光刻设备、量测系统和用于误差校正的强度不平衡性测量

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年8月26日递交的美国临时专利申请No.63/070,553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

本公开内容涉及量测系统，例如，该量测系统改善了光刻设备和系统中的晶片的准确定位。

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，可以使用可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置来生成要在IC的单独的层上形成的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个或多个管芯)上。通常通过成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转移。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格。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中，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；以及所谓的扫描器，其中，通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案的同时，平行于或反平行于该扫描方向同步地扫描目标部分来照射每个目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底。

在光刻操作期间，不同的处理步骤可能需要在衬底上顺序地形成不同的层。因此，需要相对于其上形成的先前图案以高精度定位衬底。通常，将对准标记放置在待对准的衬底上，并且参考第二对象来定位对准标记。光刻设备可以使用对准设备来检测对准标记的位置，并且用于使用对准标记来对准衬底，以确保来自掩模的精确曝光。在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。

为了监测光刻工艺，测量经图案化的衬底的参数。例如，参数可以包括在形成于经图案化的衬底中或上的连续层之间的重叠误差和经显影的光敏抗蚀剂的临界线宽。可以在产品衬底上和/或在专用量测目标上执行此测量。存在对在光刻工艺中形成的微观结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。专门检查工具的快速和非侵入形式是散射仪，其中，辐射束被引导到位于衬底的表面上的目标上，并且测量被散射或反射的束的性质。通过比较束在被衬底反射或散射之前和之后的性质，可以确定衬底的性质。例如，这可以通过将反射束与存储在与已知衬底性质相关联的已知测量的库中的数据进行比较来完成。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的狭窄角度范围内的辐射的光谱(作为波长的函数的强度)。相比之下，角度分辨式散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度的函数的散射辐射的强度。

此类光学散射仪可以用于测量参数，例如经显影的光敏抗蚀剂的临界尺寸或形成于经图案化的衬底中或上的两个层之间的重叠误差(OV)。可以通过比较照射束在被衬底反射或散射之前和之后所述照射束的性质来确定衬底的性质。

为了适当地对准晶片以便以减轻OV的方式接收图案转移，可以在光刻工具中使用对准量测系统。通常利用与待测量的对准标记有关的某些假设对量测系统进行预设。例如，可以对量测系统进行预设，以预期由对准标记的光栅图案散射的衍射辐射。然而，不理想的光栅可能以与理想的光栅不同的方式衍射辐射，从而导致量测系统在其测量结果中产生误差。

发明内容

因此，期望提高与光刻设备结合使用的量测工具的精度并且减少所述量测工具的误差。

在一些实施例中，一种量测系统包括分束器、第一传感器和第二传感器。所述分束器被配置为将由目标散射的辐射分成辐射的第一部分和第二部分。所述第一传感器被配置为接收所述第一部分。所述第二传感器被配置为在所述第二部分沿着包括楔形系统的路径传播之后接收所述第二部分，所述楔形系统包括被配置为使所述第二部分偏向的第一楔形件。

在一些实施例中，一种光刻设备包括照射系统、投影系统和量测系统。所述量测系统包括分束器、第一传感器和第二传感器。所述照射系统照射图案形成装置的图案。所述投影系统将所述图案的图像投影到衬底上。所述分束器被配置为将由目标散射的辐射分成辐射的第一部分和第二部分。所述第一传感器被配置为接收所述第一部分。所述第二传感器被配置为在所述第二部分沿着包括楔形系统的路径传播之后接收所述第二部分，所述楔形系统包括被配置为使所述第二部分偏向的第一楔形件。

在一些实施例中，一种方法包括将由目标散射的散射辐射分成辐射的第一部分和第二部分。所述方法还包括在第一传感器处接收所述第一部分。所述方法还包括：在所述第二部分沿着包括楔形系统的路径传播之后，在第二传感器处接收所述第二部分，所述楔形系统包括第一楔形件。所述方法还包括使用所述第一楔形件来使所述第二部分偏向。

下面参考附图详细描述了本公开内容的进一步特征以及各种实施例的结构和操作。应当注意到，本公开内容不限于本文中描述的特定实施例。此类实施例仅用于说明性目的。基于本文所包含的教导，对于相关领域的技术人员而言，其他实施例将是显而易见的。

附图说明

随附的说明书附图(其并入本文中并构成本说明书的一部分)说明了本公开内容，并与说明书一起进一步用于解释本公开内容的原理，以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5示出了根据一些实施例的量测系统中的光瞳。

图6示出了根据一些实施例的用于划分瞳孔的棱镜系统。

图7示出了根据一些实施例的用于划分瞳孔的楔形系统。

图8示出了根据一些实施例的可以在楔形系统中使用的楔形件。

图9示出了根据一些实施例的传感器。

图10示出了根据一些实施例的偏向光瞳图像。

图11A和图11B示出了根据一些实施例的可以在图9所示的传感器中使用的检测系统的一部分。

图12示出了描绘根据一些实施例的方法的流程图。

通过下面结合附图阐述的详细描述，本公开内容的特征将变得更加明显，其中，相同的附图标记始终标识对应的元件。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，附图标记的最左边的(多个)数字标识该附图标记首次出现的附图。除非另有说明，否则贯穿本公开内容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

本说明书公开了结合本公开内容的特征的一个或更多个实施例。提供所公开的(多个)实施例作为示例。本公开内容的范围不限于所公开的(多个)实施例。所要求保护的特征由随附的权利要求书限定。

虽然所描述的(多个)实施例和在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用指示所描述的(多个)实施例可以包括特定的特征、结构或性质，但是每个实施例可能不一定包括该特定的特征、结构或性质。此外，这些短语不一定指的是相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或性质时，应当理解，无论是否明确地描述，结合其他实施例实现此类特征、结构或性质都是在本领域技术人员的知识范围内的。

为了便于描述，本文中可以使用空间相对术语，例如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”、“上面”等，以描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(或多个)元件或特征的关系。除了图中所示的定向之外，空间相对术语旨在包括装置在使用或操作中的不同定向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或成其他定向)，并且在本文中使用的空间相对描述符可以同样地被相应地解释。

这里使用的术语“约”表示可以基于特定技术而变化的给定量的值。基于特定技术，术语“约”可以指示在例如该值的10％至30％内变化的给定数量的值(例如，该值的±10％，±20％或±30％)。

本公开内容的实施例可以实施于硬件、固件、软件或其任何组合中。本公开内容的实施例还可以实施为存储于机器可读介质上的指令，该指令可以由一个或更多个处理器读取及执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。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；闪存设备；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。此外，固件、软件、例程和/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，这样的描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上由计算设备、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其他设备产生。

然而，在更详细地描述这样的实施例之前，呈现其中可以实现本公开内容的实施例的示例性环境是有益的。

示例性光刻系统

图1A和图1B分别示出了其中可以实现本公开内容的实施例的光刻设备100和光刻设备100’的示意图。光刻设备100和光刻设备100’分别包括：照射系统(照射器)IL，所述照射系统(照射器)IL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(例如，掩模台)MT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精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(例如，晶片台)WT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精确地定位衬底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PS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中。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，例如折射型、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部件，或其任何组合。

支撑结构MT以取决于图案形成装置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、以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中的其他条件的方式保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以是框架或台，例如，所述框架或台根据需要可以是固定的或可移动的。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处于期望的位置。

术语“图案形成装置”MA应该广义地解释为指的是可以用于在辐射束B的横截面中赋予辐射束B图案以例如，在衬底W的目标部分C中创建图案的任何设备。赋予辐射束B的图案可以对应于在目标部分C中创建的器件中的特定功能层以形成集成电路。

术语“检查设备”、“量测设备”等可以在本文中用于指代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(例如，对准设备)的对准的装置或系统。

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、可预设反射镜阵列或可预设LCD面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元式、交替相移式、或衰减相移式的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可预设反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜都可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的反射镜将图案赋予由小反射镜的矩阵反射的辐射束B中。

术语“投影系统”PS可以涵盖如适用于所使用的曝光辐射，或适合于其他因素，例如在衬底W上使用浸没液体或使用真空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。因为其他气体可能吸收过多的辐射或电子，所以真空环境可以用于EUV或电子束辐射。因此，借助于真空壁和真空泵，可以将真空环境提供给整个束路径。

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，可以并行地使用附加的衬底台WT，或者可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，一个或更多个其他衬底台WT正被用于曝光。在一些情况下，附加的台可以不是衬底台WT。

光刻设备也可以是这样的类型：其中，衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间中，例如，应用于在掩模和投影系统之间的其他空间中。用于增加投影系统的数值孔径的浸没技术在本领域中是公知的。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底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和衬底之间。

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是受激准分子激光器时，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，源SO不被认为形成光刻设备100或100’的一部分，并且辐射束B借助于束传递系统BD(在图1B中)从源SO传递到照射器IL，该束传递系统BD包括例如合适的引导反射镜和/或扩束器。在其他情况下，例如当源SO是汞灯时，源SO可以是光刻设备100、100’的组成部分。源SO和照射器IL(如果需要的话)与束传递系统BD一起可以被称为辐射系统。

照射器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD(在图1B中)。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为“σ外部”和“σ内部”)。此外，照射器IL可以包括各种其他部件(在图1B中)，诸如积分器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，并且由图案形成装置MA图案化。在光刻设备100中，辐射束B从图案形成装置(例如，掩模)MA反射。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，该投影系统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，干涉测量装置、线性编码器或电容式传感器)，衬底台WT可以被精确地移动(例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中)。类似地，可以使用第一定位器PM和另一个位置传感器IF1来相对于辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA，并且可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准衬底W。

参考图1B，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，并且由图案形成装置图案化。在已经穿过掩模MA后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。投影系统具有到照射系统光瞳IPU的共轭光瞳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的图像投影到涂覆在衬底W上的光致抗蚀剂层上，其中，由来自强度分布的辐射通过从标记图案MP产生的衍射束形成所述图像。例如，掩模图案MP可以包括线和空间的阵列。在阵列处的辐射的且不同于零阶衍射的衍射产生在垂直于线的方向上具有方向改变的转向的衍射束。非衍射束(即，所谓的零阶衍射束)在传播方向上无任何变化的情况下横穿图案。零阶衍射束在投影系统PS的共轭光瞳PPU的上游穿过投影系统PS的上透镜或上透镜组以到达共轭光瞳PPU。强度分布的在共轭光瞳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。例如，孔径装置PD设置在包括投影系统PS的共轭光瞳PPU的平面处或基本上位于该平面处。

投影系统PS布置成借助于透镜或透镜组L不仅捕获零阶衍射束，而且捕获一阶或一阶及更高阶衍射束(未示出)。在一些实施例中，用于沿垂直于线的方向延伸的成像线图案的偶极照射可以用于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的水平上干扰对应的零阶衍射束，从而以可能的最高分辨率和过程窗口(即，可使用的聚焦深度与可容许的曝光剂量偏差组合)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)来减小散光像差。此外，在一些实施例中，可以通过阻挡与在相对象限中的辐射极相关联的投影系统的共轭光瞳PPU中的零阶束来减小散光像差。这在2009年3月31日公布的US 7,511,799 B2中有更详细地描述，该文献的全部内容通过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，干涉测量装置、线性编码器或电容式传感器)，可以精确地移动衬底台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，第一定位器PM和另一个位置传感器(图1B中未示出)可以用于相对于辐射束B的路径精确地定位掩模MA(例如，在从掩模库中机械获取之后或在扫描期间)。

通常，借助于长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)，可以实现掩模台MT的移动，所述长行程模块和短行程模块形成第一定位器PM的一部分。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。在步进器的情况下(与扫描器相反)，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。虽然衬底对准标记(如图所示)占据了专用目标部分，但是所述衬底对准标记可以位于目标部分(称为划线对准标记)之间的空间中。类似地，在掩模MA上提供多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。

掩模台MT和图案形成装置MA可以在真空室V中，在真空室V中，真空内机器人IVR可以用于将图案形成装置(例如，掩模)移入和移出真空室。可替代地，当掩模台MT和图案形成装置MA在真空室的外部时，类似于真空内机器人IVR，真空外机器人可以用于各种运输操作。真空内机器人和真空外机器人都需要被校准，以用于任何有效载荷(例如，掩模)到转移站的固定运动底座的顺利传输。

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，在支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT基本保持静止的同时，赋予辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，将衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以曝光不同的目标部分C。

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

3.在另一种模式中，支撑结构(例如，掩模台)MT基本保持固定以保持可预设图案形成装置，并且在移动或扫描衬底台WT的同时，将赋予辐射束B的图案投影到目标部分C上。可以采用脉冲辐射源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更新可预设图案形成装置。此操作模式可以容易地应用于利用可预设图案形成装置(例如，可预设反射镜阵列)的无掩模光刻中。

还可以采用所描述的使用模式的组合和/或变化，或者完全不同的使用模式。

在另一个实施例中，光刻设备100包括极紫外(EUV)源，该EUV源被配置为产生用于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更详细地示出了光刻设备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被构造和被布置为使得真空环境可以被保持在源收集器设备SO的围封结构220中。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汽(例如，Xe气体、Li蒸汽或Sn蒸汽)产生，其中，产生非常热的等离子体210以在电磁频谱的EUV范围内发射辐射。例如，通过引起至少部分地电离的等离子体的放电来产生非常热的等离子体210。对于辐射的有效产生，可能需要Xe、Li、Sn蒸气或任何其他合适的气体或蒸气的例如10Pa的分压。在一些实施例中，提供激发的锡(Sn)的等离子体来产生EUV辐射。

由热的等离子体210发射的辐射经由可选的气体阻挡件或污染物阱230(在一些情况下也称为污染物阻挡件或箔片阱)从源腔室211传递到收集器腔室212中，所述气体阻挡件或污染物阱230定位在源腔室211中的开口中或之后。污染物阱230可以包括通道结构。污染阱230还可以包括气体阻挡件或气体阻挡件和通道结构的组合。本文中进一步指示的污染物陷阱或污染物阻挡件230至少包括通道结构。

收集室212可以包括辐射收集器CO，该辐射收集器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波器240以聚焦在虚源点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特别用于抑制红外(IR)辐射。

随后，辐射穿过照射系统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，所述琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224被布置为在图案形成装置MA处提供辐射束221的期望的角分布，以及在图案形成装置MA处提供辐射强度的期望的均匀性。在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处反射辐射束221时，形成经图案化的束226，并且由投影系统PS经由反射元件228、229将经图案化的束226成像到由晶片台或衬底台WT保持的衬底W上。

比所示出的元件更多的元件通常可以存在于照射光学单元IL和投影系统PS中。可以可选地存在光栅光谱滤波器240，这依赖于光刻设备的类型。此外，可以存在比图2中所示的反射镜更多的反射镜，例如，与图2中所示的情况相比，可以在投影系统PS中存在的1至6个附加的反射元件。

如图2所示，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围绕光学轴线O轴向对称地设置，并且这种类型的收集器光学器件CO优选地与通常称为DPP源的放电产生等离子体源组合使用。

示例性光刻单元

图3示出了根据一些实施例的有时也被称为光刻单元或簇的光刻单元300。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。通常，这些设备包括：旋涂器SC，所述旋涂器SC用于沉积抗蚀剂层；显影器DE，所述显影器DE用于显影经曝光的抗蚀剂；冷却板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所述衬底，并将所述衬底输送到光刻设备100或100’的进料台LB。通常被统称为轨道的这些装置在轨道控制单元TCU的控制下，所述轨道控制单元TCU本身由监督控制系统SCS控制，所述监督控制系统SCS还经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以使产出量和处理效率最大化。

示例性检查设备

为了控制光刻过程以将器件特征精确地放置在衬底上，通常在衬底上提供对准标记，并且光刻设备包括一个或更多个对准设备和/或系统，通过所述对准设备和/或系统，必须精确地测量衬底上的标记的位置。这些对准设备是有效的位置测量设备。从不同的时间和不同的制造商处得知不同类型的标记和不同类型的对准设备和/或系统。广泛地用于当前光刻设备的一种类型的系统是基于如美国专利No.6,961,116(Boef等人)中描述的自参考干涉仪。通常分别测量标记以获得X位置和Y位置。然而，可以使用美国公开号No.2009/195768 A(Bijnen等人)中描述的技术来执行组合的X和Y测量。这两篇文献的全部内容以引用的方式并入本文中。

图4A示出了根据一些实施例的可以实施为光刻设备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还可以被配置为检测衬底上的对准标记的位置，并且使用所检测到的对准标记的位置将衬底相对于图案形成装置或光刻设备100或100’的其他部件对准。衬底的这种对准可以确保衬底上的一个或更多个图案的精确曝光。

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之间的波长的频谱内。在另一个示例中，所述一个或更多个通带可以是在约500nm至约900nm之间的波长的频谱内的离散的窄通带。照射系统412可以进一步被配置为在长时间周期(例如，在照射系统412的寿命期间)提供具有基本恒定的中心波长(CWL)值的一个或更多个通带。在当前的对准系统中，照射系统412的这种配置可以有助于防止实际的CWL值从如上文所论述的期望的CWL值移位。因此，与当前的对准设备相比，使用恒定的CWL值可以改善对准系统(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引导到放置在平台422上的衬底420上。在一个示例中，平台422可以沿着方向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。也就是说，当对准标记或目标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，旋转后的对准标记或目标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)包括由实心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)重叠目标结构中的复合光栅叠堆，所述复合光栅叠堆包括覆盖或交错在产品层光栅上的抗蚀剂光栅。可选地，栅条可以被蚀刻到衬底中。这种图案对光刻投影设备(特别是投影系统PL)中的色差是敏感的，并且照明对称性和这种色差的存在本身将显示出被印刷的光栅的变化。一种在器件制造中用于测量线宽、节距和临界尺寸的内嵌式方法使用被称为“散射测量”的技术。在Raymond等人的“Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry(使用光学散射测量的多参数光栅量测术)”，J.Vac.Sci.Tech.B，Vol.15，no.2，pp.361-368(1997年)和Niu等人的“Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography(DUV光刻中的镜面光谱散射测量)”，SPIE，Vol.3677(1999年)中描述了散射测量的方法，这两篇文献都通过引用的方式全部并入本文中。在散射测量中，光被目标中的周期性结构反射，并且在给定角度处检测到所产生的反射光谱。例如，通过使用严格的耦合波分析(RCWA)或通过与模拟得出的图案库进行比较，产生反射光谱的结构被重建。因此，所印刷的光栅的散射测量数据被用于重建光栅。根据对印刷步骤和/或其他散射测量过程的理解，可以将光栅的参数(诸如线宽和形状)输入由处理单元PU执行的重建过程中。

在一些实施例中，根据实施例，分束器414可以进一步被配置接收衍射辐射束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，即使分束器414被示出为将辐射子束415朝向对准标记或目标418引导，以及将衍射辐射子束429朝向干涉仪426引导，本公开内容也不限于此。对于相关领域的技术人员而言将显而易见的是，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可以被配置为通过分束器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。在本实施例的示例中，干涉仪426包括光学元件的任何适当的集合，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，不需要形成良好质量的图像，而是应该分辨对准标记418的特征。干涉仪426可以进一步被配置使两个图像中的一个图像相对于两个图像中的另一个图像旋转180°，并且干涉地重新组合经旋转的和未旋转的图像。

在一些实施例中，检测器428可以被配置为经由干涉仪信号427接收重新组合的图像，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)时检测作为重新组合的图像的结果的干扰。根据示例性实施例，可能由于对准标记或目标418是180°对称的并且重新组合的图像建设性地或破坏性地干扰而导致这种干扰。基于所检测到的干扰，检测器428可以进一步被配置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且穿过图像旋转干涉仪426的中心的光束对准。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.测量多个波长的位置变化(颜色之间的位置偏移)；

2.测量多个阶的位置变化(衍射阶之间的位置偏移)；以及

3.测量多个偏振的位置变化(偏振之间的位置偏移)。

例如，可以利用任何类型的对准传感器获得该数据，所述对准传感器例如是美国专利No.6,961,116中描述的SMASH(SMart对准传感器混合型)传感器，该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仪，并且在软件或Athena(使用对准的高阶增强的先进技术)中提取对准信号，如在美国专利No.6,297,876中描述的，No.6,297,876将七个衍射阶中的每一个均引导到专用检测器，上述美国专利的全部内容通过引用的方式并入本文中。

在一些实施例中，束分析器430可以被配置为接收和确定衍射辐射子束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值。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联。因此，可以参考平台422而准确地获知对准标记或目标418的位置以及因此衬底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而获知对准标记或目标418的对称中心。束分析器430可以是具有某种形式的波长带选择性的点或成像偏振计。在一些实施例中，根据其他实施例，束分析器430可以直接集成到检查装置400中，或经由若干类型的光纤光学连接：偏振保持单模式、多模式或成像。

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。可以通过由光刻设备100和/或100’在衬底上曝光的参考图案来生成参考层。曝光层可以是邻近参考层曝光的抗蚀剂层。可以通过由光刻设备100或100’在衬底420上曝光的曝光图案生成曝光层。衬底420上的曝光图案可以对应于衬底420通过平台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，使得在校准之后可以使曝光层和参考层之间的偏移最小化。

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的产品堆叠轮廓的模型，并且可以被配置为在单个测量中测量目标418的重叠、临界尺寸和焦点。产品堆叠轮廓包含关于诸如对准标记、目标418或衬底420的堆叠产品的信息，并且可以包括标记过程变化引起的光学标识度量，该度量是照射变化的函数。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信息。束分析器430的示例是由荷兰维德霍温的ASML制造的Yieldstar

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精确堆叠轮廓检测的可能性。例如，检测器428可以是检测器阵列。对于检测器阵列，许多选项是可能的：一束多模光纤、每通道的离散的PIN检测器、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由于稳定性原因而被远程定位。虽然分立的PIN检测器提供较大的动态范围，但是每一个PIN检测器都需要分开的前置放大器。因此，元件的数量是有限的。CCD线性阵列提供了许多元件，这些元件可以被高速读出并且在使用相位步进检测的情况下是尤其感兴趣的。

在一些实施例中，第二束分析器430’可以被配置为接收和确定衍射辐射子束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值。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’可以被配置为执行束分析器430的至少全部功能，例如确定平台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联。这样，可以参考平台422而准确地获知对准标记或目标418的位置及因此衬底420的位置。第二束分析器430’可以进一步被配置确定检查设备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而获知对准标记或目标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’可以进一步被配置在单个测量中测量目标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，或者第二束分析器430’可以经由数种类型的光纤来连接：偏振保持单模式、多模式或成像。可替换地，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)，该分析器被配置为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。该信息可以包括由束分析器430构建的产品堆叠轮廓的模型。可替代地，处理器432可以使用所接收的关于产品标记的信息来构建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建堆叠产品和重叠标记轮廓的模型。然后，使用堆叠模型来确定重叠偏移并且最小化对重叠偏移测量的频谱影响。处理器432可以基于从检测器428和束分析器430接收的信息来创建基本校正算法，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限定入射角并且角位置限定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可以进一步被配置基于从检测器428和束分析器430接收的信息来确定关于每个标记的传感器估计的印刷图案位置偏移误差。该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，并且基于该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、位置估计和与每一组偏移误差相关联的附加光学堆叠过程信息。针对多个不同的标记来计算重叠，标记例如是在预设的重叠偏移周围具有正偏差和负偏差的重叠目标。测量最小重叠的目标被视为参照物(因为测量最小重叠的目标是以最佳精度测量的)。根据该测量的较小重叠以及它的对应目标的已知的预设重叠，可以推断重叠误差。表1示出了可以如何执行这种行为。所示的示例中的最小测量重叠为-1nm。然而，这与具有-30nm的预设重叠的目标相关。因此，该过程必须已经引入了29nm的重叠误差。

最小值可以被作为参考点，并且相对于该参考点，可以计算所测量的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或具有类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的预设重叠的目标位置处，最小的测量的重叠是-1nm。将其他目标处的预期的重叠与所测量的重叠之间的差异与此参考值进行比较。还可以根据不同的照射设定下的标记和目标418获得诸如表1的表，可以确定并选择导致最小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可以将标记分组成类似重叠误差的集合。可以基于不同的过程控制(例如，针对不同过程的不同的误差容限)来调整用于分组标记的准则。

在一些实施例中，处理器432可以基于其附加的光学堆叠度量来确认群组的全部或大部分成员具有类似的偏移误差，并且将根据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中来将校正馈送回到光刻设备100或100’，以用于校正重叠中的误差。

量测系统中的强度不平衡的示例性表征

量测系统(例如，检查设备400)通常以关于其要测量的目标的某些假设来被预设。例如，量测系统可以被预设以预期由用作对准标记的光栅散射的衍射辐射。理想的光栅可以以可预测的方式产生衍射阶。衍射辐射的性质(例如，每个衍射阶中的强度)可以由量测系统分析，以便产生例如光栅的对准位置。然而，晶片上的实际光栅可能偏离理想情况。例如，晶片可以具有一个或更多个光栅，所述光栅在经历多个光刻过程时被制造以形成光刻制造的器件的不同层。所述过程可能涉及抛光和/或蚀刻，所述抛光和/或蚀刻使已经通过先前的光刻过程而存在于晶片上的光栅变形、涂污或以其他方式损坏。然后，受损的光栅可能以不同于理想光栅的方式衍射量测辐射，使得量测系统在其测量结果中产生误差。例如，受损的光栅可以引起不同衍射阶之间的强度不平衡，而量测系统可以基于已经测量的理想或接近完美的光栅的假设来预期完全平衡的强度。

本公开内容提供用于减少或消除与对受损的目标执行的量测相关联的误差的量测系统的结构和功能。然而，在更详细地描述这样的实施例之前，首先讨论量测系统中的光学器件是有益的，本公开内容的实施例可能依赖于这些光学器件。

简要地返回参考图4A，量测系统400可以包括分束器434和传感器436。传感器436可以被称为第二传感器，其中，检测器428是第一传感器。分束器434可以接收衍射辐射419。目标418可以经由反射、折射、衍射、散射等而与入射辐射相互作用，以产生散射辐射(例如，衍射辐射419)。为了便于讨论但是没有限制，这样的辐射可以始终被称为散射辐射。分束器434可以将由目标418散射的辐射分成辐射的第一部分441和辐射的第二部分443。辐射的第一部分441可以持续开启(例如，作为子束429，然后作为干涉仪信号)，以用于后续的接收检测器428。可以如上所述地执行目标418的性质(例如，对准位置)的后续确定。传感器436可以用于确定对经由检测器428确定的性质的校正。传感器436可以结合处理器432而工作以确定校正。尽管未在图4B中示出，但是应该理解，分束器434和传感器436的结构和功能可以在参考图4B的实施例中实现。

图5示出了根据一些实施例的量测系统(未示出)中的光瞳550。在一些实施例中，量测系统可以是例如检查设备400(图4A和图4B)。光瞳550可以位于来自目标的衍射辐射通过的平面处，例如在来自目标418(图4A和图4B)的衍射辐射419的路径中。目标可以具有竖直光栅和水平光栅的组合，所述组合可以在光瞳550中产生多个辐射束。束可以具有不同的衍射阶。例如，可以存在沿着光瞳550中的水平方向(标记为“X”)布置的衍射阶552(例如，-n，…，-2，-1，0，+1，+2，…，+n)。类似地，可以存在沿着光瞳550中的竖直方向(标记为“Y”)布置的衍射阶554。量测系统可以是暗场量测系统，在这种情况下，可以使用阻挡元件、孔径光阑等来阻挡零阶。

在一些实施例中，量测系统中的附加光学器件(未示出)可以使光瞳550中的衍射阶的空间分布改变(例如，旋转)。例如，衍射阶可以与被示出为虚线的旋转轴X’和Y’对准。X、Y、X’和Y’标签被提供作为相对方向性的示例，并且不是限制性的。

在一些实施例中，衍射阶552和/或554可以由于检查设备400(图4A和图4B)的空间约束而紧密地布置在一起。例如，诸如物镜之类的光学部件可以将光瞳直径限制为小于20mm。这样的约束在使用用于每个衍射阶的离散检测器时(例如，当使用光电二极管时)可能导致表征各个衍射阶的困难。虽然可以使用任何数目或类型的检测器(例如，相机、2D阵列传感器)，但是单个单元式光电二极管可以更具成本效益并且在其电子电路中具有降低的复杂性。然而，衍射阶552和/或554可能太靠近在一起，使得单独的光电二极管难以用于各个衍射阶(例如，光电二极管可能太大)。为了有效地使用单个单元式检测器，可能优选在空间上分离衍射阶(例如，对光瞳进行划分)。然而，应该明白，可以用任何类型的(多个)检测器来实现在空间上分离衍射阶。

图6示出了根据一些实施例的用于划分光瞳的光学系统656(例如，棱镜系统)。在一些实施例中，棱镜系统656包括对角表面658和660。对角表面包括对衍射阶652和654的性质敏感的涂层。例如，对角表面658上的涂层可以反射衍射阶652中的一个衍射阶的同时，基于衍射阶的相应的偏振而允许另一个衍射阶654通过。

在一些实施例中，当使用棱镜系统656时，在量测中可能出现一些不期望的误差。例如，衍射阶652可能仅遇到设置在对角线表面658上的涂层，而衍射阶654可能与对角表面658和660上的涂层相互作用。这种相互作用中的差异具有向衍射阶652和654的强度测量中添加不期望的误差的可能性。另外，如果衍射阶652和654由具有较小的节距(例如，1.6μm至2.1μm)的目标光栅产生，则棱镜系统656可能难以实施。在一些方面，随着节距尺寸变小，衍射阶652和654的分离度增加。出于光学布置的原因，在一些方面，衍射阶652和654的辐射束最初保持在一起，然后诸如棱镜系统656的光学系统可以进一步向下游分离衍射阶652和654。

在一个示例中，如果衍射阶652和652由于具有较小节距的目标光栅而变得过于分离，则棱镜系统656可能不足够大(例如，由于量测系统的体积约束)以便处于衍射阶652和654两者的路径中。此外，在一些实施例中，棱镜系统656的制造过程可以具有可能引入附加误差的复杂性。例如，对角表面658和660的涂覆过程可能是复杂的，并且棱镜系统656的组装可能需要严格的公差。

图7示出了根据一些实施例的用于划分光瞳的光学系统762(例如，楔形系统)。参考图7的描述旨在给出参考图8和图9的实施例所依赖的光学现象的基本概述。将参考图8和图9更详细地讨论楔形系统762可以如何用于克服上面提到的棱镜系统656的问题的一些方面。

在一些实施例中，楔形系统762包括光学元件764，例如，楔形件，和光学元件766，例如，楔形件(它们也是“第一楔形件”和“第二楔形件”)。楔形系统762可以被布置为与辐射束768的路径相交。楔形件764可以包括相对于表面770成角度的表面770和表面772(也称为“琢面”)。表面770可以是用于接收辐射束768的楔形系统762的输入表面(例如，以垂直入射的方式接收)。楔形件764可以使辐射束768偏向远离光学轴线774。

在一些实施例中，楔形件766可以包括表面776和表面778(也被称为“琢面”)，所述表面相对于表面776成角度。楔形件766使辐射束768在与由楔形件764产生的偏向方向相反的方向上偏向。也就是说，楔形件766可以折射辐射束768，使得由楔形件764产生的偏向被减轻或反转。表面776可以是用于发射辐射束768的楔形系统762的输出表面(例如，束垂直于表面776离开)。因此，辐射束768可以沿着平行于光学轴线774的方向离开楔形系统762。因此，楔形系统762可以将辐射束768的出射路径与辐射束768的初始路径(例如，输入路径)分开或移位一个分离距离780。

图8示出了根据一些实施例的第一光学元件864和第二光学元件866(例如，第一楔形件和第二楔形件)，第一光学元件864和第二光学元件866可以用于光学系统(例如，楔形系统)中。为了清楚起见，图8中的图示是尚未布置在光学设备中的两个独立的楔形件864和866的图示，而图9将示出可以包括楔形件864和866的布置的(一个或更多个)实施例。

在一些实施例中，楔形件864可以是分段的或多琢面的楔形件。楔形件864可以是具有被布置到盘的象限中的琢面806的盘或圆柱体。尽管图8将楔形件864示出为具有四个琢面872，但是应该明白，可以采用更少或更多的琢面。楔形件864还可以具有跨越盘的圆形区域的平坦的底部表面870(由于视角而导致被从视图阻挡)。楔形件864上的琢面872可以被设计成使得楔形件864具有凹入的几何结构，即，嵌入或凹陷。因此，琢面872可以相对于平坦的底表面870成角度。平坦的底表面870可以接收多个辐射束，例如衍射阶552和554(图5)中的辐射束。每个琢面均被布置为使在相应象限处接收的辐射束偏向。

在一些实施例中，楔形件866可以是类似于楔形件864的分段的或多琢面的楔形件，但是不同之处在于，楔形件866可以具有凹形几何结构。期望楔形件866的琢面的数量与楔形件864的琢面的数量匹配。楔形件866可以具有平坦的顶表面876和琢面878。琢面878可以相对于平坦的顶表面876成角度(例如，匹配琢面872和平坦的底表面870之间的相对角度)。琢面878中的每一个均可以与琢面872中的对应的琢面匹配，使得任何两个对应的琢面具有类似于表面770和778的横截面布置，如图7中所示。

在一些实施例中，琢面878可以接收已经由楔形件864偏向的辐射束。楔形件866可以使所接收的辐射束平行。换句话说，楔形件866可以准直所接收的辐射束。

图9示出了根据一些实施例的布置980。在一些实施例中，布置980表示量测系统的一部分，例如，包括检查设备400(图4A)的传感器436的布置。在一些实施例中，布置980包括光学系统962和检测系统982。在一些方面，光学系统962设置在光瞳950和检测系统982之间。在一些实施例中，离开物体的辐射(例如，目标418(图4A和图4B))形成例如束968-1至968-n，这里n为4，束968以很少的间隔穿过光瞳950。在这样的示例中，光学系统962可以在束968在检测系统982处被接收之前扩展束968之间的间隔。应该明白，束968可以对应于经由分束器434(图4A)生成的辐射的第二部分443。

在一些实施例中，光学系统962(例如，楔形系统)包括第一光学元件964和第二光学元件966，例如第一楔形件和第二楔形件。在一些方面，楔形件964和966中的每一个均包括例如四个扇区(例如，图8中所示的琢面)。在一些方面，相应的束968-1至968-4传输通过楔形件964上的对应的琢面972-1至972-n，然后穿过楔形件966上的对应的琢面(由于视角而导致被从视图阻挡)。

在一些实施例中，楔形件964被配置为扩展或偏向束968以在束之间提供更多的空间。例如，楔形件964可以具有凹形出射表面，该凹形出射表面可以相对于中心轴线974以大于约0.5度的角度使束968偏向。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以大于约1度。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以大于约2度。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以大于约5度。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以大于约10度。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以大于约20度。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以大于约30度。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以在约0.5度至45度之间。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以在约2度至30度之间。在一些实施例中，由楔形件964提供的角度偏向可以在约5度至20度之间。

在一些方面，光学元件966被配置为将束968准直或折射，以便将现在分离的束引导到检测系统982的对应部分上。在一些方面，检测系统982包括一个或更多个检测部分982-1至982-n(也被称为“第一检测器”、“第二检测器”等)，这里n是4。根据前面的讨论，相应的束968-1至968-n由对应的检测部分982-1至982-n接收。

在一些实施例中，检测部分982-1至982-n可以分别包括单个单元式光电二极管。然而，在一些方面，可能需要在远程位置处(例如，远离布置980)接收束968-1至968-n。因此，检测部分982-1至982-n可以分别包括连接到相应的光纤984-1至984-n的光学耦合器，所述光纤984-1至984-n将所接收的束968-1至968-n引导到布置在远程位置处的相应的光电二极管。

楔形件964和966可以具有参考楔形件864和866(图8)所描述的结构和功能。布置980可以接收可能已经从已经被目标散射的散射辐射分出的束968(也被称为“辐射的第二部分”，例如辐射的第二部分443(图4A))。特别地，布置980可以在束968沿着包括楔形系统962的路径传播之后接收束968，该楔形系统962包括楔形件964和966。在到达楔形系统962之前，束968可以行进通过光瞳950。光瞳950处的图像的示例可以是光瞳550(图5)中描绘的图像的示例。虽然图9可以示出四个束968-1至968-4(例如，+1X，-IX，+1Y和-1Y衍射阶)，但是应该明白，可以通过布置980接收更多或更少的衍射阶。布置980可以使束968偏向以创建偏向的光瞳图像。

在一些实施例中，束968-1(例如，第一辐射束)可以包括第一衍射阶。束968-2(例如，第二辐射束)可以包括不同于第一衍射阶的衍射阶。楔形件964可以相对于中心轴线974使束968偏向。中心轴线974可以定向为平行于束968的总传播方向。而第一传感器可以用于基于辐射的接收到的第一部分来确定目标的性质(例如，检测器428接收辐射的第一部分441(图4A))，第二传感器(例如，使用布置980的传感器436(图4A))可以用于基于在检测系统982处接收的束968来确定目标的性质的校正值。所确定的校正值可以基于偏向束968-1至968-n(例如，偏向的衍射阶)之间的强度(例如，强度不平衡)的比较。然后，量测系统可以使用校正值来调整所确定的性质的值。例如，如果目标的测量性质是对准位置，则量测系统可以使用校正值来调整对准位置。

在一些实施例中，楔形件966可以施加与由楔形件964产生的偏向相反的偏向，以便在束已经穿过楔形系统962之后使束968平行。换句话说，楔形件966可以将束968准直。

在一些实施例中，在束968-1至968-n已经被楔形系统962分离或展开之后，检测部分982-1至982-n可以分别接收束968-1至968-n。检测系统982可以被设置在平面986处。在平面986处的辐射强度的空间分布可以被描述为偏向的光瞳图像(或分离的或划分的光瞳图像)。

在一些实施例中，楔形件966是可选的。例如，当省略楔形件966时，检测部分982-1至982-n可以设置在更上游，使得束968-1至968-n甚至在成角度时也可以在束之间的间隔距离变得过大之前入射到检测部分982-1至982-n上。

图10示出了根据一些实施例的偏向的光瞳图像1088。在一些实施例中，偏向的光瞳图像1088包括区段1088-1到1088-n。此处，作为示例，n是4。区段1088-1可以是第一部分，区段1088-2可以是第二部分等。偏向的光瞳图像1088中的区段的数目可以基于用于偏向初始光瞳图像的楔形件上的琢面的数目。在光瞳500(图5)中示出了初始未偏向的光瞳图像的示例。可以在平面986(图9)处形成偏向的光瞳图像。

在一些实施例中，不同的衍射阶可以存在于区段1088-1至1088-n中。衍射阶最初可能在初始光瞳图像中更靠近在一起。图10旨在示出不仅衍射阶被分离，而且由于使用图8和图9中所示的楔形系统，初始光瞳图像的全部区段(例如，象限)可以相对于彼此分离。例如，在整个初始光瞳被辐射填充的情况下，区段1088-1至1088-n的阴影的四分之一圆可以分别被辐射填充，而四分之一圆之外的区域可以具有很少的辐射或不具有辐射。

在一些实施例中，通过使用至少楔形件964，可以在区段1088-1和1088-2之间形成间隔1080。应该明自，间隔1080不是限于仅区段1088-1和1088-2，而是可以在区段1088-1至1088-n中的任何区段之间限定类似的间隔，例如约1mm。在一些实施例中，间隔1080可以是约2mm。在一些实施例中，间隔1080可以是约5mm。在一些实施例中，间隔1080可以是约10mm。在一些实施例中，间隔1080可以在约1mm到1m之间。在一些实施例中，间隔1080可以大于约1mm。如果光学约束和/或体积约束导致检测器放置在量测系统的不同端处，则较大的间隔1080可以是期望的。

图11A示出了根据一些实施例的可以用于例如布置980中的检测系统1182的一部分。参考图11A的实施例的描述还可以参考前面参考图9和10描述的结构和功能。

在一些实施例中，检测系统1182包括光学耦合器1182-1至1182-n，这里n为4(n可以不同于4)。光学耦合器1182-1至1182-n可以包括透镜(例如，每个耦合器一个或更多个透镜)。光学耦合器1182-1至1182-n可以将所接收的束968-1至968-n耦合到相应的光纤984-1至984-n。光纤984-1至984-n可以将所接收的辐射引导到相应的光电二极管。光电二极管可以产生测量信号。处理器可以接收并分析测量信号以确定所测量的目标的性质的校正值。在没有使用光纤的实施例中，光学耦合器1182-1至1182-n可以包括透镜，以用于将所接收的束968-1至968-n聚焦到相应的检测器(第一光电二极管、第二光电二极管等)上。

在一些实施例中，光学耦合器1182-1至1182-n可以设置在平面986的下游或平面986附近。偏向的光瞳图像1088可以形成在平面986处。偏向的光瞳图像1088可以包括区段1088-1至1088-n。光学耦合器1182-1至1182-n可以分别从偏向的光瞳图像的区段1088-1至1088-n接收辐射。

在一些实施例中，光学耦合器1182-1可以具有小于区段1088-1的光学横截面，这在区段1088-1中存在多个衍射阶时可能是期望的，但是在排除其他衍射阶的情况下仅检测到一个衍射阶。为了从一个衍射阶移动到区段1088-1内的下一个衍射阶，光学耦合器1182-1可以被致动。应当理解，光学耦合器1182-2至1182-n也可以具有与针对光学耦合器1182-1所描述的特征相同的特征。

在一些实施例中，光学耦合器1182-1可以具有大于区段1088-1的光学横截面。这对于简化检测器设置(例如，不存在致动器和复杂机器)和光学对准可能是期望的。

图11B示出了根据一些实施例的具有附加光学结构的检测系统1182。参考图11B的实施例的描述还可以参考前面参考图9、图10和图11A描述的结构和功能。在一些实施例中，辐射调节结构可以设置在检测系统1182的输入端处。例如，图11B示出了狭缝结构1190可以设置在光学耦合器1082-1至1082-n中的一个的输入端处。在另一个示例中，孔1192可以设置在光学耦合器1082-1到1082-n中的另一者的输入端处。应该明白，辐射调节结构不仅限于狭缝和孔，并且可以使用其他辐射调节结构。尽管图11B示出了设置在不同的输入端处的不同的辐射调节结构，使得还应该明白，辐射调节结构的任何组合均可以设置在输入检测系统1182(例如，全部相同、每种类型中的一种、成对的每种类型，等等)处。辐射调节结构允许测量例如衍射阶的详细结构。

在一些实施例中，布置980可以是刚性组件。也就是说，楔形件964和966、检测系统982可以被组装和固定，使得相对位置保持恒定。参考图5提及的，衍射阶可以在光瞳的平面中旋转。因此，作为刚性组件的布置980可以被致动，以将布置980对准到光瞳中的辐射的位移。

应该明白，在一些实施例中，布置980可以不同于检测器428(图4A和图4B)。参考检测器428所公开的功能描述了确定目标的性质(例如，对准位置)，而布置980可以适用于寻找由检测器428确定的性质的校正值的单独的测量。参考干涉测量来描述检测器428，该干涉测量可以涉及扫描目标以获取随时间变化的强度信号(例如，强度随时间以正弦方式变化)。布置980不受干涉测量的限制，并且可以基于瞬时测量来执行校正值的确定。

图12示出了根据一些实施例的用于执行参考图1至图10、图11A和图11B所描述的功能的方法步骤。在步骤1202处，被目标散射的散射辐射可以被分成辐射的第一部分和第二部分。在步骤1204处，可以在第一传感器处接收辐射的第一部分。在步骤1206处，可以在辐射的第二部分沿着包括楔形系统的路径传播之后在第二传感器处接收辐射的第二部分，所述楔形系统包括第一楔形件。在步骤1208处，可以使用第一楔形件来使辐射的第二部分偏向。

可以以任何能够想到的顺序执行图12的方法步骤，并且不要求执行所有步骤。此外，以上描述的图12的方法步骤仅反映了步骤的示例，而不是限制性的。也就是说，可以基于参考图1至图10、图11A和图11B描述的实施例设想另外的方法步骤和功能。

还可以使用以下方面来描述实施例：

1.一种量测系统，包括：

分束器，所述分束器被配置为将由目标散射的散射辐射分成辐射的第一部分和第二部分；

第一传感器，所述第一传感器被配置为接收所述第一部分；以及

第二传感器，所述第二传感器被配置为在所述第二部分沿着包括楔形系统的路径传播之后接收所述第二部分，所述楔形系统包括被配置为使所述第二部分偏向的第一楔形件。

2.如方面1所述的量测系统，其中：

所述第二部分包括第一辐射束和第二辐射束；以及

所述第一楔形件进一步被配置为使所述第一辐射束和所述第二辐射束相对于所述第二部分的光学轴线以大于0.5度的角度偏向。

3.如方面1所述的量测系统，其中：

所述第二部分包括第一辐射束和第二辐射束；以及

所述第一楔形件进一步被配置为使所述第一辐射束和所述第二辐射束分开，使得所述第一辐射束和所述第二辐射束之间的横向距离增加大于约1mm。

4.如方面1所述的量测系统，其中，所述楔形系统包括第二楔形件，所述第二楔形件被配置为准直所述第二部分。

5.如方面1所述的量测系统，其中，所述楔形系统包括第二楔形件，所述第二楔形件被配置为从所述第一楔形件接收被偏向的第二部分并且在所述第二部分传输到所述第二传感器之前准直所述第二部分。

6.如方面1所述的量测系统，其中，所述第一传感器被配置为基于所接收的第一部分确定所述目标的性质。

7.如方面6所述的量测系统，其中，所述第二传感器进一步被配置为基于所接收的第二部分确定所述性质的校正值。

8.如方面7所述的量测系统，其中，进一步基于所述第二部分的被偏向的辐射之间的强度不平衡性的比较来确定所述校正值。

9.如方面7所述的量测系统，其中：

所述性质是所述目标的对准位置；以及

所述量测系统进一步被配置为使用所述校正值来调整所述对准位置。

10.如方面1所述的量测系统，其中，所述第二部分在所述楔形系统之前形成光瞳图像。

11.如方面10所述的量测系统，其中，所述第一楔形件进一步被配置为将所述光瞳图像分成至少第一区段和第二区段并且使至少所述第一区段和第二区段分开。

12.如方面11所述的量测系统，其中：

所述目标包括光栅结构；

所述第一区段包括来自所述目标的第一衍射阶；以及

所述第二区段包括来自所述目标的与所述第一衍射阶不同的第二衍射阶。

13.如方面11所述的量测系统，其中，所述第二传感器包括：

第一检测器，所述第一检测器被配置为接收所述第一区段；以及

第二检测系统，所述第二检测系统被配置为接收所述第二区段。

14.如方面13所述的量测系统，其中，所述第二传感器包括致动器，所述致动器被配置为调整所述第二传感器的位置，使得所述第一检测器及所述第二检测器与所述光瞳图像的由所述第一楔形件系统分开的所述第一区段、所述第二区段及其他区段中的任意两个区段对准。

15.如方面13所述的量测系统，其中，所述第二传感器进一步包括：

第一孔结构，所述第一孔结构被配置为在所述第一区段中的辐射在所述第一检测器处被接收之前调节所述第一区段中的辐射；以及

第二孔结构，所述第二孔结构被配置为在所述第二区段中的辐射在所述第二检测器处被接收之前调节所述第二区段中的辐射。

16.如方面13所述的量测系统，其中，所述第二传感器包括：

第一透镜，所述第一透镜被配置为将所述第一区段聚焦到所述第一检测器上；以及

第二透镜，所述第二透镜被配置为将所述第二区段聚焦到所述第二检测器上。

17.如方面13所述的量测系统，其中，所述检测系统包括：

第一透镜，所述第一透镜被配置为从所述第一区段中的多个衍射阶中选择衍射阶以聚焦到所述第一检测器上；以及

第二透镜，所述第二透镜被配置为从所述第二区段中的多个衍射阶中选择衍射阶以聚焦到所述第二检测器上。

18.一种光刻设备，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：

分束器，所述分束器被配置为将由目标散射的散射辐射分成辐射的第一部分和第二部分；

第一传感器，所述第一传感器被配置为接收所述第一部分；以及

第二传感器，所述第二传感器被配置为在所述第二部分沿着包括楔形系统的路径传播之后接收所述第二部分，所述楔形系统包括被配置为使所述第二部分偏向的第一楔形件。

19.如方面18所述的光刻设备，其中：

所述第二部分在所述楔形系统之前形成光瞳图像，以及

所述第一楔形件进一步被配置为将所述光瞳图像分成至少第一区段和第二区段并且使至少所述第一区段和第二区段分开。

20.一种方法，包括：

将由目标散射的散射辐射分成辐射的第一部分和第二部分；

在第一传感器处接收所述第一部分；以及

在所述第二部分沿着包括楔形系统的路径传播之后，在第二传感器处接收所述第二部分，所述楔形系统包括第一楔形件；

使用所述第一楔形件来使所述第二部分偏向。

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应该理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统的制造、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。本领域技术人员将明白，在这些可替代的应用的上下文背景中，术语“晶片”或“管芯”在本文中的任何使用均可以分别被视为与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以在例如轨道单元(通常将抗蚀剂层施加到衬底上并对经曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测单元和/或检查单元中对这里提到的衬底进行处理。在可应用的情况下，本文的公开内容可以应用于这种和其他衬底处理工具。此外，例如为了形成多层IC，可以多于一次地处理衬底，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。

尽管上文已经在光学光刻的上下文背景中具体参考了本公开内容的实施例的使用，但是应该明白，本公开内容可以用于其他应用中，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将图案形成装置的形貌压入提供给衬底的抗蚀剂层中，从而通过施加电磁辐射、热、压力或它们的组合来使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在抗蚀剂中留下图案。

应当理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的，使得本公开内容的术语或措辞将由相关领域的技术人员根据本文的教导来解释。

如本文中所使用的术语“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的范围内的波长，例如13.5nm)，或在小于5nm的情况下工作的硬X射线，以及粒子束，例如离子束或电子束。通常，波长在约400nm至约700nm之间的辐射被认为是可见辐射；波长在约780nm至3000nm(或更大)之间的辐射被认为是IR辐射。UV是指波长约为100nm至400nm的辐射。在光刻中，术语“UV”还适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)是指具有约100nm至200nm波长的辐射。深UV(DUV)通常是指波长范围从126nm至428nm的辐射，并且在一些实施例中，受激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，波长在例如5nm至20nm的范围内的辐射涉及具有特定波长带宽的辐射，其中，至少部分在5nm至20nm的范围内。

本文中使用的术语“衬底”描述了材料层被添加到其上的材料。在一些实施例中，衬底本身可以被图案化，并且添加在其顶部上的材料也可以被图案化，或者可以保持不被图案化。

尽管在本文中可以具体参考在IC的制造中使用根据本公开内容的设备和/或系统，但是应该明确理解，这样的设备和/或系统具有许多其他可能的应用。例如，它可以用于制造集成光学系统，用于磁畴存储器的引导和检测图案、LCD面板、薄膜磁头等。本领域技术人员将明白，在此类可替代的应用的上下文背景中，应该将此文本中的术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”任何使用视为分别由更上位的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”来替代。

虽然上面已经描述了本公开内容的具体实施例，但是应当明白，可以以不同于所描述的方式的方式来实践本公开内容的实施例。这些描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本公开内容进行修改。

应该明白，“具体实施方式”部分而不是“发明内容”和“说明书摘要”部分旨在用于解释权利要求。“发明内容”和“说明书摘要”可以阐述发明人所设想的本公开内容的一个或更多个但不是所有示例性实施例，并且因此，并不旨在以任何方式限制本公开内容和随附的权利要求。

上文已经借助于说明特定功能及其关系的实施方案的功能构建块来描述本发明。为了便于描述，本文中已经任意定义了这些功能构建块的边界。只要适当地执行特定功能及其关系，便可以限定可替代的边界。

在不脱离本公开内容的一般概念的情况下，特定实施例的前述描述将充分揭示本公开内容的一般性质，其他人可以通过应用本领域技术人员内的知识来容易地修改和/或适应这些特定实施例的各种应用，而无需过度实验。因此，基于本文给出的教导和指导，此类修改和变型旨在处于所公开的实施例的等同物的含义和范围内。

受保护主题的广度和范围不应该受上述示例性实施例中的任何一个限制，而是应仅根据随附的权利要求书及其等同内容来限定。