輸入面636-S的第一(「S」)路徑中。第二反射性SLM 660-P提供於通向PBSC 634之第二輸入面636-P的第二(「P」)路徑中。每一SLM(其可(例如)為可變形微鏡面器件(DMD))具有一像素662-S或662-P陣列，該像素陣列可個別地受控制以根據所要照明輪廓將光導向至PBSC 634或不將光導向至PBSC 634。反射性SLM通常將不具有調變偏光之效應，但根據控制其之「0」值或「1」值將光導向至路徑中或不導向至路徑中。因此，在此實例中，預偏光器係不必需的，此係因為在每一路徑中僅用於來自「1」像素的射線之正確偏光將通過PBSC 634透射至照明路徑IP中。然而，可視情況提供預偏光器。其可位於光源11與PBSC 634之各別輸入面636-S及636-P之間的路徑中之任何部位。

如在上文所論述之透射SLM實例之狀況中，許多變體係可能的。雖然SLM 660-S及660-P被展示為分離器件，但可設想不同光學佈局，其中像素662-S陣列及像素662-P陣列為一共同基板上之單一陣列之不同部分。雖然圖式必需限於在二維中之示意性說明，但真實設計可利用第三尺寸以達成各種組件及光束路徑之實務佈局。

圖16說明可應用於以上實例中之任一者中的另一變化。在此實例中，將首碼「7」應用於元件符號。照明路徑中之光之空間分佈部分地受到SLM 760及PBSC 734控制，且部分地受到提供於(例如)孔徑輪上之較習知孔徑740控制。SLM 760實際上形成孔徑器件13(或場光闌13')之第一部分713a，而孔徑輪形成第二部分713b。為了方便起見，在該圖式中孔徑740被展示為在PBSC 734下游。可在上游提供孔徑740，(例如)以較接近SLM 760之平面。然而，在彼狀況下，將需要一對孔徑(740-S、740-P)。

每一類型之器件740、760可用以執行一不同功能。舉例而言，SLM 760可在孔徑內應用精細細節時有效，但在「暗」區域中具有不完美消光。在彼狀況下之孔徑740可包含具有極高衰減度之幾個粗略孔徑圖案，以更有效地阻擋精細細節不重要之區域中的光。

作為另一實例，具有良好消光之精細細節可由孔徑740提供，而偏光受到SLM 760控制。在此狀況下，使SLM 760具有幾個粗略作用區域係可接受的。舉例而言，所要照明輪廓可需要給定象限或一半光瞳(或場)中之精確界定之亮區域，但在彼區域內，僅需要一種類型之偏光。在彼狀況下之作用區域762-S及762-P可包含整個象限。當然，在彼狀況下繼續存在問題：孔徑輪之使用限制可用於選擇之圖案之數目。

作為另一實例，在需要切趾函數的情況下，出於實務原因，可較佳的是在SLM 760或孔徑760中之一者中實施此照明輪廓，而在另一者中實施照明輪廓之其他態樣。

圖17展示元件符號具有首碼「8」之另一實例。此實例類似於圖16之實例，惟作用區域762-S及762-P根本不具有空間劃分除外。就此而言，SLM 860及PBSC 834充當不具有空間調變之偏光選擇器。此極端實例中之SLM 860僅在兩個路徑「S」及「P」空間地分離之意義上為空間光調變器。在光瞳(或場)內不存在空間調變。預偏光器850、SLM 760及PBSC 834以與圖7中所展示之配置相似的方式起作用，但具有消除遮光片器件132-S、132-P之移動部件之益處。LC晶胞被說明係在S偏光輻射及P偏光輻射兩者經遞送至照明路徑IP之狀態中。可在如下情形中應用此實例：無需偏光之空間變化，且幾個孔徑740係足夠的。另一方面，極容易的是調適SLM 860以包括至少四個作用區域862-S及862-P。此情形將給出能夠選擇不同偏光之額外益處。在上文所描述之所有實例中，假定進入「S」路徑及「P」路徑之光非相干。在「S」路徑及「P」路徑中具有相干輻射之經修改實例中，取決於輻射之相對相位，圖10之(c)之「SP」照明模式可含有具有45度定向之線性偏光，或橢圓形或圓形偏光輻射。可視需要包括移相板以在此等類型之偏光之間進行選擇作為另一照明參數。

圖18展示根據另一實施例之經修改照明系統1012。具有與先前所提及之照明系統中之組件相似之功能的組件係用相似元件符號但用首碼「10」來標註。舉例而言，偏光光束分光器及組合器(PBSC)被標註為1034。系統之各種部件中之光被展示為具有所指示之偏光方向。

PBSC 1034具有一輸入面1036及一輸出面1038。輸入面及輸出面在本實例中鄰近，其中其在先前實例中相對。PBSC 1034具有單一部分反射內部表面1050。(吾人僅藉由與具有兩個表面之先前實例之對比來指「單一」表面。表面1050自身可包含多層結構)。第一空間光調變器1060-P位於PBSC 1034之第三面1040處使得來自輸入面1036之在內部表面1050反射之光將照射到反射性SLM 1060-P。第二空間光調變器1060-S位於PBSC 1034之與輸入面1036相對之第四面1042處，使得透射通過表面1050之光將照射到SLM 1060-S。SLM 1060-P在此實例中屬於反射類型，且包含數個作用區域1062-P。相似地，SLM 1060-S在此實例中屬於反射類型且包含數個作用區域1062-S。SLM 1060-P及1060-S以類似於如上文所描述之SLM 260之方式可程式化。

在一實例中，SLM 1060-P及1060-S中之一者或兩者為反射液晶(LC)晶胞，其自身為反射的或具有反射襯底。舉例而言，此等LC晶胞可為反射矽上液晶面板。合適LC晶胞之另外實例包括普通非晶矽主動矩陣LCD，或被動矩陣LCD。由LC晶胞使用之液晶效應可為如下各者中之一者：扭轉向列、超扭轉向列、垂直對準、或膽固醇，或可為任何其他合適液晶效應。LC晶胞另外可包含延遲器箔片以增強效能。然而，應瞭解，存在可應用以修改入射光之偏光的其他類型之LC面板，如下文中所描述。對於本申請案，預期SLM兩者具有相同構造及操作方式，但原則上其可不同。

在此實例中，受到「1」(「接通」狀態)值控制之作用區域或「像素」(如上文所論述)1062-P或1062-S將使反射光之偏光角度相對於入射於SLM上之光旋轉達90度。受到「0」值(「斷開」狀態)控制之作用區域具有不同行為。取決於實施，「斷開」狀態中之像素可不變更偏光或不反射任何光。在作用區域在處於斷開狀態中時不變更偏光的情況下，將由PBSC 1034阻擋反射輻射，而非將反射輻射遞送至輸出面1038。因此，SLM 1060-P及SLM 1060-S以類似於上文所描述之SLM 260-S及260-P之方式起作用，惟SLM 1060-P及SLM 1060-S反射入射輻射而非透射入射輻射除外。

照明系統1012之操作係如下。來自輻射光源1011之光可包括S偏光光及P偏光光兩者。輻射光源1011另外可具有可切換波長，或可提供不同波長之多個光源。其傳遞通過光纖1030及準直透鏡系統 1012a，且通過輸入面1036進入PBSC 1034。來自光源1011之入射S偏光光在表面1050處反射，而P偏光光傳遞通過表面1050。SLM 1060-P之操作係使得「接通」狀態中之作用區域1062-P將在光由SLM 1060-P反射時使光之偏光之角度旋轉達90度。因此，光將僅由處於「接通」狀態中之像素1062-P之子集反射及旋轉。對於剩餘像素(在「斷開」狀態中)，不反射光，或以不變偏光反射光。在旋轉達90度之後的入射S偏光光被反射為P偏光光。反射P偏光光可接著傳遞通過表面1050且通過輸出面1038射出PBSC 1034。相似地，來自光源1011之入射P偏光光傳遞通過PBSC 1034之表面1050，此係因為僅S偏光光係由該表面反射。入射P偏光光係由處於接通狀態中之像素1062-S之子集反射。另外，入射P偏光光將經轉換成反射S偏光光，其中像素處於「接通」狀態中。反射S偏光光係由表面1050反射且通過輸出面1038射出PBSC 1034。

藉由此機構，部分反射表面1050不僅執行光束組合器之功能(如在先前實例中)，而且執行第一及第二預偏光器之功能。PBSC 1034之第三面1040不僅提供用於待組合至輸出路徑中之經空間調變之第一輻射之第一輸入路徑，而且遞送預偏光第一輻射以照明第一SLM 1060-P。相似地，PBSC 1034之第四面1042不僅提供用於待組合至輸出路徑中之經空間調變之第二輻射之第二輸入路徑，而且將預偏光第二輻射遞送至SLM 1060-S。因此，構造相對於先前實例更緊密且更簡化。圖18之照明系統可用以在散射計或針對先前實例所提及之應用中之任一者中提供所要照明輪廓。

圖19展示根據本發明之第三實例之經修改照明系統1112。具有與先前實例中之組件相似之功能的組件係用相似元件符號但用首碼「11」來標註。第三實例中之該照明系統1112實質上與在以上第二實例中所描述之照明系統相同，惟在下文中描述之差異除外。

在此實例中，第一SLM 1160-P及第二SLM 1160-S為可切換反射元件之可程式化二維陣列。通常可獲得呈「數位微鏡面器件」(DMD)之形式的合適器件。然而，原則上，反射性SLM 1160-P及1160-S可由其他合適類型之可程式化反射組件實施。

每一SLM中之反射元件(像素)中之每一者可在「接通」狀態與「斷開」狀態之間切換，在接通狀態中，元件反射光，在斷開狀態中，元件不反射任何光或替代地在系統之接受角度外部之方向上反射光。雖然反射元件陣列被展示為相對於PBSC 1034之面1040、1042平行，但實務實施例可需要該陣列取決於「接通」狀態中之反射元件之定向而成一角度。此處之說明純粹係示意性的。

偏光修改元件1199-P、1199-S提供於SLM 1160-P及1160-S中之每一者之前部。藉由將輻射兩次傳遞通過此元件，由「接通」像素反射之輻射將以旋轉90°之偏光遞送至PBSC 1034中。在一實例中，元件1199為「四分之一波」片。可由「延遲器膜」堆疊製成的四分之一波片將以此項技術中熟知之方式將線性偏光光變換成圓形偏光光且反之亦然。藉由將輻射兩次傳遞通過該四分之一波片，結果為線性偏光之90°旋轉。

照明系統1112之操作類似於如上文所描述之本發明之第二實例之操作，惟以下差異除外。入射光(其可為非偏光或橢圓形或圓形偏光的)分裂成不同偏光分量，該等不同偏光分量分別由表面1150反射或透射。此等分量中之每一者(第一輻射及第二輻射)傳遞通過元件1199-P或1199-S。若相關反射元件處於接通狀態中，則入射光被反射且第二次傳遞通過該元件。在元件為「四分之一波片」之情況下，入射光在傳遞通過該元件時自線性偏光光轉換成圓形偏光光。圓形偏光反射光係藉由第二次傳遞通過該元件而返回轉換成線性偏光光，但其中反射光之偏光方向相比於入射光旋轉達90度。因此，SLM 1160-P或 1160-S中之每一者當與元件1199一致地起作用時分別具有類似於SLM 1060-P及1060-S之功能性的功能性。

在上文所描述之實例中，在兩個路徑中執行空間調變，每一路徑具有光之不同特性。選擇使用來自在每一像素部位處的自此等路徑中之一者或另一者或兩者之光會允許在用於空間照明輪廓之照明參數之兩個值之間進行選擇或摻合的同時定義彼輪廓。另外實施例係可能的，其中在一個或兩個路徑中之光之特性可經調整為另一照明參數。舉例而言，可使光之波長(色彩)在該等路徑之間不同。因此，可選擇或摻合照明參數之兩個以上值。移動部件可提供於一個或兩個路徑中以達成調整。替代地，可使用圖13之彩色矩陣濾光器。

在上文所描述之實例中，在兩個路徑中執行空間調變，每一路徑具有光之不同特性。選擇使用來自在每一像素部位處的自此等路徑中之一者或另一者或兩者之光會允許在用於空間照明輪廓之照明參數之兩個值之間進行選擇或摻合的同時定義彼輪廓。另外實施例係可能的，其中定義具有光之不同特性之兩個以上路徑，每一路徑具有一可程式化空間光調變器。舉例而言，第一對路徑可具有相同類型之偏光但具有兩個不同波長，而第二對路徑具有另一類型之偏光及同樣兩個不同波長。將該四個路徑組合成一個照明路徑IP會允許選擇或摻合空間照明輪廓及其他照明參數(偏光、波長)之值。

在以上實例中，作用區域(像素)之圖案在兩個路徑中(或在所有路徑中)相同。原則上，無需為此狀況。舉例而言，作用區域之不同空間解析度或不同形狀可適合於供不同波長或不同偏光使用。

空間光調變器可允許「灰度驅動」，亦即，允許空間光調變器之個別像素反射或透射入射光之僅一部分。此可(例如)藉由控制偏光旋轉角度(在LC晶胞中)、控制反射振幅或藉由脈寬調變(在數位鏡面器件中)來達成。當然，取決於所使用之調變器之類型，存在用於驅動空間光調變器之像素之其他方法。

在以上實例中，輻射光源11、1011、1111為(例如)在使用光纖的情況下在兩個(或兩個以上)路徑之間共用(分裂)之單一光源。在替代性實例中，分離光源可用於該兩個路徑。在圖18及圖19之實例中，來自光源1011、1111之輻射係經由單一光纖(或其他遞送系統)而遞送至PBSC 1034之輸入面1036。光源輻射僅在其到達PBSC 1034內之部分反射表面1050時分裂成兩個偏光分量。

在以上使用液晶胞之實例SLM中，取決於經程式化圖案而使線性偏光之方向由每一作用區域扭轉或不扭轉。可使用扭轉向列或超扭轉向列LC晶胞。其他類型之液晶材料當然為吾人所知且可應用而以不同方式修改偏光，及/或達成較快切換時間。雖然上文所描述之實例可由簡單電定址之SLM實施，但光定址之SLM亦為吾人所知，且可視需要使用光定址之SLM。舉例而言，可使用光定址之SLM，以獲得較快切換時間。基於液晶之反射性SLM亦為吾人所知，其包括光定址之SLM及所謂矽上液晶(LCoS)顯示器。此等反射性SLM可應用於類似於圖15、圖18或圖19所展示之佈局的佈局中。

在已描述線性偏光的情況下，可應用圓形偏光，且圓形偏光可受到不同類型之LC材料控制。即使在運用線性偏光的情況下，偏光方向跨所有作用區域無需相同。舉例而言，所謂徑向或切線偏光模式已用於一些類型之檢測裝置中。

以上實例實現增加照明系統之效能的某範圍可能性，諸如但未必限於以下各者。

在諸如圖3及圖4之散射計之檢測裝置中，在設定孔徑形狀方面之靈作用可用以僅照明光瞳之自給定目標產生(例如)一階繞射信號且可捕捉之彼等部分。此情形限制光學系統中之不相關的光之量，且因此縮減雜散光及重影。

在偏光比率(亦即，P偏光光與S偏光光之間的比率)之設定方面存在靈作用。此靈作用暗示可校準出偏光比率之在不同工具之間的差。在使用「混合式」偏光模式之系統中，偏光比率在不同工具之間可變化。如上文所描述之「灰階驅動」可用以校正此偏光比率。

每SLM像素位置之孔徑形狀及偏光比率可經最佳化以便最大化堆疊敏感度且最佳化量測效能。可在用於新產品之配方設置期間或在檢測裝置之校準期間在每一量測之前、或每晶圓一次、每批次一次或甚至一次以上地執行最佳化工序。

可藉由在孔徑形狀中選擇性地啟動每一像素來量測每像素位置之系統不對稱性。可使用虛設目標、專用校準結構或在「真實」目標(諸如，本文所描述之度量衡目標或目標光柵T中之一者)上進行此量測。可接著藉由修改像素之強度以補償光源分佈中之不對稱性或感測器對稱性來校正測定不對稱性。此新方法將不僅僅量測不對稱性及此後演算出不對稱性，但的確在後續量測期間校正該不對稱性。此情形可大大地縮減對程序變化之敏感度且縮減對其餘系統之要求。

藉由在多個光瞳形狀處量測角度，可量測目標回應之相依性。此量測可幫助識別可損害量測準確度之光柵不對稱性。儘管此量測可能耗時，但其可(例如)在配方設置期間用以識別對目標不對稱性最不敏感之設定。以此方式，可改良高體積製造中之量測之準確度。

如以上實例中提供之照明系統將較佳地裝備有最佳化工序以找到最佳設定。

結論

本文所揭示之檢測裝置以大於現有系統之自由度啟用度量衡配方之設計及用途，且可消除與照明參數及照明輪廓之機械切換相關聯的延遲及/或誤差之來源。經最佳化照明配方允許較佳度量衡效能，不論是在以散射量測繞射為基礎之度量衡、暗場成像度量衡抑或其他技術中。照明配方之間的改良型切換速度允許更快地承擔某些類型之量測，特別是在諸如不對稱性之單一量測需要對相同目標之一個以上量測時，或在需要對跨一基板之部位處之若干目標進行不同量測時。當基於運用檢測裝置獲得之量測結果來應用校正時，度量衡中之改良型效能得到微影程序中之改良型效能。

可藉由如下操作來改良使用微影程序來製造器件之方法：提供如本文所揭示之檢測裝置；使用該檢測裝置以量測經處理基板以量測微影程序之效能參數；及調整程序之參數以改良或維持微影程序之效能以用於後續基板之處理。

本文所揭示之裝置及方法之其他優點可包括(但未必限於)以下各者：- 在一些實例中，消除對光纖分裂連接件之需要實現系統之簡化；- 在一些實例中，至光源之單一光纖連接增加系統之穩固性且意謂需要較少調整；- 在使用反射性SLM(例如，上文所描述且在圖18及圖19中所展示之反射性SLM)之實例中，存在較少光學損耗且因此存在較高光效率，此係因為在系統中吸收較少光(例如，對於SLM中之所有像素係在「接通」狀態中之實例，a>2倍之改良)。此效率增益可用以針對相同光源輸入功率增加光點大小，否則可將光點大小維持相同且縮減光源輸入功率；- 無需機械遮光片及孔徑輪或縮減對機械遮光片及孔徑輪之需要，此意謂系統對振動及磨損較不敏感；- 可存在關於光瞳形狀及偏光狀態之較大靈作用；- 存在校準及補償個別裝置中之差異的新選項(例如，偏光差及系統不對稱性)； - 在以小目標繞射為基礎之疊對/聚焦/劑量度量衡中，對程序變化之敏感度強烈縮減(藉由消除感測器不對稱性)；- 系統中之重影光等級縮減(藉由最佳化光瞳分佈)；- 可為了最佳堆疊敏感度而最佳化光瞳及偏光；及- 可估計光柵不對稱性影響且可為了最小影響而最佳化系統。

應理解，用於以上實例中之特定參數並非可被界定之僅有參數。可根據待用於度量衡之微影裝置及檢測裝置之限制而將額外及/或替代參數用於真實設計程序中。雖然上文所描述之目標結構為出於量測之目的而特定地設計及形成之度量衡目標，但在其他實施例中，可在為形成於基板上之器件之功能部件的目標上量測屬性。許多器件具有規則的類光柵結構。本文所使用之術語「目標光柵」及「目標結構」無需已特定地針對所執行之量測來提供結構。

與如實現於基板及圖案化器件上之目標之實體光柵結構相關聯地，一實施例可包括電腦程式，該電腦程式含有機器可讀指令之一或多個序列，該等機器可讀指令描述設計度量衡配方及/或控制檢測裝置以實施照明模式及彼等度量衡配方之其他態樣之方法。此電腦程式可(例如)在用於設計/控制程序之分離電腦系統中予以執行。替代地，設計程序可在圖3、圖4或圖5之裝置中之單元PU及/或圖2之控制單元LACU內完全地或部分地予以執行。亦可提供經儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體，磁碟或光碟)。

儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明之實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

在以下編號條項中提供根據本發明之另外實施例：

1.一種用於調節一光學系統之一照明路徑中之一輻射光束的照明系統，該照明系統包含：一光束組合器，其具有一第一輸入路徑、一第二輸入路徑及一輸出路徑；一第一空間光調變器，其用於接收第一輻射且根據一第一可程式化圖案而空間地調變該第一輻射；一第二空間光調變器，其用於接收第二輻射且根據一第二可程式化圖案而空間地調變該第二輻射；及一或多個偏光元件，其中該光束組合器經組態以經由該第一輸入路徑接收該經空間調變之第一輻射、經由該第二輸入路徑接收該經空間調變之第二輻射及經由該輸出路徑輸出經空間調變之組合式輻射；且其中該等偏光元件、該等空間光調變器及該光束組合器經組態成使得該組合式輻射在由該第一可程式化圖案判定的該輸出路徑之部分中具有一第一偏光分量且在由該第二可程式化圖案判定的該輸出路徑之部分中具有一第二偏光分量。

2.如條項1之照明系統，其中該第一偏光分量包含按一第一偏光方向線性偏光之輻射，且該第二偏光分量包含按一第二偏光方向線性偏光之輻射。

3.如條項1或2之照明系統，其中取決於該第一可程式化圖案及該第二可程式化圖案，該輸出路徑之一部分可(i)實質上未被提供輻射；(ii)被提供實質上僅包含該第一偏光分量之輻射；(iii)被提供實質上僅包含該第二偏光分量之輻射；及(iv)被提供包含該第一偏光分量及該第二偏光分量兩者之輻射。

4.如條項1、2或3之照明系統，其中該第一可程式化圖案可經設定以在該第一偏光分量之兩個以上輻射位準之間進行選擇。

5.如前述條項中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器經組態以變化由該第一可程式化圖案判定之該第一輸入路徑之部分中的該第一輻射之一偏光狀態。

6.如條項5之照明系統，其中該光束組合器包含一偏光光束分光器，該偏光光束分光器取決於該經空間調變之第一輻射之該偏光狀態而選擇性地將該經空間調變之第一輻射自該光束組合器之該第一輸入路徑遞送至該輸出路徑。

7.如條項5或6之照明系統，其中該等偏光元件包括一第一預偏光器，該第一預偏光器用於在該第一空間光調變器之前將偏光應用於該第一輻射。

8.如條項5、6或7之照明系統，其中該等偏光元件包括一第一分析器，該第一分析器用於取決於該經空間調變之第一輻射之該偏光狀態而選擇性地將該經空間調變之第一輻射透射至該光束組合器之該第一輸入路徑。

9.如前述條項中任一項之照明系統，其中該第一可程式化圖案可經設定以在該第二偏光分量之兩個以上輻射位準之間進行選擇。

10.如前述條項中任一項之照明系統，其中該第二空間光調變器經組態以變化由該第二可程式化圖案判定之該第二輸入路徑之部分中的該第二輻射之一偏光狀態。

11.如條項10之照明系統，其中該光束組合器包含一偏光光束分光器，該偏光光束分光器取決於該經空間調變之第二輻射之該偏光狀態而選擇性地將該經空間調變之第二輻射自該光束組合器之該第二輸入路徑遞送至該輸出路徑。

12.如條項10或11之照明系統，其中該等偏光元件包括一第二預偏光器，該第二預偏光器用於在該第二空間光調變器之前將偏光應用於該第二輻射。

13.如條項10、11或12之照明系統，其中該等偏光元件包括一第二分析器，該第二分析器用於取決於該經空間調變之第二輻射之該偏光狀態而選擇性地將該經空間調變之第二輻射透射至該光束組合器之該第二輸入路徑。

14.如條項1至4中任一項之照明系統，其中：該光束組合器包含一偏光光束分光器，該偏光光束分光器取決於該經空間調變之第一輻射之該偏光狀態而選擇性地將該經空間調變之第一輻射自該光束組合器之該第一輸入路徑透射至該輸出路徑；該等偏光元件包括一第一預偏光器，該第一預偏光器用於在該第一空間光調變器之前將偏光應用於該第一輻射；且該偏光光束分光器經配置以同時地用作該第一預偏光器及該光束組合器。

15.如條項14之照明系統，其中：該偏光光束分光器經進一步組態以取決於該經空間調變之第二輻射之該偏光狀態而選擇性地將該第二輻射自該光束組合器之該第二輸入路徑遞送至該輸出路徑；該等偏光元件包括一第二預偏光器，該第二預偏光器用於在該第二空間光調變器之前將偏光應用於該第二輻射；且該偏光光束分光器經配置以同時地用作該第一預偏光器、該第二預偏光器及該光束組合器。

16.如條項14或15之照明系統，其中該第一空間光調變器經組態以變化由該第一可程式化圖案判定之該第一輸入路徑之部分中的該第一輻射之一偏光狀態。

17.如條項14、15或16中任一項之照明系統，其中該第二空間光調變器經組態以變化由該第二可程式化圖案判定之該第二輸入路徑之部分中的該第二輻射之一偏光狀態。

18.如條項14或15之照明系統，其中：該第一空間光調變器包含複數個反射元件，該複數個反射元件經組態以反射由該第一可程式化圖案判定之該第一輸入路徑之部分中的該第一輻射；且一元件配置於該偏光光束分光器與該第一空間光調變器之間，以在該第一空間調變器之前變化該第一輻射之一偏光且變化該第一經空間調變之輻射之一偏光。

19.如條項14、15或18之照明系統，其中：該第二空間光調變器包含複數個反射元件，該複數個反射元件經組態以反射由該第二可程式化圖案判定之該第二輸入路徑之部分中的該第二輻射；且一元件配置於該偏光光束分光器與該第二空間光調變器之間，以在該第二空間調變器之前變化該第二輻射之一偏光且變化該第二經空間調變之輻射之一偏光。

20.如條項14至19中任一項之照明系統，其中該偏光光束分光器包括一部分反射表面，該部分反射表面經同時組態(i)以藉由透射通過該部分反射表面而將該第一輻射預偏光；(ii)以藉由自該部分反射表面反射而將該經空間調變之第一輻射遞送至該輸出路徑；(iii)以藉由自該部分反射表面反射而將該第二輻射預偏光；及(iv)以藉由透射通過該部分反射表面而將該經空間調變之第二輻射遞送至該輸出路徑。

21.如條項5至20中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器中之每一者包含一液晶胞，該液晶胞具有複數個作用區域，每一作用區域根據該輻射之一部分在該第一輸入路徑或該第二輸入路徑中之空間位置而變化該輻射之該部分之該偏光狀態。

22.如條項20之照明系統，其中該等作用區域中之每一者經組態以取決於該第一照明輪廓及該第二照明輪廓中之一各別照明輪廓而使在該第一輸入路徑或該第二輸入路徑中之其部分中的輻射之一偏光方向旋轉達一角度。

23.如前述條項中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器係由一較大平面空間光調變器之第一部分及第二部分形成。

24.如前述條項中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器中之一者或兩者為一透射空間光調變器。

25.如條項1至23中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器中之一者或兩者為一反射性空間光調變器。

26.如前述條項中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器中之一者或兩者經組態以將一非二進位調變應用於該第一輻射及該第二輻射。

27.如條項26之照明系統，其經組態以使用該非二進位照明輪廓以實施一切趾濾光器。

28.如前述條項中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器經組態以調變該經空間調變之第一輻射之一色彩，及/或該第二空間光調變器經組態以調變該經空間調變之第二輻射之一色彩。

29.如條項28之照明系統，其中該第一空間調變器及該第二空間調變器中之每一者包含一作用區域陣列，且每一陣列內之相鄰作用區域具備不同彩色濾光器。

30.如前述條項中任一項之照明系統，其進一步包含一控制器，該控制器經組態以將控制信號應用於該第一空間光調變器及該第二空間光調變器以便不時地界定該第一可程式化圖案及該第二可程式化圖案。

31.如前述條項中任一項之照明系統，其中該第一輻射作為一經準直光束照明該第一空間光調變器，且該第二輻射作為一經準直光束照明該第一空間光調變器。

32.一種檢測裝置，其包含：用於一基板之一支撐件；一照明系統，其用於運用具有所要特性之輻射來照明形成於該基板上之一或多個所關注結構；及一偵測系統，其用於偵測由該基板散射之輻射以獲得該基板上之一或多個所關注結構之一屬性的一量測，其中該照明系統包含一如前述條項中任一項之照明系統，且其中該檢測裝置進一步包含一控制器，該控制器用於控制該第一空間光調變器及該第二空間光調變器以針對在一系列不同量測中之每一量測實施一量測特定之第一可程式化圖案及第二可程式化圖案。

33.如條項32之檢測裝置，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器實際上位於該照明系統之一光瞳平面中。

34.如條項32之檢測裝置，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器實際上位於該照明系統之一場平面中。

35.一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用一如條項32、33或34之檢測裝置以量測形成於該等基板中之至少一者上的至少一個所關注結構之一屬性；及根據該測定屬性針對稍後基板而控制該微影程序。

36.一種電腦程式產品，其包含機器可讀指令，該等機器可讀指令用於使一處理器控制一如條項32至35中任一項之檢測裝置中的該第一空間光調變器及該第二空間光調變器，藉此以實施複數個照明模式，每一照明模式定義第一可程式化圖案與第二可程式化圖案之一特定組合。

37.一種用於調節一檢測裝置中之一輻射光束之照明系統，該照明系統至少包含：一第一空間光調變器，其用於向一第一光學路徑中之第一輻射賦予一可程式化第一照明輪廓；及一第二空間光調變器，其用於向一第二光學路徑中之第二輻射賦予一可程式化第二照明輪廓；該照明系統經進一步配置以組合該第一輻射與該第二輻射以便將該第一照明輪廓及該第二照明輪廓疊置於該檢測裝置之一照明路徑中，其中除了照明輪廓中之任何差異以外，自該第一空間光調變器遞送至該照明路徑之該第一輻射亦具有一第一特性且自該第二空間光調變器遞送至該照明路徑之該第二輻射亦具有一第二特性。

38.如條項37之照明系統，其中該第一特性及該第二特性在偏光方面不同，使得可藉由控制該第一空間光調變器及該第二空間光調變器而控制在跨該照明路徑之每一點處遞送的輻射之偏光。

39.如條項38之照明系統，其中該第一光學路徑及該第二光學路徑中之一者或兩者包括一偏光器，該偏光器用於在應用該相關照明輪廓之前將偏光應用於輻射。

40.如條項38或39之照明系統，其中該第一空間光調變器經組態以根據該第一照明輪廓而選擇性地變化該第一輻射之一偏光狀態。

41.如條項40之照明系統，其進一步包含一第一分析器，該第一分析器用於取決於該第一輻射之一偏光狀態而選擇性地將該第一輻射自該第一空間光調變器透射至該照明路徑。

42.如條項41之照明系統，其中該第二空間光調變器亦經組態以根據該第二照明輪廓而選擇性地變化該第二輻射之一偏光狀態。

43.如條項42之照明系統，其進一步包含一第二分析器，該第二分析器用於取決於該第二輻射之一偏光狀態而選擇性地將該第二輻射自該第二空間光調變器透射至該照明光瞳，該第二輻射係以與該第一輻射被透射之偏光狀態不同的一偏光狀態而透射。

44.如條項43之照明系統，其中該第一分析器及該第二分析器係由一偏光光束分光器器件提供，該偏光光束分光器器件亦經組態以組合該第一輻射與該第二輻射以遞送至該照明光瞳。

45.如條項40至44中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器中之每一者包含一液晶胞，該液晶胞具有複數個作用區域。

46.如條項45之照明系統，其中該等作用區域中之每一者可回應於一控制信號而受控制，以取決於該第一照明輪廓及該第二照明輪廓中之一各別照明輪廓而使輻射之一偏光方向旋轉達一角度。

47.如條項37、38或39之照明系統，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器中之一者或兩者為一反射性空間光調變器，例如，一數位微鏡面器件。

48.如條項37至47中任一項之照明系統，其中該第一空間光調變器及該第二空間光調變器經組態以將一非二進位照明輪廓應用於該第一輻射及該第二輻射。

49.如條項48之照明系統，其中該非二進位照明輪廓在該照明光瞳中實施一切趾濾光器。

本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。

術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。

對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需不當實驗。因此，基於本文所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。

本發明之廣度及範疇不應由上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。